數(shù)字邏輯原理與FPGA設(shè)計(jì)
定 價(jià)：49 元
- 作者：劉昌華 等編著
- 出版時(shí)間：2015/8/1
- ISBN：9787512417663
- 出 版 社：北京航空航天大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP302.2
- 頁(yè)碼：335
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開(kāi)本：16開(kāi)
《數(shù)字邏輯原理與FPGA設(shè)計(jì)(第2版)》系統(tǒng)介紹了數(shù)字邏輯的基本原理與FPGA設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：數(shù)字系統(tǒng)、數(shù)制與編碼、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件、VHDL設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、FPGA設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)字邏輯基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)實(shí)踐等。相對(duì)第1版，本書增加了FPGA設(shè)計(jì)工具QuartusII9．1相關(guān)內(nèi)容�；贒E2115系列平臺(tái)更新了第9章和第10章。
書中列舉的設(shè)計(jì)實(shí)例都經(jīng)QuartusII9．1工具編譯通過(guò)，并在DE2115開(kāi)發(fā)板上通過(guò)了硬件測(cè)試，可直接使用。本書配有多媒體教學(xué)課件PPT，可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)、電子、通信、自動(dòng)控制等專業(yè)的基礎(chǔ)課教材，也可作為成人自學(xué)考試用書及電子設(shè)計(jì)工程師技術(shù)培訓(xùn)的指導(dǎo)教材。從事數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子工程師亦可將本書內(nèi)容作為參考。
第1章 緒 論
1．1 數(shù)字時(shí)代
1．1．1 模擬信號(hào)
1．1．2 數(shù)字信號(hào)
1．2 數(shù)字系統(tǒng)
1．2．1 數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
1．2．2 數(shù)字邏輯電路
1．2．3 數(shù)字系統(tǒng)的組成
1．2．4 典型的數(shù)字系統(tǒng)———計(jì)算機(jī)
1．2．5 數(shù)字邏輯的內(nèi)容及研究方法
1．3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換
1．3．1 數(shù) 制
1．3．2 數(shù)制轉(zhuǎn)換
1．4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的代碼表示
1．5 編 碼
1．5．1 BCD碼
1．5．2 格雷碼
1．5．3 奇偶校驗(yàn)碼
1．5．4 ASCII碼
1．6 習(xí) 題
第2章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)
2．1 邏輯代數(shù)的基本概念
2．1．1 邏輯變量及基本運(yùn)算
2．1．2 邏輯表達(dá)式
2．1．3 邏輯代數(shù)的公理
2．2 邏輯函數(shù)
2．2．1 邏輯函數(shù)的定義
2．2．2 邏輯函數(shù)的表示法
2．2．3 復(fù)合邏輯
2．3 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式
2．3．1 最小項(xiàng)及最小項(xiàng)表達(dá)式
2．3．2 最大項(xiàng)及最大項(xiàng)表達(dá)式
2．3．3 邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換方法
2．3．4 邏輯函數(shù)的相等
2．4 邏輯代數(shù)的重要定理
2．4．1 重要定理
2．4．2 重要定理與最小項(xiàng)、最大項(xiàng)之間的關(guān)系
2．5 邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)
2．5．1 代數(shù)化簡(jiǎn)法
2．5．2 卡諾圖化簡(jiǎn)法
2．5．3 具有任意項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)
2．6 習(xí) 題
第3章 組合邏輯電路
3．1 邏輯門電路的外特性
3．1．1 簡(jiǎn)單邏輯門電路
3．1．2 復(fù)合邏輯門電路
3．1．3 門電路的主要外特性參數(shù)
3．1．4 正邏輯與負(fù)邏輯
3．2 組合邏輯電路分析
3．2．1 組合邏輯電路的基本特點(diǎn)
3．2．2 分析流程
3．2．3 計(jì)算機(jī)中常用組合邏輯電路分析舉例
3．3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)
3．4 設(shè)計(jì)方法的靈活運(yùn)用
3．4．1 邏輯代數(shù)法
