VHDL开发精解与实例剖析

VHDL开发精解与实例剖析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业
作者:詹仙宁
出品人:
页数:357
译者:
出版时间:2009-9
价格:43.00元
装帧:
isbn号码:9787121096235
丛书系列:
图书标签:
  • VHDL
  • 101
  • 1
  • VHDL
  • 硬件设计
  • 数字系统
  • EDA技术
  • FPGA开发
  • 逻辑设计
  • 硬件描述语言
  • 数字电路
  • 嵌入式系统
  • 工程实践
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具体描述

《VHDL开发精解与实例剖析》语言简洁,层次清晰,主要包括VHDL核心知识介绍和程序设计实践两部分。在介绍基础知识之后更多侧重于对VHDL可综合设计中的难点进行详细剖析,包括VHDL高级层次化设计、面向仿真的VHDL程序代码设计、基于TEXT IO的测试平台的应用,对实践中使用的物理器件平台(Xilinx Spartan 3E FPGA)和程序开发软件(Xilinx ISE 10.1)的使用进行了详细介绍。最后以数据加密标准DES为例,从算法原理介绍到系统方案设计,到程序代码设计,到系统仿真与综合,详细介绍了VHDL语言用于数字系统设计的流程、方法和技巧。

《VHDL开发精解与实例剖析》内容丰富,讲解清楚,适合作为高等院校微电子、电子、通信等专业的教材或教学参考书,同时也可以作为广大硬件电路设计工程师的工具书或培训教材。

《FPGA设计与验证:从入门到实践》 本书是一本面向广大FPGA(Field-Programmable Gate Array)爱好者和工程师的实用指南,旨在系统地介绍FPGA设计与验证的完整流程,并结合大量生动的实例,帮助读者掌握核心技术和开发技巧。 内容概述: 本书从FPGA的基本概念和体系结构出发,逐步深入到实际的开发与验证过程。 FPGA基础知识: FPGA概述: 详细阐述FPGA是什么,它与ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的区别,以及FPGA在现代电子设计中的重要地位和应用领域,如通信、消费电子、汽车电子、人工智能等。 FPGA架构: 深入剖析FPGA的内部构成,包括逻辑单元(LUTs, Flip-Flops)、可编程互连资源、DSP Slice、BRAM(Block RAM)、时钟管理单元(PLL/MMCM)等关键模块的功能和工作原理。通过图文并茂的方式,让读者直观理解FPGA的硬件实现机制。 开发流程: 梳理完整的FPGA开发流程,从需求分析、逻辑设计、代码编写、综合、布局布线、时序分析到仿真验证,最后到比特流生成和硬件下载。 硬件描述语言(HDL)入门与进阶: Verilog HDL: 本书将重点介绍Verilog HDL语言。从基础语法、数据类型、运算符、过程语句(always, initial)、赋值语句(blocking, non-blocking)等入门知识讲起。随后深入讲解模块化设计、层次化设计、行为级建模、数据流建模、结构级建模等概念。特别强调编写可综合(Synthesizable)Verilog代码的原则和技巧,避免使用会给综合工具带来困扰的结构。 SystemVerilog(可选/简要介绍): 考虑到SystemVerilog在现代验证中的重要性,书中也会对SystemVerilog的一些核心特性进行简要介绍,例如更强大的数据类型、接口(interface)、断言(assertion)等,为读者后续学习打下基础。 FPGA逻辑设计实现: 组合逻辑设计: 讲解如何使用HDL设计组合逻辑电路,如加法器、多路选择器、译码器、编码器、状态机(FSM)等。详细分析不同状态机类型的实现方式(Mealy, Moore)及其优缺点。 时序逻辑设计: 重点介绍时序逻辑电路的设计,包括触发器、寄存器、移位寄存器、计数器等。强调时序约束(timing constraints)的重要性,以及如何理解和优化时序。 数据通路与控制通路: 讲解如何将组合逻辑和时序逻辑有效地组织起来,构建复杂的数据通路和控制通路,实现CPU、DSP处理器等核心功能模块。 IP核的使用与设计: 介绍如何利用FPGA厂商提供的IP核(Intellectual Property Core)来加速开发,例如ADC/DAC接口、PCIe接口、DDR控制器、以太网 MAC 等。同时,也会指导读者如何设计和封装自己的可复用IP核。 FPGA设计验证: 仿真技术: 深入讲解仿真在FPGA设计中的核心作用。介绍测试平台(Testbench)的编写原则,如何使用HDL语言(Verilog/SystemVerilog)创建激励信号,如何捕获和分析波形。 验证方法学: 简要介绍一些常用的验证方法学,如面向对象验证(OVM/UVM)的基本概念,以及如何使用SystemVerilog中的覆盖率(Coverage)、断言(Assertions)等高级特性来提高验证的完备性。 静态时序分析(STA): 详细讲解静态时序分析的基本原理,如何阅读和理解时序报告,如何找出时序违例(timing violations),以及常见的时序优化技术,如流水线(pipelining)、改变逻辑结构、优化代码风格等。 实际项目案例剖析: 本书将包含多个不同复杂度的实际项目案例,例如: 简单的交通灯控制器: 演示状态机的设计与实现。 UART(通用异步收发器)控制器: 讲解串行通信接口的设计,涉及时钟生成、数据同步、数据校验等。 SPI(串行外设接口)主控制器: 演示如何与外部设备进行同步串行通信。 基于FPGA的简易CPU设计: 引导读者从零开始构建一个简单的CPU,包括指令译码、执行单元、存储器接口等,充分展示FPGA的并行计算能力。 SD卡读写模块: 实践SD卡的通信协议,涉及文件系统知识的初步接触。 每个案例都将包含详细的设计思路、HDL代码实现、仿真验证过程、综合与实现报告分析,以及可能的硬件调试技巧。 开发工具与平台: 书中将重点介绍目前主流的FPGA开发工具,如Xilinx Vivado 和 Intel Quartus Prime,并辅以常用的仿真器(如ModelSim/QuestaSim, VCS)的使用指导。 本书特色: 理论与实践紧密结合: 每一项技术讲解都伴随着具体的代码示例和仿真验证,确保读者能够理解理论并掌握实践。 循序渐进,由浅入深: 从基础概念到复杂系统,逐步引导读者构建坚实的FPGA设计能力。 注重可综合性与可验证性: 强调编写高效、可综合且易于验证的代码,培养良好的设计习惯。 丰富的案例驱动: 通过解决实际问题来学习FPGA设计,提高学习效率和兴趣。 面向工程实践: 关注实际工程中可能遇到的问题,并提供解决方案和优化建议。 无论您是正在学习数字逻辑的在校学生,还是希望掌握FPGA技术以提升职业技能的在职工程师,本书都将是您学习FPGA设计的宝贵资源。通过阅读本书,您将能够独立完成FPGA项目的设计、实现和验证,并为更高级的数字系统设计打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

