Step By Step现场可编程门阵列设计入门与进阶

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页数:190
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出版时间:2008-10
价格:19.00元
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isbn号码:9787560620640
丛书系列:
图书标签:
  • FPGA
  • 现场可编程门阵列
  • 数字电路
  • Verilog
  • VHDL
  • 硬件设计
  • 嵌入式系统
  • Quartus
  • Vivado
  • 电子工程
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具体描述

《Step BySlep现场可编程门阵列设计入门与进阶》由浅入深地介绍了基于XILINX现场可编程门阵列的数字集成电路设计方法,着重讲述了硬件表述语言作为数字集成电路设计工具与一般软件语言的区别,以及与基本电路构造之间的紧密联系。《Step BySlep现场可编程门阵列设计入门与进阶》首先对元器件基本单元进行说明,然后对各种电路模块和语言模板加以比较,再引入电路设计中的时序概念,同时对同步,异步问题做了详细分析,最后对XILINX的设计工具进行了简要说明。

数字集成电路设计方法只有通过不断的实践才能真正掌握,《Step BySlep现场可编程门阵列设计入门与进阶》还配有相关习题集,所有试验均在华桑电子教育平台上验证通过。华桑电子教育平台可参考网站。

《数字电路设计揭秘:从基础逻辑到嵌入式系统实战》 本书是一本全面深入的数字电路设计指南,旨在帮助读者建立扎实的理论基础,并将其应用于实际的嵌入式系统开发。我们将从最基本的逻辑门单元出发,逐步构建复杂的组合逻辑和时序逻辑电路,最终迈向功能强大的微处理器和可编程逻辑器件的设计。 第一部分:数字电路的基石——逻辑基础与组合逻辑 二进制世界与数制转换: 深入理解二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换原理,这是所有数字计算的基础。我们将通过丰富的实例,让读者熟练掌握不同数制下的运算。 逻辑门家族: 详细剖析与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能、真值表和电路符号。理解它们的组合如何实现更复杂的逻辑功能。 布尔代数与逻辑化简: 学习布尔代数的运算规则,掌握卡诺图、奎恩-麦克拉斯基算法等逻辑化简方法,从而优化电路设计,减少硬件资源,提高性能。 组合逻辑电路设计: 学习如何设计和分析译码器、编码器、多路选择器、数据分配器等常见的组合逻辑电路。我们将通过实例演示如何将实际问题转化为逻辑电路。 算术逻辑单元(ALU)的构建: 深入理解加法器、减法器、比较器等算术运算电路的设计原理,并学习如何将它们集成到一个基本的算术逻辑单元中。 第二部分:时序的律动——时序逻辑与状态机 触发器与寄存器: 详细介绍SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序逻辑单元,理解它们在存储和保持信息方面的作用。学习如何用触发器构建寄存器、移位寄存器等。 时钟信号与同步/异步设计: 理解时钟信号在数字系统中的重要性,学习同步时序逻辑和异步时序逻辑的设计概念、优缺点以及适用场景。 状态机(FSM)设计: 学习如何使用摩尔状态机和米利状态机来描述和实现具有记忆功能的系统。通过状态图和状态转移表,设计控制器、序列发生器等。 有限状态机实例: 多个具体的FSM设计案例,涵盖交通灯控制器、自动售货机、简单的处理器指令解码等,帮助读者将理论应用于实践。 第三部分:系统级的抽象——微处理器与存储器 指令集架构(ISA): 介绍指令集的基本概念,包括指令格式、寻址模式、操作码和操作数。理解CPU如何执行指令。 精简指令集计算机(RISC)与复杂指令集计算机(CISC): 比较两种主流指令集架构的特点和设计哲学。 CPU核心设计入门: 讲解CPU的基本组成部分,包括程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、通用寄存器、 ALU、控制单元等。学习单周期CPU和多周期CPU的流水线设计思想。 存储器层次结构: 深入理解内存(RAM、ROM)和外围存储器(Flash、SD卡)的原理和接口。学习如何设计和访问存储器。 I/O接口与通信协议: 介绍通用的I/O接口设计,如GPIO、UART、SPI、I2C等,以及它们在嵌入式系统中的应用。 第四部分:现代设计的利器——硬件描述语言(Verilog/VHDL)与EDA工具 硬件描述语言(HDL)入门: 详细介绍Verilog或VHDL语言的基本语法、数据类型、运算符、行为级建模、数据流建模和结构级建模。 HDL综合与仿真: 学习如何使用EDA(Electronic Design Automation)工具进行HDL代码的综合,将其转化为门级网表。掌握仿真工具的使用,验证设计的正确性。 时序约束与时序分析: 理解时序约束的重要性,学习如何设置时序约束以满足设计的时序要求,并进行时序分析,找出潜在的时序违例。 IP核的使用与集成: 介绍IP核(Intellectual Property Core)的概念,学习如何选择、实例化和集成现有的IP核,以加速设计过程。 第五部分:实践出真知——嵌入式系统设计实战 FPGA/CPLD概述: 介绍现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的结构、工作原理、优点和应用领域。 FPGA开发流程: 详细讲解使用FPGA进行设计的完整流程,包括需求分析、架构设计、HDL编码、仿真验证、综合、布局布线、下载与调试。 基于FPGA的嵌入式系统实例: 简易CPU的设计与实现: 从零开始,利用FPGA实现一个简单的RISC CPU,包括指令译码、数据通路、控制逻辑等。 外设接口的FPGA实现: 利用FPGA实现UART、SPI、I2C等通信接口,并与微控制器或传感器进行通信。 图像处理加速器: 设计一个简单的图像处理模块,如滤波器或边缘检测器,并在FPGA上实现,展示硬件加速的优势。 嵌入式系统整体设计: 将CPU、存储器、外设接口等模块集成到一个完整的嵌入式系统中,并在FPGA板上运行。 调试技巧与问题排查: 分享在FPGA设计过程中常用的调试方法和工具,以及如何有效地排查设计中的逻辑错误和时序问题。 本书将通过大量的理论讲解、清晰的图示以及丰富的实践案例,引导读者一步步掌握数字电路设计的核心技术,并能够独立完成复杂的嵌入式系统硬件设计。无论您是初学者还是希望提升技能的工程师,本书都将是您在数字电路设计领域的一本得力助手。

