FSM-based Digital Design using Verilog HDL

作者:Minns, Peter/ Elliott, Ian

页数:408

出版时间:2008-5

价格:1158.00 元

isbn号码:9780470060704

具体描述

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As digital circuit elements decrease in physical size, resulting in increasingly complex systems, a basic logic model that can be used in the control and design of a range of semiconductor devices is vital. Finite State Machines (FSM) have numerous advantages; they can be applied to many areas (including motor control, and signal and serial data identification to name a few) and they use less logic than their alternatives, leading to the development of faster digital hardware systems. This clear and logical book presents a range of novel techniques for the rapid and reliable design of digital systems using FSMs, detailing exactly how and where they can be implemented. With a practical approach, it covers synchronous and asynchronous FSMs in the design of both simple and complex systems, and Petri–Net design techniques for sequential/parallel control systems. Chapters on Hardware Description Language cover the widely–used and powerful Verilog HDL in sufficient detail to facilitate the description and verification of FSMs, and FSM based systems, at both the gate and behavioural levels. Throughout, the text incorporates many real–world examples that demonstrate designs such as data acquisition, a memory tester, and passive serial data monitoring and detection, among others. A useful accompanying CD offers working Verilog software tools for the capture and simulation of design solutions. With a linear programmed learning format, this book works as a concise guide for the practising digital designer. This book will also be of importance to senior students and postgraduates of electronic engineering, who require design skills for the embedded systems market.

用户评价

拿到《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》这本书，我的第一感觉是它可能是我在数字设计领域寻找已久的“宝藏”。在现今的电子设计自动化（EDA）浪潮中，Verilog HDL无疑是核心的硬件描述语言之一，而有限状态机（FSM）则是构建复杂数字系统的基石。我曾经在设计一些通信协议、接口控制器以及数据处理单元时，反复应用FSM的原理，但每次在实际编码过程中，总会遇到一些意想不到的问题，尤其是在处理时序、同步、异步信号交互以及状态的有效性检查方面。这本书的书名直接点明了其核心内容，我猜测它一定会在Verilog HDL的语法和结构上，提供一些针对FSM设计的最佳实践。我特别希望它能深入讲解如何利用Verilog的并发性（concurrency）和顺序性（sequencing）来精确地描述状态机的行为，包括如何使用`always`块、`case`语句、`if-else`结构来定义状态的转移和输出逻辑。同时，我十分关注书中对状态机的行为建模（behavioral modeling）和结构建模（structural modeling）的区别与应用。了解何时何地使用哪种建模方式，对于编写高效且易于理解的代码至关重要。此外，关于状态机的测试和验证（testing and verification）部分，也是我迫切需要学习的内容。如何有效地编写testbench来验证FSM的正确性，覆盖各种边界条件和异常情况，将是这本书能否真正帮助我提升的关键。我期待书中能够提供详细的testbench设计思路和示例，帮助我掌握如何构建一个健壮的测试环境。这本书，在我看来，不仅仅是一本技术手册，更是一份引领我深入理解和精通FSM在Verilog HDL中应用的指南。

这本书的名称《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》非常契合我当前在数字逻辑设计领域的学习需求。有限状态机（FSM）是构建复杂控制逻辑的基石，而Verilog HDL则是实现这些逻辑的强大工具。在我过去的项目经验中，我曾多次利用FSM来设计各种控制单元，例如内存控制器、通信协议栈中的状态机模块、以及简单的处理器指令译码器。然而，在实际的设计过程中，我经常会遇到一些关于FSM编码优化、状态转移逻辑的严谨性以及代码可读性的挑战。我殷切地希望这本书能够提供一套系统性的方法论，指导读者如何从概念层面开始，逐步构建出高效、可综合且易于维护的FSM设计。我特别关注书中对于Verilog HDL语法在描述FSM时的具体应用，例如如何利用`case`语句来清晰地定义状态转移，如何使用`always`块来捕捉状态变化，以及如何处理输出逻辑的组合逻辑和时序逻辑部分。此外，书中对于不同FSM类型的讲解，例如Mealy和Moore模型，以及它们在实际应用中的优劣势分析，也将是我学习的重点。我期待书中能包含一些实用的设计技巧，比如如何避免潜在的竞争冒险（race condition）和亚稳态（metastability）问题，以及如何对FSM进行有效的状态编码以优化性能和面积。同时，我同样重视测试和验证的重要性，我希望书中能提供关于如何构建Testbench以及进行仿真验证的详细指导，确保FSM设计的正确性和鲁棒性。这本书的出现，无疑为我进一步提升FSM设计能力，并熟练运用Verilog HDL来实现复杂数字系统提供了宝贵的学习资源。

