ALTERA可编程逻辑器件应用技术 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:张丽英

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2004-9

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030139528

丛书系列:

图书标签:

FPGA
ALTERA
可编程逻辑
数字电路
VHDL
Verilog
EDA
电子设计
集成电路
Quartus

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具体描述

《ALTERA可编程逻辑器件应用技术》是电子设计自动化实践指南系列教材之一。《ALTERA可编程逻辑器件应用技术》从初学者培训的角度出发，兼颐较高技术水平工程技术人员的需求，介绍了Altera公司的可编程逻辑器件的应用技术，重点介绍了开发软件包MAX+plus II的应用，内容全面、实用，由浅入深，并融入笔者的经验体会；同时书中扼要介绍了Altera公司第四代先进的开发软件Quartusn II最后以丰富的实例引导读者进一步理解、消化软件的应用方法。全部实例都在实际系统上通过，具有很好的参考价值。

《ALTERA可编程逻辑器件应用技术》是电子信息类各专业的本、专科学生学习可编程片上系统开发技术的适用教材和实践参考书，也可供有关专业的研究生和工程技术人员参考。

电子设计与前沿技术探索：面向新一代系统的实践指南本书聚焦于当前电子信息技术领域最活跃、最具创新性的方向，旨在为电子工程、计算机科学及相关专业的学生、工程师和技术爱好者提供一套系统化、前沿性的实践指导。本书内容涵盖了从底层硬件架构到高端软件应用的全链路知识体系，特别强调理论与实践的紧密结合，鼓励读者通过实际项目深入理解复杂系统的设计与实现。 --- 第一部分：嵌入式系统与实时控制的深度解析本部分深入探讨了现代嵌入式系统的核心组成、设计原理及高级应用。我们不再停留于基础的微控制器编程，而是着眼于构建高性能、低功耗、高可靠性的实时嵌入式平台。 1.1 现代微处理器与片上系统（SoC）架构本书详细剖析了主流高性能微处理器的内部结构，包括指令集架构（如ARM Cortex-M/R/A系列）的最新发展、流水线技术、缓存一致性协议（Cache Coherency）以及内存保护单元（MPU/MMU）的配置与优化。重点讲解了异构计算单元（如GPU、DSP核）在SoC中的集成方式及其协同工作机制。读者将学习如何根据应用需求选择合适的处理器核心，并掌握多核系统中的任务调度和资源仲裁技术。 1.2 实时操作系统（RTOS）的精细化管理区别于通用操作系统的复杂性，本书专注于实时操作系统（RTOS）在嵌入式环境中的应用。内容涵盖RTOS内核的调度算法（如固定优先级、轮转、截止时间分析等）的性能评估，中断处理与延迟的最小化策略。特别强调了内存管理在高实时性应用中的挑战与对策，如内存池、动态内存分配的确定性保证。此外，还详细介绍了FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS在资源受限环境下的移植、裁剪与优化方法。 1.3 传感器融合与数据预处理本章聚焦于物联网（IoT）和边缘计算场景中的关键技术——多源异构传感器数据的采集、校准与融合。内容覆盖惯性测量单元（IMU）、高精度环境传感器、视觉传感器的接口协议（I2C, SPI, MIPI CSI-2等）。重点讲解了卡尔曼滤波（Kalman Filter）、扩展卡尔曼滤波（EKF）以及粒子滤波（PF）在状态估计中的应用，并探讨了如何在资源受限的嵌入式设备上高效实现这些复杂的数学模型。 --- 第二部分：先进通信协议与网络化系统设计随着万物互联时代的到来，高效、安全、可靠的通信机制成为电子系统的生命线。本部分深入解析了当前主流的短距离、广域网通信技术及其在系统集成中的应用。 2.1 低功耗广域网（LPWAN）技术栈本书系统梳理了LoRaWAN、NB-IoT、Sigfox等LPWAN技术的物理层特性、媒体访问控制（MAC）层机制及网络服务器架构。重点分析了在实际部署中，如何平衡传输距离、数据速率与功耗之间的关系。内容包括终端设备（Module）的功耗模型分析、空中接口的安全机制设计，以及上层应用服务器（Network Server/Application Server）的数据处理流程。 2.2 工业以太网与时间敏感网络（TSN）针对工业自动化对确定性通信的严苛要求，本章详述了基于标准以太网的扩展技术，特别是时间敏感网络（TSN）。深入解析IEEE 802.1Qbv（时间窗口接入）、802.1AS（精确时间同步）等关键标准，并介绍了如何利用硬件辅助（如专用交换芯片）实现毫秒级甚至微秒级的端到端确定性延迟保证。案例分析将涵盖机器人控制系统和分布式数控机床中的TSN应用实践。 2.3 无线安全与近场通信（NFC/BLE Mesh）在本节中，探讨了无线通信中的安全隐患与防御策略。内容涵盖蓝牙低功耗（BLE）的配对安全、数据加密（如AES-CCM）的实现，以及Mesh网络中的密钥管理与拓扑发现机制。对于NFC技术，则侧重于其在非接触支付、身份验证和设备快速配对（Tap-to-Connect）中的应用，包括标签的存储结构与安全访问控制。 --- 第三部分：高性能计算与硬件加速技术本部分关注如何通过并行化和硬件加速来突破传统冯·诺依曼架构在处理海量数据时的性能瓶颈，特别侧重于面向人工智能和信号处理的应用。 3.1 异构计算编程模型与优化本书详细介绍了现代异构计算平台（如CPU+GPU，或嵌入式SoC内集成FPGA/DSP单元）的编程范式。