3．4．2 利用無(wú)關(guān)項(xiàng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
3．4．3 分析設(shè)計(jì)法
3．5 組合邏輯電路的險(xiǎn)象
3．5．1 險(xiǎn)象的產(chǎn)生與分類
3．5．2 險(xiǎn)象的判斷與消除
3．6 計(jì)算機(jī)中常用的組合邏輯電路設(shè)計(jì)
3．6．1 8421碼加法器
3．6．2 七段譯碼器
3．6．3 多路選擇器與多路分配器
3．7 習(xí) 題
第4章 時(shí)序邏輯電路分析
4．1 時(shí)序邏輯電路模型
4．2 觸發(fā)器
4．2．1 基本R S觸發(fā)器
4．2．2 常用觸發(fā)器
4．2．3 各類觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換
4．2．4 集成觸發(fā)器的主要特性參數(shù)
4．3 同步時(shí)序邏輯分析
4．3．1 同步時(shí)序邏輯電路描述
4．3．2 同步時(shí)序邏輯分析
4．4 異步時(shí)序邏輯電路分析
4．5 計(jì)算機(jī)中常用的時(shí)序邏輯電路
4．5．1 寄存器
4．5．2 計(jì)數(shù)器
4．5．3 節(jié)拍發(fā)生器
4．6 習(xí) 題
第5章 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)
5．1 同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)的基本方法
5．2 建立原始狀態(tài)圖
5．3 狀態(tài)化簡(jiǎn)
5．3．1 狀態(tài)化簡(jiǎn)的基本原理
5．3．2 完全定義狀態(tài)化簡(jiǎn)方法
5．4 狀態(tài)編碼
5．4．1 確定存儲(chǔ)狀態(tài)所需的觸發(fā)器個(gè)數(shù)
5．4．2 用相鄰編碼法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)編碼
5．5 確定激勵(lì)函數(shù)及輸出方程
5．5．1 選定觸發(fā)器類型
5．5．2 求激勵(lì)函數(shù)及輸出函數(shù)
5．5．3 電路的“掛起”及恢復(fù)問(wèn)題
5．6 脈沖異步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法
5．7 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)舉例
5．7．1 序列檢測(cè)器設(shè)計(jì)
5．7．2 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)
5．7．3 基于MSI器件實(shí)現(xiàn)任意模值計(jì)數(shù)器
5．8 習(xí) 題
第6章 可編程邏輯器件
6．1 可編程邏輯器件概述
6．1．1 可編程邏輯器件的發(fā)展歷程
6．1．2 可編程邏輯器件分類
6．1．3 可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)
6．2 簡(jiǎn)單PLD原理
6．2．1 PLD中陣列的表示方法
6．2．2 PROM
6．2．3 PLA 器件
6．2．4 PAL器件
6．2．5 GAL器件
6．3 CPLD
6．3．1 CPLD的基本結(jié)構(gòu)
6．3．2 Altera公司MAX系列CPLD簡(jiǎn)介
6．4 FPGA
6．4．1 FPGA 的基本結(jié)構(gòu)
6．4．2 Altrea公司FPGA 系列FLEX10K器件的結(jié)構(gòu)
6．4．3 嵌入陣列塊(EmbeddedArrayBlock,EAB)
6．4．4 邏輯陣列塊(LogicArrayBlock,LAB)
6．4．5 邏輯單元(LogicElement,LE)
6．4．6 快速通道互連
6．4．7 輸入輸出單元(IOE)
6．5 習(xí) 題
第7章 VHDL設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
7．1 VHDL的基本組成
7．1．1 實(shí) 體
7．1．2 構(gòu)造體
7．1．3 程序包
7．1．4 庫(kù)
7．1．5 配 置
7．2 VHDL語(yǔ)言的基本要素
7．2．1 VHDL語(yǔ)言的標(biāo)識(shí)符
7．2．2 VHDL語(yǔ)言的客體
7．2．3 VHDL語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型
7．2．4 VHDL語(yǔ)言的運(yùn)算操作符
7．3 VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)句
7．3．1 順序描述語(yǔ)句
7．3．2 并行語(yǔ)句
7．4 常見(jiàn)組合邏輯電路的VHDL設(shè)計(jì)
7．4．1 編碼器、譯碼器、選擇器
7．4．2 數(shù)值比較器
7．5 常見(jiàn)時(shí)序邏輯電路的VHDL設(shè)計(jì)
7．5．1 觸發(fā)器的VHDL設(shè)計(jì)
7．5．2 鎖存器和寄存器
7．5．3 計(jì)數(shù)器
7．6 習(xí) 題
第8章 FPGA 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
8．1 EDA 技術(shù)概述
8．1．1 EDA 技術(shù)的發(fā)展歷程