《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》这个书名，立刻吸引了我，因为它精准地定位了我当前在数字逻辑设计领域最想深入钻研的方向。有限状态机（FSM）是构建复杂数字系统控制逻辑的核心，而Verilog HDL则是实现这些逻辑的得力工具。在我的学习经历中，我曾多次尝试使用FSM来设计各种应用，但总是在某些关键环节遇到瓶颈，比如如何设计出高效且易于理解的状态转移逻辑，如何处理复杂的输入条件，以及如何确保设计的可综合性。我期望这本书能够系统地讲解FSM的设计原理，从基础概念到高级应用，并详细阐述如何在Verilog HDL中将其有效地实现。我特别关注书中关于不同FSM实现方式的比较，例如如何利用`always`块的触发器类型（posedge/negedge/level-sensitive）来精确地捕捉状态变化，如何使用`case`语句或`if-else`结构来描述状态转移，以及如何处理输出逻辑的组合和时序部分。此外，书中对状态编码策略的探讨，例如二进制编码、格雷码、独热码等，以及它们在不同设计场景下的优劣势分析，也将是我学习的重点。我非常希望书中能够提供大量清晰、规范、可读性强的Verilog HDL代码示例，并且对代码中的每一个细节都进行深入的解释，帮助我理解其背后的设计思想。同时，对FSM的测试和验证，我也是非常重视。我期待书中能提供关于如何构建有效的Testbench，如何进行仿真验证，以及如何处理各种边界条件和异常情况的详细指导。这本书，对我来说，是通往FSM高级设计殿堂的一条重要途径。

《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》——仅仅是这个书名，就足够让我眼前一亮。有限状态机（FSM）是数字逻辑设计的核心概念之一，它为我们描绘了系统在不同时间点所处的状态以及状态之间的转换逻辑。而Verilog HDL，作为最广泛应用的硬件描述语言之一，则是实现这些复杂逻辑的强大工具。在我多年的学习和实践过程中，我深切体会到，一个设计良好的FSM，能够极大地简化复杂系统的设计和理解。我尤其希望这本书能够深入探讨，如何在Verilog HDL中有效地描述和实现各种类型的FSM，包括同步和异步的状态机，以及如何处理状态编码的优化问题，例如使用独热码（one-hot encoding）或格雷码（Gray code）来提高性能或降低功耗。同时，我也期待书中能提供一些关于FSM设计模式和最佳实践的指导，例如如何处理状态机的复位，如何确保设计的可综合性（synthesizability），以及如何有效地避免潜在的时序问题，如竞争冒险（race conditions）和亚稳态（metastability）。此外，测试和验证是任何数字设计过程中不可或缺的一环。我希望书中能够详细讲解如何为FSM设计健壮的Testbench，如何进行全面的仿真验证，以及如何分析仿真结果来确保设计的正确性和可靠性。这本书，在我看来，将是指导我如何将FSM的理论知识转化为实际Verilog HDL设计能力的宝贵资源。

