Altera FPGA/CPLD设计

Altera FPGA/CPLD设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Posts and Telecom Press
作者:EDA先锋工作室 吴继华 蔡海宁 王诚
出品人:
页数:330
译者:
出版时间:2011-2
价格:49.00元
装帧:Paperback
isbn号码:9787115246660
丛书系列:
图书标签:
  • FPGA
  • 杂七杂八
  • Altera
  • FPGA
  • CPLD
  • Altera
  • 数字电路
  • Verilog
  • VHDL
  • 硬件设计
  • 可编程逻辑
  • 电子工程
  • 嵌入式系统
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具体描述

《Altera FPGA/CPLD设计(高级篇)(第2版)》结合作者多年工作经验,深入地讨论了Altera FPGA/CPLD的设计和优化技巧。在讨论FPGA/CPLD设计指导原则的基础上,介绍了Altera器件的高级应用;引领读者学习逻辑锁定设计工具,详细讨论了时序约束与静态时序分析方法;结合实例讨论如何进行设计优化,介绍了Altera的可编程器件的高级设计工具与系统级设计技巧。

《Altera FPGA/CPLD设计(高级篇)(第2版)》附带光盘中收录了Altera Quartus II Web版软件,读者可以安装使用,同时还收录了《Altera FPGA/CPLD设计(高级篇)(第2版)》所有实例的完整工程、源代码和使用说明文件,便于读者边学边练,提高实际应用能力。

《Altera FPGA/CPLD设计(高级篇)(第2版)》可作为高等院校通信工程、电子工程、计算机、微电子与半导体等专业的教材,也可作为硬件工程师和IC工程师的实用工具书。

