Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐
定 價(jià):59.8 元
叢書名:普通高等教育電氣信息類規(guī)劃教材
- 作者:王建民 著
- 出版時(shí)間:2018/6/1
- ISBN:9787111595823
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP312
- 頁(yè)碼:350
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》從應(yīng)用角度出發(fā),詳細(xì)介紹了利用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本原理、基本概念和設(shè)計(jì)方法,包括VerilogHDL語(yǔ)法基礎(chǔ)、組合邏輯電路、規(guī)則時(shí)序邏輯電路、有限狀態(tài)機(jī)及數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì),靜態(tài)時(shí)序分析及跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。全書通過(guò)大量、完整、規(guī)范的設(shè)計(jì)實(shí)例演示各類數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過(guò)程和描述方法。每章配有習(xí)題,以指導(dǎo)讀者深入地進(jìn)行學(xué)習(xí)。本書既可以作為電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)本科、研究生數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)教材,也可作為電子信息、電氣工程和自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)FPGA應(yīng)用設(shè)計(jì)課程教材使用。
適讀人群 :本書既可以作為電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)本科、研究生數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)教材,也可作為電子信息、電氣工程和自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)FPGA應(yīng)用設(shè)計(jì)課程教材使用。
本書堅(jiān)持“用語(yǔ)言、講設(shè)計(jì)、重實(shí)踐”的建設(shè)思路,打破傳統(tǒng)教材以介紹硬件描述語(yǔ)言語(yǔ)法或者軟件使用為重點(diǎn)的傳統(tǒng),以數(shù)字電路結(jié)構(gòu)為主線安排教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)大量完整、規(guī)范的設(shè)計(jì)實(shí)例介紹基于Verilog HDL的寄存器傳輸級(jí)(Register Transfer Level,RTL)數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本概念和實(shí)現(xiàn)方法。
前言
近年來(lái),硬件描述語(yǔ)言(Hardware Description Language)逐漸取代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,成為數(shù)字電路設(shè)計(jì)的主流方法。本書堅(jiān)持“用語(yǔ)言、講設(shè)計(jì)、重實(shí)踐”的建設(shè)思路,打破傳統(tǒng)教材以介紹硬件描述語(yǔ)言語(yǔ)法或者軟件使用為重點(diǎn)的傳統(tǒng),以數(shù)字電路結(jié)構(gòu)為主線安排教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)大量完整、規(guī)范的設(shè)計(jì)實(shí)例介紹基于Verilog HDL的寄存器傳輸級(jí)(Register Transfer Level,RTL)數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本概念和實(shí)現(xiàn)方法。
《Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》從Verilog HDL基礎(chǔ)語(yǔ)法講起,由淺入深,系統(tǒng)地介紹組合邏輯電路設(shè)計(jì)、規(guī)則時(shí)序邏輯電路、有限狀態(tài)機(jī)、有限狀態(tài)機(jī)+數(shù)據(jù)通道、靜態(tài)時(shí)序分析和跨時(shí)鐘域設(shè)計(jì)的基本概念和實(shí)現(xiàn)方法;討論了數(shù)字電路結(jié)構(gòu)與面積、速度關(guān)系和優(yōu)化方法及Verilog HDL實(shí)現(xiàn)方式,內(nèi)容涵蓋數(shù)字電路(前端)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。書中對(duì)于數(shù)字電路基本原理和設(shè)計(jì)方法的描述,全部是通過(guò)難易程度不同的設(shè)計(jì)實(shí)例演示,大部分設(shè)計(jì)實(shí)例通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)展可以直接應(yīng)用于具體設(shè)計(jì),具有很好的參考價(jià)值。《Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》可以作為電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)本科、研究生數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材使用,也可作為電子信息、電氣工程和自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教授FPGA應(yīng)用設(shè)計(jì)課程教材使用。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)工程師也會(huì)有一定的參考價(jià)值。