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读后感

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作者的叙述风格过于学术化和正式,缺乏一种能拉近与读者距离的亲切感。整本书读下来,感觉像是在听一场冗长的讲座,虽然内容严谨,但始终带着一种高高在上的距离感。鲜活的案例和生动的比喻在这个世界里几乎绝迹。我期待的技术书籍,是那种能点燃学习热情的伙伴,而不是一本冷冰冰的教科书。如果作者能多用一些大家熟悉的例子来阐释抽象的概念,或者在关键转折点加入一些个人经验的分享,这本书的吸引力将会大大提升,也更容易被渴望掌握新技能的普通学习者所接受和喜爱。

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我必须承认,这本书的排版设计实在不敢恭维。字体选择和行间距的设置,让长时间阅读成为一种折磨。特别是在涉及到大量代码块和数学公式时,信息的密度过大,视觉压力骤增。很多图表的清晰度也欠佳,一些关键的流程图和架构示意图,细节模糊不清,根本无法看清其中的逻辑关系,这对于依赖图形化辅助理解的读者来说,简直是灾难。作为一本技术书籍,阅读体验是至关重要的,一个好的版式能让人更容易沉浸其中,而这本书显然在这方面投入的精力严重不足,让人很难长时间保持专注。

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这本书在结构布局上显得有些零散,各个章节之间的逻辑跳转不够平滑。感觉作者是把不同阶段的学习要点硬生生地塞进了一本书里,导致前后的知识点衔接生硬,我需要花费大量精力去构建自己脑海中的知识体系框架。比如,关于内存管理的部分,它突然插入了一些高级数据结构的内容,虽然这些内容本身很重要,但放在那个语境下,显得突兀且缺乏上下文支撑。我希望看到的是一个更加有机的知识生长过程,而不是知识点的堆砌。对于希望系统学习的读者来说,这种组织方式无疑增加了额外的理解负担,让人感到有些迷茫,不知道下一步该重点关注哪里。

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这本书对于软件工程实践的讨论明显不足,更侧重于理论的阐述和语法的介绍。我读完后,感觉自己掌握了一堆工具的用法,但却不清楚在真实的项目开发中,如何高效、规范地运用这些工具来解决实际问题。书中几乎没有提到版本控制、团队协作、调试技巧或者性能优化等这些在实际工作中至关重要的环节。对于希望从理论走向实践的读者,这本书提供的指导非常有限。它更像是一份工具箱的说明书,而不是一本教你如何建造房子的蓝图,实战性经验的缺失是一个明显的短板。

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这本编程语言的入门书,坦白说,有些晦涩难懂。作者在讲解基础概念时,似乎默认读者已经对计算机科学有了一定的背景知识,这对于我这样初次接触这个领域的新手来说,确实构成了不小的挑战。我常常需要在查阅其他资料来理解书中的某些术语和引用的理论,这极大地影响了阅读的流畅性。书中的示例代码虽然丰富,但很多时候,我很难理解这些代码片段背后的设计思路和应用场景,感觉作者只是罗列了功能,而没有深入剖析其“为什么”要这么设计。如果能有更多贴近实际项目、循序渐进的案例分析,哪怕是简化版的,相信对读者的帮助会大得多。整体而言,它更像是一本参考手册,而非一本引人入胜的教程。

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