第1章 概述第2章 VHDL语言程序结构第3章 VHDL语言基本要素第4章 VHDL语言描述语句第5章 有限状态机的VHDL设计第6章 VHDL程序设计难点解析第7章 VHDL高级层次化设计第8章 VHDL程序的综合第9章 面向仿真的VHDL程序设计第10章 xilinx Spartan 3E简介第11章 Xilinx ISE Design Suite 10.1使用指南第12章 基本功能模块的VHDL实现第13章 DES算法的VHDL实现附录A VHDL关键字和预定义程序包参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书简直是VHDL学习者的福音!拿到手后,我迫不及待地翻开,发现它并非那种只会罗列语法规则的枯燥教材。作者以一种非常“接地气”的方式,将VHDL的抽象概念具象化。书中的例子选择得非常恰当,涵盖了从简单的逻辑门电路到复杂的状态机设计,每一个实例都步步为营,讲解得细致入微。我尤其喜欢作者在讲解过程中穿插的那些“经验之谈”,比如如何避免常见的时序问题,如何优化代码以提高性能,这些都是在实践中才能体会到的宝贵财富,而这本书就像一位经验丰富的导师,将这些知识毫无保留地传授给了我。书中的图表清晰明了,代码的排版也很规范,阅读起来非常舒适。我曾经也尝试过一些其他的VHDL资料,但总感觉隔靴搔痒,无法真正理解其精髓。而这本《VHDL开发精解与实例剖析》则做到了,它不仅教我“怎么做”,更让我明白“为什么这么做”,从而真正掌握VHDL的开发精髓。对于想要深入理解VHDL,并将其应用于实际项目中的工程师和学生来说,这本书绝对是不可或缺的案头宝典。它能够帮助你建立起坚实的理论基础,同时也能提升你的实践能力,让你在FPGA开发的道路上更加自信。

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阅读《VHDL开发精解与实例剖析》的过程,对我来说更像是一次与资深工程师的深度交流。书中的每一个案例都不是凭空捏造,而是源于实际的工程项目,或者说是对典型工程问题的抽象和概括。作者在编写这些实例时,充分考虑了实际应用中的各种约束和需求,比如时序要求、资源利用率、代码可读性等等。我印象最深刻的是,书中关于“流水线(pipeline)”设计的一个章节。作者从最初的无流水线结构开始,一步步地介绍如何引入流水线寄存器,以及如何调整流水线深度以优化性能,并且在讲解中穿插了对可能出现的“冒险(hazard)”问题的分析和规避方法。这种从问题出发,逐步演进的讲解方式,让我能够更深刻地理解各种优化技术的原理和实际应用场景。更值得称道的是,作者在书中提供的代码,不仅仅是能够工作的代码,更是清晰、模块化、易于维护的代码,体现了良好的工程实践。这本书让我认识到,VHDL不仅仅是一门编程语言,更是一种工程思维方式的体现。它教会了我如何将抽象的设计思路转化为实际的硬件电路,并在保证性能和可读性的前提下,写出高质量的VHDL代码。