8．1．2 EDA 技術(shù)的主要內(nèi)容
8．1．3 EDA 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
8．2 FPGA 設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)流程
8．2．1 基于FPGA 的層次化設(shè)計(jì)方法
8．2．2 基于FPGA 技術(shù)的數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
8．3 FPGA 設(shè)計(jì)工具QuartusII9．1
8．3．1 QuartusII9．1的特點(diǎn)
8．3．2 QuartusII9．1設(shè)計(jì)流程
8．4 QuartusII9．1設(shè)計(jì)入門
8．4．1 啟動(dòng)QuartusII9．1
8．4．2 設(shè)計(jì)輸入
8．4．3 編譯綜合
8．4．4 仿真測(cè)試
8．4．5 硬件測(cè)試
8．5 習(xí) 題
第9章 數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指南
9．1 基于原理圖輸入設(shè)計(jì)4位加法器
9．1．1 設(shè)計(jì)提示
9．1．2 QuartusII設(shè)計(jì)流程
9．2 基于VHDL文本輸入設(shè)計(jì)7段數(shù)碼顯示譯碼器
9．2．1 設(shè)計(jì)提示
9．2．2 QuartusII設(shè)計(jì)流程
9．3 基于原理圖輸入設(shè)計(jì)M＝12加法計(jì)數(shù)器
9．3．1 設(shè)計(jì)提示
9．3．2 QuartusII設(shè)計(jì)流程
9．4 基于Altera宏功能模塊LPM_ROM 的4位乘法器設(shè)計(jì)
9．4．1 設(shè)計(jì)提示
9．4．2 QuartusII設(shè)計(jì)流程
9．5 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)
9．5．1 實(shí)驗(yàn)1 加法器的FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．2 實(shí)驗(yàn)2 譯碼器的FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．3 實(shí)驗(yàn)3 計(jì)數(shù)器的FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．4 實(shí)驗(yàn)4 100分頻十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．5 實(shí)驗(yàn)5 偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．6 實(shí)驗(yàn)6 應(yīng)用VHDL完成簡(jiǎn)單組合電路FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．7 實(shí)驗(yàn)7 應(yīng)用VHDL完成簡(jiǎn)單時(shí)序電路FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．8 實(shí)驗(yàn)8 基于VHDL語(yǔ)言的4位多功能加法計(jì)數(shù)器FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．9 實(shí)驗(yàn)9 移位運(yùn)算器FPGA 設(shè)計(jì)
9．5．10 實(shí)驗(yàn)10 循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)模塊FPGA 設(shè)計(jì)
9．6 習(xí) 題
第10章 數(shù)字系統(tǒng)的FPGA 設(shè)計(jì)
附 錄 網(wǎng)上資料與教學(xué)課件
參考文獻(xiàn)
我們正處在一個(gè)信息的時(shí)代，事物發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步對(duì)傳統(tǒng)的教育體系和人才培養(yǎng)模式提出了新的挑戰(zhàn)。面向21世紀(jì)的高等教育正在對(duì)專業(yè)結(jié)構(gòu)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行系統(tǒng)改革，教材建設(shè)是改革的重要內(nèi)容之一。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)信息學(xué)科人才的需求越來(lái)越大。如何為社會(huì)培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力和高素質(zhì)的信息學(xué)科人才，是目前高等教育的重要任務(wù)之一。
