The Verilog® Hardware Description Language pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Donald Thomas

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2008-10-8

价格:USD 79.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780387849300

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 电子
• Verilog
• HDL
• 硬件描述语言
• 数字电路
• 集成电路设计
• 电子工程
• FPGA
• ASIC
• 验证
• 模拟
• 数字系统

数字电路设计的基石：深入浅出，驾驭未来 想象一下，一个世界，由无数精巧的逻辑门组成，它们按照严谨的规则协同工作，构建出我们日常生活中不可或缺的数字设备。从智能手机的微处理器到高速网络的交换机，从汽车的嵌入式系统到医疗设备的精密控制器，这一切的实现都离不开一个强大的工具——硬件描述语言。而在这其中，Verilog® 语言无疑是站在潮流之巅，被广泛应用于集成电路设计的黄金标准。 本书并非一本简单的教程，它更是一次深入的探索之旅，旨在带领读者，无论你是初涉数字设计领域的学生，还是经验丰富的工程师，都能对Verilog®语言形成深刻的理解，并能将其熟练运用于实际的项目开发中。我们不只是罗列语法，更重要的是揭示其背后的设计理念、最佳实践以及在复杂系统构建中的应用策略。 核心概念的深度解析： 本书将从最基础的Verilog®语言的起源和发展讲起，让你明白它为何能成为行业翘楚。随后，我们将逐步深入到语言的核心构成部分： 数据类型与变量： 理解`reg`、`wire`、`integer`、`real`等各种数据类型的精确含义及其适用场景，掌握声明、赋值和操作这些数据类型的方式。我们将探讨位向量（bit vectors）的重要性，以及如何有效地管理多位数据的存储和传递。 运算符： 除了常见的算术运算符和逻辑运算符，我们还会重点关注位选择（bit-select）、部分选择（part-select）、连接（concatenation）等Verilog®特有的运算符，它们是构建复杂逻辑的关键。理解这些运算符的优先级和结合性，对于编写正确且高效的代码至关重要。 行为级建模： 这是Verilog®最强大的特性之一。我们将详细讲解`always`块的四种不同模式（`always @()`、`always @(posedge clk)`、`always @(negedge clk)`、`always @(event)`），以及如何使用`if-else`、`case`、`for`、`while`等结构来描述时序和组合逻辑。我们会深入分析阻塞赋值（blocking assignment）和非阻塞赋值（non-blocking assignment）的区别及其在不同场景下的正确使用方法，这对于避免时序错误至关重要。 结构级建模： 学习如何使用模块（`module`）、端口（`port`）和实例（`instance`）来构建层次化的设计。理解端口的类型（`input`、`output`、`inout`）和方向，以及如何通过端口连接实现模块之间的通信。我们将探讨如何将复杂的系统分解为更小的、可管理的子模块，这对于大型项目的开发和维护具有不可估量的价值。 数据流建模： 掌握`assign`语句在描述组合逻辑中的强大威力。我们将讲解连续赋值（continuous assignment）的工作原理，以及如何利用它来简洁地表达逻辑关系。 开关级建模： 虽然在现代设计中较少直接使用，但理解`gate`原语（如`and`、`or`、`not`、`xor`、`nand`、`nor`、`buf`、`notif`）对于理解数字电路的底层实现仍然具有启发意义。 高级特性与设计模式： 本书不会止步于基础，我们将带领你探索Verilog®更高级的功能和设计模式，助你驾驭更复杂的挑战： 参数化设计（Parameterization）： 学习如何使用`parameter`关键字来创建可重用、可配置的设计。通过参数化，你可以轻松地调整模块的宽度、深度或其他属性，从而提高设计的灵活性和效率。 生成语句（Generate Statements）： 掌握`generate`块在实例化重复结构和条件实例化方面的强大功能。无论是构建多通道的存储器，还是根据条件选择不同的逻辑实现，`generate`语句都能提供优雅的解决方案。 时序逻辑设计（Sequential Logic Design）： 深入讲解触发器（flip-flops）、寄存器（registers）、计数器（counters）、移位寄存器（shift registers）等基本时序电路的Verilog®实现。我们将详细分析如何准确描述时钟（clock）和复位（reset）信号，以及如何处理同步复位（synchronous reset）和异步复位（asynchronous reset）。 状态机设计（Finite State Machine - FSM）： FSM是数字系统控制逻辑的核心。我们将深入讲解Mealy型和Moore型状态机的设计方法，包括状态编码、状态转移逻辑和输出逻辑的Verilog®实现。通过实例，你将学会如何清晰、有效地建模和验证复杂的状态机。 片上系统（System-on-Chip - SoC）设计概念： 简要介绍Verilog®在SoC设计中的应用，包括总线接口、片内通信和IP核集成等。虽然本书不是SoC设计的专门著作，但会为你理解Verilog®在现代集成电路设计流程中的地位打下基础。 实践至上：验证与综合 理论知识的掌握是基础，但真正的精通在于实践。本书将强调动手实践的重要性，并贯穿始终： 仿真与验证（Simulation and Verification）： 详细介绍如何使用Testbench来验证你的Verilog®设计。我们将讲解Testbench的基本结构、激励生成（stimulus generation）、响应检查（response checking）以及常用的仿真器（simulator）命令。理解有效的验证策略，是确保设计正确无误的关键。 综合（Synthesis）： 解释Verilog®代码如何被综合工具转化为门级网表（gate-level netlist）。我们将讨论如何编写可综合（synthesizable）的Verilog®代码，避免使用综合工具无法理解的语言特性，以及如何优化代码以获得更好的综合结果（面积、速度、功耗）。 实际项目案例分析： 本书将包含多个精心设计的实际项目案例，涵盖从简单的加法器、多路选择器到复杂的UART控制器、SPI接口等。通过分析这些案例，你不仅能学习到具体的Verilog®实现技巧，还能理解在实际设计中遇到的常见问题及解决方案。 写作风格与读者定位： 本书的写作风格力求清晰、易懂，避免使用晦涩难懂的术语，并辅以大量的插图和代码示例。每一章都以清晰的目标开始，并在结尾提供总结和习题，帮助读者巩固所学知识。 目标读者： 计算机科学与电子工程专业的学生： 为您提供坚实的数字逻辑设计和Verilog®语言基础。 硬件设计初学者： 帮助您快速入门，掌握数字电路设计的基本技能。 有其他HDL（如VHDL）经验的设计师： 助您轻松掌握Verilog®语言的独特之处和优势。 寻求深化Verilog®理解的工程师： 提供更深入的洞察和高级的应用技巧。 拥抱未来，从Verilog®开始。 数字世界的进步永不停歇，而Verilog®语言作为其核心驱动力之一，其重要性将持续凸显。掌握Verilog®，意味着你掌握了构建未来数字创新的钥匙。本书将是你踏上这段激动人心的旅程的最佳伙伴，让你不仅理解“是什么”，更能掌握“为什么”和“如何做”。让我们一起，用Verilog®描绘数字设计的宏伟蓝图，创造无限可能。

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