《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》这个书名，立刻吸引了我，因为有限状态机（FSM）在现代数字集成电路设计中扮演着至关重要的角色，而Verilog HDL作为一种强大的硬件描述语言，是实现这些FSM设计的首选工具。在我过去的学习和实践中，我曾多次尝试使用FSM来解决各种数字逻辑设计问题，从简单的定时器、计数器，到更复杂的通信协议控制器。然而，我发现要设计出高效、可靠且易于理解的FSM，需要深入的理论知识和丰富的实践经验。我期待这本书能够系统地阐述FSM的设计原理，从最基本的概念，如状态、输入、输出和转移，到更高级的设计技术，如异步状态机、同步状态机的选择，以及状态编码的优化策略。在Verilog HDL的具体实现方面，我希望书中能够提供大量清晰、规范且具有代表性的代码示例，并对代码中的每一个细节进行深入的解释，包括如何有效地使用`always`块、`case`语句、`if-else`结构来描述状态机的行为。我特别希望能看到书中对状态机可综合性（synthesizability）的强调，以及如何避免那些可能导致不可综合代码的常见错误。此外，对于FSM的测试和验证，我也非常关注。一个好的FSM设计，离不开全面的测试。我期待书中能够提供关于如何编写有效的Testbench，如何进行仿真验证，以及如何处理各种边缘情况和异常输入的指导。这本书，对我来说，将是一次系统学习FSM设计与Verilog HDL结合的绝佳机会。

这本书的题目《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》一下子就点燃了我对数字逻辑设计中一个关键领域的热情。有限状态机（FSM）是我在学习数字系统时最感兴趣的模块之一，它能够清晰地表达出系统中各种事件的发生顺序和控制逻辑。而Verilog HDL作为实现这些逻辑的语言，其掌握程度直接关系到我能否将脑海中的设计转化为实际的硬件。我希望这本书能够系统地梳理FSM的设计理论，从最基础的Mealy和Moore模型开始，讲解状态转移图、状态表的设计方法，并逐步深入到更复杂的FSM结构，比如带多时钟域的FSM，或者如何处理非确定性有限自动机（NFA）到确定性有限自动机（DFA）的转换。在Verilog HDL的具体实现方面，我期望书中能提供详实的代码示例，这些示例应该不仅演示如何正确地编码FSM，还应包含一些提高代码质量和效率的技巧，例如如何使用参数化（parameterization）来使设计更加灵活，如何利用`localparam`来定义状态常量，以及如何组织代码结构以提高可读性和可维护性。我特别关注书中关于FSM状态编码的讨论，以及不同编码方式对设计性能、功耗和面积的影响。另外，对于FSM的验证，我有着强烈的学习需求。我希望书中能够提供关于如何设计和实现一个全面的Testbench，如何进行行为仿真和门级仿真，以及如何利用仿真结果来定位和修复设计中的bug。这本书，对我而言，无疑是提升我FSM设计技能和Verilog HDL编程能力的一次绝佳的学习机会。

这本书的书名《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》直接击中了我的兴趣点。在数字逻辑设计领域，有限状态机（FSM）无疑是构建复杂系统行为的基石，而Verilog HDL则是实现这些行为的语言。我一直认为，掌握FSM的设计方法，是成为一名优秀的数字逻辑工程师的必经之路。在我以往的学习中，虽然接触过FSM的概念，但如何在Verilog HDL中将其高效、准确地实现，仍然是我希望进一步深入钻研的领域。我期待这本书能够提供一套完整的FSM设计流程，从状态图的设计、状态编码的选取，到Verilog HDL代码的编写和调试。我特别关注书中对于不同FSM类型（如Mealy和Moore）的详细讲解，以及它们在实际应用中的适用场景和优缺点分析。同时，我希望书中能够提供大量具有启发性的Verilog HDL代码示例，这些示例不仅要展示FSM的基本实现，还要涵盖一些高级的技巧，比如如何处理同步和异步复位，如何避免时序问题，以及如何优化代码以提高性能和降低功耗。另外，对于FSM的验证，我同样非常重视。我希望书中能够详细介绍如何设计和编写Testbench，如何进行功能仿真，以及如何利用仿真结果来验证FSM的正确性。这本书的出现，对我而言，意味着一次将理论知识转化为实际设计能力的宝贵契机，我对其内容充满了期待。