數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)？課程是計(jì)算機(jī)、電子、通信和自動(dòng)控制等學(xué)科的基礎(chǔ)課。設(shè)置本課程的主要目的是：使學(xué)生掌握數(shù)字系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與理論，熟悉各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法，為數(shù)字計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)的硬件分析與設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對(duì)教學(xué)的需求，國(guó)內(nèi)外出版了大量相關(guān)的教科書。這些教科書各具特色，其中有許多被公認(rèn)是十分優(yōu)秀的作品。然而，最優(yōu)秀的教科書也必須不斷更新完善。
基于此，本書在初版的基礎(chǔ)上，對(duì)第1章~第7章的內(nèi)容做了部分刪減和更新，并修正了部分錯(cuò)誤。在第8章中，針對(duì)新的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)DE2115，刪除了FPGA設(shè)計(jì)工具一節(jié)中關(guān)于MAX＋plusII的描寫。通過(guò)一個(gè)具體實(shí)例介紹了FPGA設(shè)計(jì)工具———QuartusII9．1的基本使用方法和設(shè)計(jì)技巧�；贒E2115系列平臺(tái)更新了第9章和第10章中有關(guān)FPGA設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
本書是作者多年從事理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。從傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力的目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合本課程教學(xué)的特點(diǎn)、難點(diǎn)和要點(diǎn)編寫而成的，是對(duì)？數(shù)字邏輯？課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行綜合改革形成的具體成果。本書在講清基本概念、基本原理的基礎(chǔ)上，突出了分析方法和工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)了中大規(guī)模集成電路方面的內(nèi)容，并對(duì)可編程邏輯器件(FPＧGA)進(jìn)行了全面介紹。教學(xué)內(nèi)容具有基礎(chǔ)性和時(shí)代性，從理論與實(shí)踐兩方面解決了與后續(xù)課程的銜接，具有系統(tǒng)性強(qiáng)，內(nèi)容新穎，適用性廣的特點(diǎn)。
課程理論教學(xué)部分為56~64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)部分為16學(xué)時(shí)。另外小學(xué)期可獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課，集中安排36學(xué)時(shí)的課程綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐。理論學(xué)時(shí)建議：第1章4學(xué)時(shí)，第2章6學(xué)時(shí)，第3章8學(xué)時(shí)，第4章8學(xué)時(shí)，第5章8學(xué)時(shí)，第6章2學(xué)時(shí)，第7~9章12學(xué)時(shí)，第10章8學(xué)時(shí)。
全書可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)、電子、通信、自動(dòng)控制等專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課教材，也可作為成人自學(xué)考試用書及電子設(shè)計(jì)工程師技術(shù)培訓(xùn)的指導(dǎo)教材。從事數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子工程師亦可將本書作為參考。
本書由劉昌華負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，其中劉昌華編寫第1~4章，第7~10章及附錄，管庶安編寫第5章和第6章。在編寫本書的過(guò)程中，參考了許多同行專家的專著和文章。武漢輕工大學(xué)Altera公司EDA/SOPC聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和武漢輕工大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院？數(shù)字邏輯？課題組的全體老師均提出了許多珍貴意見(jiàn)，并給予了大力支持和鼓勵(lì)，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免會(huì)有許多不足和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位專家批評(píng)指正。有關(guān)本書相關(guān)問(wèn)題請(qǐng)通過(guò)網(wǎng)站http：//szlj．whpu．edu．cn或電子郵件liuch＠whpu．edu．cn與作者聯(lián)系。
劉昌華
2015年5月于武漢輕工大學(xué)
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