现代嵌入式系统设计与实践:基于ARM Cortex-M微控制器的高级主题 本书旨在为具备一定电子电路基础和初步嵌入式系统经验的工程师、高级技术学生及研究人员提供一本深入、前沿的实践指南。它侧重于当前工业界应用最为广泛的32位微控制器平台——ARM Cortex-M系列,并结合最新的软件开发范式、实时操作系统(RTOS)原理与现代通信协议的实现,构建高可靠性、高性能的嵌入式解决方案。 --- 第一部分:Cortex-M内核深度解析与高效编程 本部分将超越标准的“点亮LED”教程,深入挖掘Cortex-M内核的架构特性,指导读者如何榨取底层硬件的最大性能。 1. Cortex-M架构的底层剖析: 流水线与中断管理: 详细阐述M3/M4/M7内核的流水线深度、分支预测机制对代码执行效率的影响。深入解析NVIC(嵌套向量中断控制器)的优先级分组、抢占(Preemption)与后备(Tail-Chaining)机制,以及如何通过位操作优化中断服务程序的入口和出口延迟。 内存保护单元(MPU): MPU的配置不再是可选配置,而是构建安全嵌入式系统的基石。本书将教授如何利用MPU实现任务隔离、访问权限控制(读/写/执行权限),以及在RTOS环境下进行内存区域划分,有效防御缓冲区溢出和非法内存访问。 低功耗与睡眠模式管理: 针对电池供电设备,深入讲解System Control Block (SCB) 中的电源控制寄存器。对比Sleep Mode、Deep Sleep和Standby Mode的功耗特性与唤醒延迟,并提供一套基于事件驱动的动态功耗管理框架。 2. 高效能C/C++编程技巧: 编译器优化与代码生成: 探讨GCC/Clang等交叉编译工具链中常见的优化级别(-O0到-Os/-O3)对生成汇编代码的影响。特别关注如何使用`volatile`、`restrict`关键字,以及内联函数(Inline Functions)来控制编译器行为,确保关键代码的执行效率。 位操作与位域的艺术: 抛弃冗长而低效的算术运算,全面掌握位掩码、循环移位、查找表(Look-up Tables)等技术,用于快速处理硬件寄存器和数据包解析。 零成本抽象与现代C++在嵌入式中的应用: 介绍如何利用C++11/17/20的特性(如模板元编程、`constexpr`、移动语义)在不引入运行时开销的情况下,实现更安全、更具表达力的代码结构,例如模板化的设备驱动接口。 --- 第二部分:实时操作系统(RTOS)的高级应用与调优 本书的重点在于将嵌入式应用从裸机(Bare-metal)迁移到成熟的RTOS环境,确保任务调度、资源共享的正确性和实时性。 3. RTOS核心机制的实现与选择: FreeRTOS/Zephyr的内部机制剖析: 不仅停留在API调用层面,本书将深入分析内核源码中关于任务控制块(TCB)、就绪列表(Ready List)的组织方式,以及Tickless Idle模式的原理。 同步与互斥机制的陷阱: 详细解析信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)在实际应用中可能导致的死锁(Deadlock)、优先级反转(Priority Inversion)问题。提供基于“优先级继承协议”(Priority Inheritance Protocol)的解决方案,并演示如何使用RTOS提供的工具链检测这些并发问题。 消息队列与事件组的设计模式: 探讨如何利用消息队列实现生产者-消费者模型,以及事件组(Event Groups)在处理复杂多线程同步事件时的效率优势。 4. 任务间的通信与资源管理: 确定性延迟的保障: 在需要严格时间约束的场景下,讲解如何通过任务优先级继承、中断处理延迟分析,来构建具有可证明截止时间(Deadline)的系统。 内存池(Memory Pool)与动态内存分配的替代方案: 避免在RTOS环境中使用标准`malloc`/`free`带来的碎片化风险。详细介绍静态内存池、动态内存池(如DLMalloc的嵌入式裁剪版)的实现原理与应用,确保系统长期运行的稳定性。 --- 第三部分:现代通信协议栈与网络集成 本部分聚焦于如何高效、可靠地实现嵌入式设备与外部世界的连接,涵盖工业控制和物联网(IoT)领域的主流协议。 5. 工业级串行通信的优化: DMA与硬件缓冲区的协同: 深入讲解UART/SPI/I2C等外设与DMA控制器的集成。设计高效的DMA传输描述符链,实现在不占用CPU周期的情况下,高效地传输大量传感器数据。 CAN总线与实时诊断: 针对汽车和工业自动化,详细介绍CAN协议的数据帧结构、仲裁机制。重点在于使用硬件过滤器(Filter)和掩码(Mask)优化数据接收效率,并结合RTOS实现基于CANopen或J1939的诊断服务。 6. IP网络栈与安全通信(TLS/DTLS): 嵌入式TCP/IP栈的选型与裁剪: 评估LwIP、FreeRTOS+TCP等轻量级TCP/IP协议栈的资源占用与性能。讲解如何根据目标应用(如MQTT/CoAP)裁剪协议栈,移除不必要的服务。 资源受限环境下的安全加固: 介绍mbedTLS/TinyTLS等轻量级TLS库的集成。重点解决资源受限设备(RAM/Flash不足)下的证书管理、会话恢复(Session Resumption)机制,并实现基于ECC的加密加速。 --- 第四部分:系统调试、性能分析与可靠性工程 构建一个健壮的嵌入式系统,调试和测试是不可或缺的环节。本部分提供了一套系统化的调试方法论。 7. 硬件级调试与故障注入: JTAG/SWD接口的高级用法: 掌握OpenOCD与调试探针(如J-Link/ST-Link)的高级特性,包括断点组的设置、内存/寄存器跟踪(Tracing)功能的使用。 实时跟踪与事件记录: 利用DWT(数据观察点和跟踪单元)实现基于事件的非侵入式代码跟踪。介绍如何利用系统内部的环形缓冲区(Ring Buffer)实现日志记录,并在系统崩溃前捕获关键状态。 看门狗(WDT)与复位机制的精细化配置: 探讨不同类型的复位源(Power-on Reset, Brown-out Reset, External Reset)对系统启动流程的影响,并设计智能WDT喂狗策略,避免误判导致的系统重启。 8. OTA(空中下载)与固件更新的可靠性设计: A/B分区方案的实现: 详细讲解如何利用Bootloader实现双镜像(Active/Backup)固件分区机制。确保在OTA更新过程中,即使电源中断,设备也能回滚到上一个稳定版本,实现零停机(Zero Downtime)更新。 CRC校验与签名验证: 固件完整性是安全更新的前提。介绍使用CRC32/SHA256校验固件文件,并在Bootloader阶段集成非对称加密签名验证,防止恶意固件的加载。 --- 目标读者 将通过本书的学习,不仅能够熟练使用特定型号的Cortex-M芯片,更重要的是掌握一套设计、调试和优化高性能、高可靠性嵌入式系统的通用工程方法论。本书的案例均基于当前主流的开发工具链和开源RTOS,确保知识的实践性和前瞻性。