内容涵盖OpenCL、CUDA（或类似厂商提供的并行编程接口）的核心概念，如内核（Kernel）的启动、全局内存与共享内存的有效组织，以及数据传输的最小化策略。重点在于如何将复杂的信号处理算法或深度学习推理任务，合理地划分并映射到不同的计算资源上以实现最大吞吐量。 3.2 数字信号处理（DSP）的高效实现针对通信、雷达和音频处理中的核心算法，本章提供了在定点和浮点DSP单元上实现高效算法的技巧。深入讲解了快速傅里叶变换（FFT）、有限脉冲响应（FIR）/无限脉冲响应（IIR）滤波器的结构优化，如系数的量化、流水线化设计以及如何利用硬件乘法累加（MAC）单元的并行能力。 3.3 硬件描述语言（HDL）的高级应用与验证虽然本书的核心不侧重于可编程逻辑器件的底层结构，但本章提供了使用硬件描述语言（如VHDL/Verilog）设计自定义硬件加速器的基础与进阶内容。重点阐述了如何利用高级综合（High-Level Synthesis, HLS）工具链，将C/C++代码转化为高效的硬件描述，从而加速原型验证和系统集成。内容包括状态机设计、流水线化设计原则以及基本的时序约束和仿真验证流程。 --- 第四部分：系统级验证、调试与可靠性工程在复杂系统的开发流程中，验证和调试占据了极其重要的地位。本部分强调了从设计初期就应嵌入的系统级思维，确保产品的健壮性和可维护性。 4.1 硬件调试与逻辑分析的高级技巧本章超越了基础的示波器使用，重点介绍逻辑分析仪在多协议、高速串行数据流中的应用。内容包括JTAG/SWD调试接口的高级配置、跟踪（Trace）工具的使用，以及如何利用硬件断点和指令跟踪来定位实时系统中的隐性Bug（如竞争条件、堆栈溢出）。 4.2 可靠性与电磁兼容性（EMC）设计基础本书探讨了电子系统在苛刻环境下的生存能力。内容包括元器件的选型原则、PCB布局中的信号完整性（SI）和电源完整性（PI）设计考量，如阻抗匹配、去耦电容的优化放置。此外，还介绍了基本的EMC设计规则，包括屏蔽、接地和滤波技术，以确保设备符合行业标准的辐射和抗扰度要求。 4.3 固件更新与空中下载（OTA）机制针对部署在现场的设备，安全可靠的远程固件更新能力至关重要。本章详细设计了OTA机制的实现框架，包括：安全启动（Secure Boot）的验证流程、双备份（A/B Partition）的固件切换策略、数据加密传输和不完全更新的恢复机制。强调如何在更新过程中保障用户数据的安全性和系统的连续性。 --- 总结：本书提供了一张从底层芯片到云端应用的全面技术蓝图，旨在培养读者在快速迭代的电子工程领域中，构建下一代智能、连接和高性能系统的综合能力。通过大量真实的工程案例和实践步骤，读者将能够跨越理论与实际应用的鸿沟，成为具备前瞻性视野的系统级设计专家。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本书，给我的直观感受是它在技术深度上非常敢于挑战，毫不避讳地深入到了底层硬件实现的细节之中。它不像有些教材那样，只是停留在软件工具的使用层面，而是花了很大篇幅去解释晶体管级别的逻辑门是如何在FPGA的查找表中（LUT）实现的，这种“刨根问底”的风格，对于想成为资深架构师的读者来说，简直是如获至宝。有一章专门对比了不同代系逻辑器件在功耗和速度上的权衡，这种历史演进的视角让我对技术发展有了更宏观的认识。不过，坦白说，这本书的阅读难度不低，尤其是当涉及到高级定制指令集或特定的IP核集成时，如果读者没有接触过实际的ASIC/SoC设计流程，可能会感到有些吃力。但话说回来，正是这种深度，让它脱颖而出，成为了一本可以反复研读、每次都能发现新知识的工具书，而不是一本速查手册。它更侧重于“为什么是这样设计”而非“如何点鼠标完成设计”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和术语的一致性处理得非常专业，这在技术书籍中是难能可贵的。阅读过程中，我发现作者对关键概念的定义非常精确，没有出现模棱两可的描述。比如，在描述中断处理机制时，它详细区分了硬核中断和软核中断的差异，并给出了在中断延迟优化方面的实用建议。对我个人而言，书中关于调试和验证方法的讨论最有启发性。它不仅仅介绍了仿真工具的使用，更重要的是阐述了如何设计有效的测试平台（Testbench）来覆盖边界条件，这直接关系到项目能否顺利量产。此外，书中对功耗管理的讲解也相当到位，结合了现代系统对能效比的要求，提供了如时钟门控和电源门控等多种降低待机功耗的实践技巧。整体来看，这本书更像是资深工程师的实战心得汇编，其价值在于它提供的那些在标准文档里很难找到的“潜规则”和经验之谈，使得读者能够绕开许多常见的工程陷阱。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这是一本对动手能力要求较高的参考书。它在介绍完理论概念后，往往会紧接着提供一个需要读者自行编码和验证的练习题或小型项目。这种强迫读者“动起来”的学习方式，极大地加深了对知识的理解。尤其是在处理状态机设计和同步FIFO的并发问题时，书中的例子清晰地展示了如何使用不同的设计范式来避免竞态条件（Race Condition）。我个人尤其喜欢它对资源共享和仲裁逻辑的讨论，这对于构建多核或多任务系统至关重要。书中对总线协议如AXI的介绍，不仅仅是协议规范的罗列，更侧重于如何在FPGA内部高效地实现这些协议，包括握手信号的时序配合和地址映射的优化。这本书的深度和广度，使得它超越了一般的教程范畴，更像是一本为高级嵌入式系统和硬件加速领域定制的专业词典，它要求读者不仅要学会“如何做”，更要理解“为什么这样做是最好的选择”。