書中全部設(shè)計(jì)實(shí)例在Quartus II 130和ModelSim 102軟件環(huán)境下編譯通過(guò),授課教師在教學(xué)過(guò)程中可酌情考慮取舍。建議授課學(xué)時(shí):48學(xué)時(shí);實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):16學(xué)時(shí)。授課教師可以通過(guò)wjmfuzzy@126com郵箱,申請(qǐng)本教材配套的CAI課件、習(xí)題答案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)源代碼。由于綜合軟件限制,本書元器件符號(hào)采用ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn),與國(guó)際符號(hào)的對(duì)照表見(jiàn)附錄B。
研究生蘭風(fēng)宇、崔新瑩和姚博文校對(duì)了部分書稿和代碼,李曉和李喆繪制了部分插圖,在此表示真誠(chéng)的感謝。感謝機(jī)械工業(yè)出版社時(shí)靜編輯在《Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》出版過(guò)程中給予的無(wú)私幫助。
由于時(shí)間倉(cāng)促,書中難免存在不妥之處,請(qǐng)讀者原諒,并提出寶貴意見(jiàn)。
作者
目錄
前言
第1章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
1.1引言
1.2模擬電路和數(shù)字電路
1.2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)
1.2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換
1.2.3模擬電路和數(shù)字電路
1.3數(shù)字電路設(shè)計(jì)
1.3.1數(shù)字電路與系統(tǒng)
1.3.2數(shù)字電路設(shè)計(jì)流程
1.4硬件描述語(yǔ)言
1.5習(xí)題和思考題
第2章數(shù)字電路基礎(chǔ)
2.1變量和函數(shù)
2.2基本邏輯關(guān)系
2.2.1邏輯與
2.2.2邏輯或
2.2.3邏輯反
2.3邏輯門和數(shù)字電路
2.3.1晶體管
2.3.2邏輯門
2.3.3邏輯電路的表示
2.4布爾代數(shù)和卡諾圖
2.4.1布爾代數(shù)
2.4.2最小項(xiàng)的定義及其性質(zhì)
2.4.3卡諾圖法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)
2.5CMOS邏輯門電路
2.5.1NMOS邏輯門
2.5.2CMOS邏輯門
2.6設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
2.6.1標(biāo)準(zhǔn)芯片
2.6.2可編程邏輯器件
2.6.3全定制芯片、標(biāo)準(zhǔn)單元和門陣列
2.7習(xí)題和思考題
第3章Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言
3.1基本概念
3.1.1模塊
3.1.2空白和注釋
3.1.3關(guān)鍵字
3.1.4標(biāo)識(shí)符
3.2數(shù)據(jù)類型
3.2.1四值邏輯系統(tǒng)
3.2.2線網(wǎng)和變量
3.2.3有符號(hào)和無(wú)符號(hào)數(shù)
3.3層次化設(shè)計(jì)
3.3.1設(shè)計(jì)方法學(xué)
3.3.2模塊實(shí)例
3.3.3端口連接規(guī)則
3.4門級(jí)描述
3.4.1多輸入門
3.4.2多輸出門
3.4.3三態(tài)門
3.4.4門陣列實(shí)例
3.5任務(wù)和函數(shù)
3.5.1任務(wù)
3.5.2函數(shù)
3.5.3任務(wù)和函數(shù)的區(qū)別
3.5.4設(shè)計(jì)實(shí)例:格雷碼計(jì)數(shù)器
3.6可重用設(shè)計(jì)
3.6.1宏定義
3.6.2條件編譯
3.6.3參數(shù)
3.7習(xí)題和思考題
第4章組合邏輯電路設(shè)計(jì)
4.1組合邏輯電路
4.2連續(xù)賦值語(yǔ)句
4.3組合邏輯always塊
4.4Verilog HDL操作符
4.4.1表達(dá)式
4.4.2操作數(shù)
4.4.3操作符
4.4.4操作符優(yōu)先級(jí)
4.5if語(yǔ)句
4.5.1基本語(yǔ)法
4.5.2設(shè)計(jì)實(shí)例
4.6case語(yǔ)句
4.6.1基本語(yǔ)法
4.6.2設(shè)計(jì)實(shí)例
4.7決策樹(shù)
4.7.1full case和parallel case
4.7.2優(yōu)先結(jié)構(gòu)路由網(wǎng)絡(luò)
4.7.3并列結(jié)構(gòu)路由網(wǎng)絡(luò)
4.8組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例
4.8.1有符號(hào)加法器
4.8.2移位器
4.8.3三態(tài)邏輯
4.8.4浮點(diǎn)數(shù)加法器
4.8.5組合邏輯乘法器
4.9設(shè)計(jì)優(yōu)化
4.9.1操作符共享
4.9.2布局相關(guān)的電路
4.9.3功能共享
4.10組合邏輯電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