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读后感

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用户评价

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作为一名项目经理,我需要对各种技术方案有基本的了解,以便更好地评估项目可行性和资源投入。《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,为我提供了一个清晰的“技术概览”。它并没有深入到具体的代码实现,而是从宏观的角度,讲解了 FPGA/CPLD 的优势、应用领域以及与传统硬件开发模式的对比。我尤其看重书中关于“开发流程”的介绍,它让我能够理解一个 FPGA/CPLD 项目从需求分析到最终产品出炉需要经历哪些关键阶段,以及每个阶段可能遇到的挑战。这有助于我制定更 realistic 的项目计划,并更好地协调技术团队的工作。书中对 CPLD 和 FPGA 的定位以及各自的优缺点进行了比较,让我能够对不同类型的项目选择最适合的器件技术。我还可以借此与技术人员进行更有效的沟通,了解他们在技术选型上的考量。此外,书中对“IP 核”的介绍,让我看到了 FPGA/CPLD 在加速产品开发方面的潜力,理解了通过重用现有 IP 核如何降低开发成本和缩短上市时间。对于我来说,这本书最大的价值在于它让我能够站在一个更高的维度,理解 FPGA/CPLD 技术在现代电子产品开发中的地位和作用,从而做出更明智的决策。

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作为一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师,我对 FPGA/CPLD 的应用一直有深入的了解。而《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,无疑为我提供了一个更加系统、更加全面的视角来审视和运用这些器件。书中关于 Quartus Prime 软件的介绍,简直是“福音”。之前我都是零散地学习,遇到问题就去论坛上搜,效率低下。《Altera FPGA/CPLD 设计》则系统地梳理了从项目创建、代码编写、编译综合到仿真调试的整个流程,并且对每一个步骤的细节都做了详尽的阐述,甚至还分享了一些提高效率的小技巧,让我受益匪浅。我特别欣赏书中关于“IP 核”的章节,它让我意识到,很多复杂的模块都可以直接调用现成的 IP 核,大大缩短了开发周期,提高了设计的复用性。书中对不同 IP 核的应用场景和配置方法都进行了详细的讲解,让我能够根据实际需求,灵活地选择和配置 IP 核,从而构建出高性能、高效率的系统。此外,书中还涉及到了时序分析和优化等高级主题,对于我这种需要追求极致性能的开发者来说,这些内容提供了宝贵的指导。它让我明白,优化设计不仅仅是写出功能正确的代码,更需要深入理解时序约束和时序收敛的原理。总而言之,《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,是一本真正能够帮助工程师提升设计能力、加速项目开发的“实战指南”。

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我是一名在工业界有多年经验的硬件工程师,特别是接触过很多 ASIC 设计。 《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,给我带来了一种新的思考方式。它让我理解了,很多曾经需要通过耗时耗力的 ASIC 流片才能实现的功能,现在可以通过 FPGA/CPLD 更加灵活和经济地实现。书中关于“可编程逻辑”和“硬件描述语言”的讲解,虽然我早已熟悉,但本书从 Altera 的视角出发,结合其特有的工具链,给出了很多实用的技巧和经验。我尤其欣赏书中关于“功耗管理”和“可靠性设计”的章节,这些是工业级应用中至关重要的方面。它详细介绍了如何在设计阶段就考虑功耗的优化,以及如何保证设计的稳定性和可靠性。书中对各种“调试方法”的阐述,也让我受益匪浅,特别是结合 Altera 的调试工具,能够更有效地定位和解决问题。虽然我已经有 ASIC 设计的经验,但《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书仍然让我学到了很多关于 FPGA/CPLD 的独特之处,以及如何在特定场景下更好地利用这些器件。它是一个很好的“补充教材”,让我能够将 ASIC 的设计理念与 FPGA/CPLD 的灵活性相结合。