评分☆☆☆☆☆

这本关于可编程逻辑器件的书，读下来感觉内容组织得相当扎实，特别是对FPGA的底层架构讲解得非常透彻。作者似乎非常注重理论与实践的结合，书中不仅有详尽的器件特性介绍，更有大量贴近工业实际的案例分析。比如，在描述并行处理能力时，它没有停留在抽象的概念上，而是通过具体的项目流程图，清晰地展示了如何利用HDL语言高效地调度资源。对于初学者来说，可能需要一定的数字电路基础才能跟上，但对于有一定基础希望深入理解架构设计的人来说，这本书无疑是一本很好的参考手册。我尤其欣赏它对时序约束和布局布线的讨论，这部分内容在很多同类书籍中往往一带而过，但它却用了好几章的篇幅去细致剖析，着重强调了静态时序分析（STA）在项目收敛中的关键作用，这一点对于追求高性能设计的工程师来说，价值极高。书中的图示清晰明了，公式推导严谨，看得出作者在内容编撰上花费了大量心血，使得那些晦涩的硬件描述概念变得相对易于理解和掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排是循序渐进的，但其内容的广度却超出了我的预期。我原本以为它会集中在某一特定系列的器件上，但实际上它涵盖了多种主流厂商的架构差异和各自的优势劣势，这使得读者能够跳出单一平台的思维定式。印象最深的是关于高速SerDes接口的章节，作者用清晰的眼图分析和抖动（Jitter）计算，将一个通常被认为是黑盒的高速信号完整性问题，分解成了几个可量化的工程指标。这种将复杂的物理层问题映射到逻辑设计层面的能力，是本书的一大亮点。尽管全书篇幅较大，但作者似乎很注意读者的阅读体验，章节之间逻辑衔接自然流畅，不会出现为了凑字数而强行堆砌内容的现象。每一章的学习目标都很明确，读完后能清楚地知道自己掌握了哪些新的设计能力。对于希望将FPGA技术应用到通信或高频数据采集领域的专业人士来说，这本书的参考价值非常高。

评分☆☆☆☆☆