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这本书的“精解”二字绝非浪得虚名。作者在对VHDL语言本身的解析上,做到了极致的深入和透彻。他不仅仅是简单地介绍语言的关键字和语法结构,而是深入挖掘了VHDL背后所代表的硬件设计理念和抽象层次。我尤其赞赏作者在讲解“信号(signal)”和“变量(variable)”的区别时,所做的详尽阐述。通过生动的类比和细致的代码对比,我才真正理解了它们在仿真和综合过程中扮演的不同角色,以及在实际设计中如何选择使用它们才能达到最佳效果。这种对细节的把控,充分展现了作者深厚的理论功底和丰富的工程经验。此外,书中对于各种VHDL语句的“剖析”也做得非常到位。无论是组合逻辑的描述,还是时序逻辑的建模,作者都通过精选的实例,将复杂的概念化繁为简,清晰地呈现在读者面前。我特别受益于书中关于状态机设计的部分,作者从状态转移图出发,逐步推导出VHDL代码,并对代码的每一个部分进行了详细解释,让我对如何构建可靠高效的状态机有了全新的认识。这本书的阅读体验极佳,不仅知识密度高,而且逻辑清晰,很容易跟随作者的思路进行学习。

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我是一名对FPGA开发充满热情的学生,一直在寻找一本能够系统性地指导我学习VHDL的书。《VHDL开发精解与实例剖析》这本书的出现,无疑是我的幸运。它最大的特点是“精解”的到位和“实例”的丰富。书中对VHDL语法规则的讲解,非常深入且透彻,让我不仅理解了表面的含义,更能洞察其底层的硬件实现原理。例如,在讲解“等待语句(wait statement)”时,作者通过实例清晰地展示了它在仿真中的作用,以及在综合时的一些限制,这帮助我避免了一些因误用等待语句而导致的综合问题。更让我欣喜的是,书中提供的实例涵盖了从简单的计数器到复杂的总线接口,每一个实例都附带详尽的代码注释和逻辑分析,使得我能够快速理解设计思路和代码实现。特别是我在学习“模版(template)”的使用时,书中提供了很多非常有用的代码模板,极大地提高了我的开发效率。这本书不仅教我VHDL,更教我如何用VHDL去思考硬件设计,如何写出高质量、可维护的代码。

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这本书的价值在于它提供的不仅仅是知识,更是解决问题的思路。作者在讲解每一个VHDL概念时,都会将其与实际的硬件设计场景相结合,帮助读者理解“为什么”要这样做,而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。例如,在介绍“函数(function)”和“过程(procedure)”的区别时,书中不仅解释了它们的语法差异,还通过实例说明了它们在代码复用和逻辑封装方面的不同作用。我特别受益于书中关于“测试平台(testbench)”的编写章节,作者详细讲解了如何构建一个有效的测试平台来验证VHDL代码的正确性,并且提供了一些实用的测试技巧,例如如何生成激励信号、如何检查输出结果等。这些内容对于确保设计能够顺利通过仿真验证至关重要。这本书就像是一位经验丰富的向导,带领我穿越VHDL的复杂世界,让我能够清晰地认识到每一个设计细节背后的原理和意义。它极大地提升了我独立解决VHDL设计问题的能力。

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我发现这本书最大的亮点在于其“实例剖析”的部分,它真正做到了言传身教。作者并没有仅仅提供一堆冷冰冰的代码,而是通过非常细致的讲解,带领读者一步步地构建和理解每一个实例。例如,在介绍一个数据通路设计时,作者会先从整体架构入手,然后深入到各个模块的功能和VHDL实现,并且在实现过程中,还会探讨不同的实现方式以及各自的优缺点。这种“由整体到局部,再到局部之间的协调”的讲解思路,让我能够形成一个完整的硬件设计认知。特别是在处理一些复杂的时序逻辑时,书中对“时钟域交叉(clock domain crossing)”问题的解决方案介绍,让我受益匪浅。作者通过实际案例,清晰地展示了如何使用同步电路(如寄存器对)来解决数据在不同时钟域之间传输时可能出现的亚稳态问题。这种实践性的指导,对于我们在实际项目中避免类似的bug至关重要。这本书的语言风格也很平实,没有过多的学术术语堆砌,而是用清晰易懂的语言解释复杂的概念,让我这个非计算机专业背景的读者也能够轻松上手。