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我是一名硬件爱好者,平时喜欢捣鼓一些电子小制作,也了解一些单片机编程。《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,让我打开了一个全新的“硬件世界”。它让我明白,原来除了固定的硬件逻辑,我们还可以通过编程的方式来“塑造”硬件,这简直太神奇了!书中关于“逻辑综合”和“布局布线”的讲解,让我对 FPGA 的工作原理有了更深刻的理解。我一直很好奇,一段代码是如何变成最终可以在芯片上运行的电路的,这本书就详细地解释了这个过程。它用非常形象的比喻,将复杂的综合和布局布线过程描述得清晰易懂。我特别喜欢书中关于“时序约束”的讲解,它让我明白了为什么有些设计会跑不起来,或者性能不达标,很多时候都和时序有关系。书中提供了一些实用的技巧,如何设置合理的时序约束,如何进行时序分析,这对于我进行一些进阶的硬件设计非常有帮助。而且,书中还介绍了一些常用的 Altera 器件系列,并给出了相应的选择建议,这让我知道在实际项目中,应该如何根据需求来选择合适的 FPGA/CPLD 芯片。这本书让我对硬件设计的理解从“代码控制硬件”上升到了“通过代码设计硬件”,这是一种质的飞跃。

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我是一名软件工程师,之前主要从事算法开发和系统集成,对底层硬件了解不多。 《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,就像是连接软件世界和硬件世界的“桥梁”。它用一种循序渐进的方式,让我了解了 FPGA/CPLD 的基本概念,以及它们在现代计算中扮演的角色。书中关于“硬件描述语言”的介绍,虽然不是我的主要工作,但让我能够理解硬件设计师是如何思考和表达设计的。我尤其看重书中关于“应用场景”的介绍,它让我看到了 FPGA/CPLD 在人工智能、高性能计算、图像处理等领域的巨大潜力,这些领域与我的软件工作息息相关。理解 FPGA/CPLD 的能力,有助于我更好地与硬件工程师协作,或者在某些情况下,能够自己尝试一些硬件加速的实现。书中关于“开发流程”的介绍,也让我对整个硬件开发的周期有了一个大致的了解,这对于我理解项目的整体架构非常有帮助。虽然我不会深入到代码层面,但这本书让我能够用更广阔的视野来看待技术发展,理解硬件在软件实现中的重要性。它为我打开了一扇新大门,让我能够站在一个更全面的角度去思考问题。

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我是一名在校的学生,一直对数字电路和计算机体系结构非常感兴趣,也接触过一些微控制器和嵌入式开发。《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,简直是为我量身定做的“敲门砖”。它用一种非常友好的方式,将 FPGA/CPLD 的核心概念和我熟悉的数字电路知识联系起来,让我能够更快地理解和掌握。书中关于 Verilog HDL 和 VHDL 的讲解,虽然只是入门性质的,但足够让我理解如何用硬件描述语言来表达设计思路。我尤其喜欢书中通过大量实例来讲解如何编写代码,比如实现一个简单的加法器、移位寄存器,甚至是更复杂的状态机。这些例子不仅让我学会了语法,更重要的是让我理解了如何将功能需求转化为具体的代码逻辑。而且,书中还非常注重“仿真”的重要性,详细介绍了如何利用仿真工具来验证设计的正确性,这对于我们学生来说,是避免后期出现大量 bug 的关键。另外,书中对 CPLD 的介绍也让我感到新颖,它解释了 CPLD 和 FPGA 在架构和应用上的区别,让我能够更清晰地认识到不同器件的适用场景。这本书的语言通俗易懂,没有太多晦涩难懂的术语,即使是刚接触 FPGA 的学生,也能轻松阅读。它让我对 FPGA/CPLD 的学习充满了信心,也为我未来的专业学习打下了坚实的基础。

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我一直对 FPGA/CPLD 的“硬件重构”能力非常着迷,总觉得它像是在“玩乐高”,可以自由地搭建各种数字电路。 《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,简直就是我手中的“终极乐高说明书”。它从最基础的逻辑门电路讲起,一步步构建出更复杂的模块,让我能够清晰地理解 FPGA 内部的结构是如何工作的。书中关于“状态机设计”的讲解,是我最喜欢的部分之一。它用非常直观的方式,解释了如何通过状态机的概念来控制复杂的时序逻辑,并提供了多种实现方法。这让我能够更优雅地编写复杂的控制逻辑,而不是陷入一团乱麻的代码。而且,书中还穿插了很多关于“综合”和“时序”的讲解,这些我之前觉得很头疼的概念,在这本书里变得清晰起来。它让我明白,编写出能工作的代码只是第一步,更重要的是让代码在 FPGA 上高效地运行。书中关于“调试工具”的介绍,也让我对如何验证设计的正确性有了更深入的了解。它让我知道,原来在 FPGA 设计中,仿真只是第一步,真正的“硬件调试”更是关键。这本书让我对 FPGA 的理解从“实现功能”上升到了“优化性能和效率”,这是一种非常有价值的进阶。