4.10.1組合邏輯電路設(shè)計(jì)的常見(jiàn)錯(cuò)誤
4.10.2組合邏輯電路設(shè)計(jì)規(guī)則
4.11組合邏輯電路Testbench
4.11.1仿真邏輯的構(gòu)成
4.11.2組合邏輯電路Testbench實(shí)例
4.12習(xí)題和思考題
第5章規(guī)則時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)
5.1時(shí)序邏輯電路
5.1.1時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程
5.1.2時(shí)序邏輯電路的描述
5.2基本存儲(chǔ)元件
5.2.1D鎖存器
5.2.2D觸發(fā)器
5.2.3寄存器和寄存器文件
5.3規(guī)則時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例
5.3.1計(jì)數(shù)器
5.3.2移位寄存器
5.3.3線性反饋移位寄存器
5.3.4同步 FIFO
5.4循環(huán)語(yǔ)句
5.4.1for循環(huán)語(yǔ)句
5.4.2while語(yǔ)句
5.5生成語(yǔ)句
5.5.1循環(huán)生成語(yǔ)句
5.5.2條件生成語(yǔ)句
5.5.3case生成語(yǔ)句
5.6時(shí)序邏輯電路Testbench
5.7設(shè)計(jì)陷阱
5.7.1阻塞賦值和非阻塞賦值
5.7.2組合邏輯環(huán)
5.7.3異步信號(hào)的誤用
5.7.4門控時(shí)鐘的誤用
5.7.5導(dǎo)出時(shí)鐘的使用
5.8習(xí)題和思考題
第6章有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)原理
6.1有限狀態(tài)機(jī)
6.1.1米利狀態(tài)機(jī)和摩爾狀態(tài)機(jī)
6.1.2邊沿檢測(cè)電路
6.1.3米利狀態(tài)機(jī)和摩爾狀態(tài)機(jī)的比較
6.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和算法狀態(tài)機(jī)圖
6.2.1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
6.2.2算法狀態(tài)機(jī)圖
6.3有限狀態(tài)機(jī)的時(shí)序
6.4狀態(tài)賦值
6.4.1未用狀態(tài)的處理
6.4.2狀態(tài)賦值對(duì)電路的影響
6.4.3超前輸出電路
6.5有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)
6.5.1代碼風(fēng)格
6.5.2Verilog HDL狀態(tài)賦值
6.5.3兩段式always塊
6.5.4多段式always塊
6.5.5一段式always塊
6.6設(shè)計(jì)實(shí)例
6.6.1序列檢測(cè)器
6.6.2鍵盤掃描電路
6.6.3仲裁電路
6.6.4BCD碼余3碼轉(zhuǎn)換電路
6.7習(xí)題和思考題
第7章有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐
7.1軌道車控制器
7.1.1問(wèn)題描述
7.1.2軌道車運(yùn)行方向輸出信號(hào)
7.1.3開(kāi)關(guān)位置輸出信號(hào)
7.1.4傳感器輸入信號(hào)
7.1.5設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
7.2飛機(jī)起落架控制器
7.2.1問(wèn)題描述
7.2.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
7.3存儲(chǔ)器控制器
7.3.1SRAM讀寫時(shí)序
7.3.2SRAM控制器數(shù)據(jù)通道
7.3.3SRAM控制器控制通道
7.4通用異步收發(fā)器UART
7.4.1接收模塊
7.4.2發(fā)送模塊
7.5習(xí)題和思考題
第8章時(shí)序分析基礎(chǔ)
8.1組合邏輯電路的傳播延遲
8.1.1組合邏輯電路傳播延遲的定義
8.1.2傳播延遲產(chǎn)生的后果
8.1.3傳播延遲的計(jì)算
8.2時(shí)序邏輯電路的傳播延遲
8.2.1引腳到引腳延遲路徑
8.2.2輸入到寄存器數(shù)據(jù)輸入延遲路徑
8.2.3時(shí)鐘到輸出延遲路徑
8.2.4寄存器到寄存器延遲路徑
8.2.5時(shí)序邏輯電路的最高工作頻率
8.2.6建立時(shí)間和保持時(shí)間的調(diào)整
8.3提高電路的最高工作頻率
8.4調(diào)整電路的建立時(shí)間和保持時(shí)間
8.5同步電路的時(shí)序分析方法
8.5.1建立時(shí)間和最高工作頻率
8.5.2保持時(shí)間
8.5.3輸出相關(guān)的時(shí)序參數(shù)
8.5.4輸入相關(guān)的時(shí)序參數(shù)
8.6帶有時(shí)鐘偏斜情況的時(shí)序分析
8.6.1時(shí)鐘偏斜對(duì)同步設(shè)計(jì)的影響
8.6.2時(shí)鐘偏斜對(duì)于建立時(shí)間和最高時(shí)鐘頻率的影響
8.6.3時(shí)鐘偏斜對(duì)保持時(shí)間約束的影響
8.7習(xí)題和思考題
第9章數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)原理
9.1數(shù)據(jù)通道
9.2寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)
9.2.1算法
9.2.2數(shù)據(jù)流模型
9.2.3寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)
9.3FSMD設(shè)計(jì)原理
9.3.1寄存器傳輸操作
9.3.2數(shù)據(jù)通道
9.3.3控制通道
9.4FSMD設(shè)計(jì)
9.4.1ASMD圖
9.