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我是一位有着一定硬件设计经验的工程师,虽然之前接触过Verilog,但一直想系统学习VHDL。接触到《VHDL开发精解与实例剖析》之后,我惊喜地发现它非常符合我的学习需求。书中的例子选取得非常巧妙,既有基础的组合逻辑和时序逻辑,也有更复杂的如AXI总线接口的实现。作者在剖析这些实例时,非常注重细节,会详细讲解每一个VHDL语句的含义,以及它在实际硬件中对应的功能。例如,在介绍一个内存控制器时,作者不仅展示了如何用VHDL实现读写操作,还深入讲解了如何处理时序时序的约束,以及如何优化代码以满足 FPGA的时序要求。这种深度和广度的结合,让我觉得这本书非常实用。我特别欣赏书中对“同步复位(synchronous reset)”和“异步复位(asynchronous reset)”的讨论,并结合实例说明了在不同场景下的适用性,这对于避免设计中的常见错误非常有帮助。这本书的内容组织非常有条理,从基础到进阶,层层递进,让我在学习的过程中能够不断巩固和深化理解。

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对于任何想要在数字逻辑设计领域深入发展的从业者来说,《VHDL开发精解与实例剖析》都是一本不可多得的宝藏。这本书的“精解”之处在于,它并非简单地堆砌语法,而是深入剖析了VHDL语言背后所蕴含的数字逻辑设计思想。作者在对“时钟(clock)”和“复位(reset)”信号的处理上,进行了非常细致的阐述,并且通过多种实际场景下的代码示例,让我深刻理解了同步和异步复位在不同设计场景下的优劣。我尤其欣赏书中关于“时序约束(timing constraint)”的讲解,这对于FPGA设计来说至关重要。作者通过实例,清晰地说明了如何使用时序约束来指导综合器进行优化,以满足设计的功能和性能要求。这本书的“剖析”也做得非常到位,它不仅仅是简单地展示代码,而是深入分析了每一个代码片段的逻辑功能,以及它如何与整体设计协同工作。它教会了我如何从整体设计思路出发,逐步细化到具体的VHDL实现,并确保设计的鲁棒性和效率。这本书的阅读体验非常流畅,内容翔实,逻辑严谨,是我学习VHDL过程中最得力的助手。

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作为一名正在进行FPGA设计的初学者,我深切体会到学习新语言的挑战性,尤其是像VHDL这样面向硬件描述的语言。我尝试过阅读一些官方文档和在线教程,但往往因为缺乏系统性的指导而感到力不从心。然而,《VHDL开发精解与实例剖析》的出现,彻底改变了我的学习路径。这本书的结构设计非常合理,从最基础的概念讲起,循序渐进地引导读者进入VHDL的世界。让我印象深刻的是,作者在介绍每一项VHDL特性时,都会结合一个或多个具体的硬件设计实例来阐释其应用。这使得我不仅能够理解语法,更能理解语法在实际电路设计中的意义和作用。比如,在学习进程(process)语句时,作者通过一个简单的时序电路设计,清晰地展示了进程在描述时序逻辑中的重要性,以及如何利用敏感列表控制进程的触发。这种“理论与实践相结合”的教学方式,极大地提高了我的学习效率和兴趣。更重要的是,书中提供的代码示例都经过了精心优化和测试,可以直接参考和学习,这为我节省了大量的时间和精力。读完这本书,我感觉自己对VHDL的掌握程度有了质的飞跃,不再是零散的知识点,而是形成了一个完整而清晰的知识体系。

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这本书为我打开了VHDL世界的一扇新大门,也让我对数字电路设计有了更深的理解。在我看来,它最难得之处在于“精解”的深度。作者并没有回避VHDL语言中的一些细微之处,而是深入浅出地进行了阐释。比如,关于“属性(attribute)”的讲解,书中就列举了多种常用的属性,并结合实例说明了它们在综合和时序分析中的重要作用。我尤其喜欢书中关于“并发语句(concurrent statement)”和“顺序语句(sequential statement)”在仿真和综合中的区别和联系的讲解,这让我对VHDL的代码执行模型有了更清晰的认识。此外,书中对于“生成语句(generate statement)”的运用也非常有启发性,作者通过实例展示了如何利用生成语句来高效地描述重复的硬件结构,大大提高了代码的可维护性和可读性。这本书不仅仅是一本VHDL编程手册,更是一本数字系统设计方法论的启蒙读物。它教会了我如何用VHDL来思考和表达硬件设计,如何构建高效、可靠、易于维护的数字系统。

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