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我是一名对电子技术充满热情的研究生,正在进行相关的课题研究。 《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,为我的研究提供了非常宝贵的参考。它不仅讲解了 FPGA/CPLD 的基础知识,更重要的是,它深入探讨了一些更高级的“设计技巧”和“优化策略”。书中关于“时序收敛”和“功耗优化”的章节,对我正在进行的研究项目具有直接的指导意义。它详细介绍了如何在设计过程中考虑这些因素,并提供了一些实用的方法和工具。我特别欣赏书中对“IP 核”的详细介绍,它让我了解到如何利用现有的 IP 核来快速构建复杂的系统,从而节省宝贵的研发时间。书中还涉及到了“低功耗设计”和“嵌入式系统”的应用,这些都与我的研究方向紧密相关。它让我能够更清晰地理解,如何在有限的资源下,实现高性能、低功耗的系统设计。而且,书中还提供了一些关于“调试”和“验证”的经验,这对于确保研究成果的可靠性至关重要。总而言之,《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,是任何从事 FPGA/CPLD 相关研究的学子都不可错过的“案头必备”。

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这本书真的让我眼前一亮,简直是 FPGA/CPLD 设计领域的“寻宝图”!我一直对这种可编程逻辑器件充满好奇,但市面上那些技术手册和枯燥的 datasheet 实在让人望而却步。而《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,就像一位经验丰富的向导,用一种我能理解的方式,把我一步步带入了 FPGA 的奇妙世界。它没有一开始就抛出复杂的理论公式,而是从最基础的概念讲起,比如什么是 FPGA,它和传统 ASIC 有什么区别,为什么要选择 FPGA。这些内容虽然看似简单,但对于我这种初学者来说,却是至关重要的“基石”。我尤其喜欢书中关于“逻辑门”和“时序”的讲解,用了很多生动的比喻,让我一下子就明白了那些抽象的概念。而且,它还穿插了很多实际应用的例子,让我能直观地感受到 FPGA 的强大之处,比如在通信、嵌入式系统、甚至一些高端计算领域。读着读着,我仿佛看到了那些闪烁着光芒的芯片,在幕后默默地支撑着我们周围的各种高科技产品。书的排版也非常舒服,图文并茂,关键的术语都有详细的解释,甚至还提供了一些在线资源的链接,方便我进一步学习。总的来说,这本书成功地激起了我对 FPGA/CPLD 设计的浓厚兴趣,让我不再觉得这个领域是遥不可及的。

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作为一个对电子产品充满好奇心的消费者,我一直想知道那些高科技产品背后的“秘密”。 《Altera FPGA/CPLD 设计》这本书,就像是一个“解密工具”。它用一种相对易懂的方式,揭示了 FPGA/CPLD 在各种设备中扮演的角色。我看到了它如何在通信设备中实现高速数据处理,如何在医疗设备中实现精确的信号采集,甚至如何在一些消费电子产品中实现更智能的功能。书中虽然涉及一些技术细节,但它更多的是通过“应用案例”来展示 FPGA/CPLD 的强大。我从中了解到,原来很多我们习以为常的功能,背后都有着 FPGA/CPLD 的身影。它让我对“硬件”有了更深的认识,不再仅仅是屏幕和外壳,而是那些隐藏在内部,默默工作的精密芯片。虽然我不会去写代码,但通过这本书,我能够更好地理解科技产品的创新之处,也能够对一些技术趋势有更敏锐的感知。它让我觉得,科技离我们并不遥远,而是渗透在我们生活的方方面面。

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过于精简了一点

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比基础篇写的略好一点

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不错,不过我用的了这么深入吗?

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比基础篇写的略好一点

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过于精简了一点

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