这本书的书名《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》一下子就吸引了我，尤其是“FSM-based”这个词，立刻让我联想到有限状态机在数字逻辑设计中的重要性，以及它在实现复杂控制逻辑时的强大能力。在我过往的学习和实践中，有限状态机一直是我的学习重点，也是我遇到过不少挑战的地方。因此，一本专门深入探讨FSM在Verilog HDL中设计的书籍，简直就像是为我量身定做的。我期待这本书能够系统地梳理FSM的理论基础，从最简单的 Mealy 和 Moore 模型开始，逐步深入到更高级的设计模式，比如带复位、带同步/异步置位的状态机，以及如何处理异常状态和超时等问题。同时，我非常关注书中对于Verilog HDL的具体实现方法，因为理论知识的掌握固然重要，但最终的落地还是需要扎实的编码技巧。我希望书中能提供大量清晰、规范、易于理解的Verilog代码示例，并且对每一个代码片段的逻辑进行详细的解释，特别是那些容易出错的细节，比如状态编码的原则、状态转移的条件判断、以及输出逻辑的设计。此外，我还希望能看到书中对于不同FSM设计风格的比较和优劣分析，例如，在性能、资源占用、可读性、可维护性等方面，不同的FSM实现方式会有怎样的差异，以及在什么场景下应该选择哪种设计方法。对可综合性（synthesizability）的关注也是必不可少的，因为最终的设计需要能够被综合工具转化为实际的硬件。我希望书中能够强调这一点，并提供一些避免不可综合代码陷阱的建议。这本书的出现，无疑为我进一步提升FSM设计能力提供了绝佳的学习机会，我对此充满期待。

这本书的名称《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》直击我当前在数字设计领域的学习重点。有限状态机（FSM）作为描述和控制数字系统行为的核心抽象，其重要性不言而喻，而Verilog HDL作为最流行的硬件描述语言，是将其转化为实际硬件的关键。在我过往的学习中，虽然对FSM有了一定的了解，但在实际的设计过程中，常常会遇到一些挑战，尤其是在如何用Verilog HDL来精确、高效地表达复杂的FSM逻辑，以及如何避免一些常见的编码陷阱。我期待这本书能够系统地讲解FSM的设计理念，从最基本的有限状态机模型，到更复杂的同步和异步状态机设计，并提供一套清晰的设计流程。在Verilog HDL的应用层面，我希望书中能够深入探讨各种编码技巧，例如如何选择合适的状态编码（如二进制、格雷码、独热码）以优化性能、面积和功耗，以及如何利用Verilog的特性来优雅地实现状态转移和输出逻辑。我特别关注书中对可综合性（synthesizability）的强调，以及如何编写能够被综合工具高效处理的代码。同时，我同样重视对FSM的验证，我希望书中能够提供关于如何构建有效的Testbench，如何进行功能仿真，以及如何利用仿真结果来确保设计的正确性和鲁棒性的详细指导。这本书，对我来说，将是我系统学习FSM设计与Verilog HDL实现的宝贵指南。

《FSM-based Digital Design using Verilog HDL》这本书的书名，立刻勾起了我对数字系统设计中状态机这一核心概念的强烈兴趣。在我的学习路径上，有限状态机（FSM）一直是连接理论抽象和实际硬件实现的关键桥梁。我深知，无论是简单的逻辑控制器，还是复杂的微处理器指令解码器，都离不开FSM的巧妙运用。而Verilog HDL作为目前业界主流的硬件描述语言，如何将其强大的描述能力与FSM的逻辑精髓相结合，是我一直以来非常关注的领域。我期望这本书能够系统地、由浅入深地介绍FSM的设计方法论，从最基础的状态定义、状态转移图的绘制，到如何将其转化为可综合的Verilog代码。我特别希望能看到书中对各种FSM编码风格的深入探讨，比如二进制编码、格雷码编码、独热码编码等，以及它们在功耗、速度和面积上的权衡。此外，在实际设计中，我们常常需要处理一些非理想情况，比如异步复位（asynchronous reset）和同步复位（synchronous reset）的选择，以及如何处理输入信号的亚稳态（metastability）问题。我希望这本书能够提供清晰的指导和有效的解决方案，帮助我避免这些常见的陷阱。另外，我也非常关注书中关于FSM验证的内容。一个精心设计的FSM，如果没有有效的验证，其正确性就难以得到保障。我期待书中能够提供关于Testbench设计、仿真方法以及常用的验证技巧，能够帮助我全面地验证FSM的设计。这本书，对我而言，意味着一次深入掌握FSM设计精髓，并将其转化为高效Verilog HDL实现的绝佳机会。

这本书的难度有点超出预期，状态机并没有想象中那么简单。

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