普通高等教育“十二五”规划教材：数字电子与EDA技术实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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秦进平，张立，周宏威 编

图书标签:

• 数字电子技术
• EDA技术
• 实验教程
• 高等教育
• 电子工程
• 电路分析
• 数字电路
• Verilog
• FPGA
• 模拟电路

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512358454

版次：1

商品编码：11537561

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-09-01

页数：132

字数：195000

内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材 数字电子与EDA技术实验教程》以数字电子技术基本理论和基本技能为引导，以EDA平台和硬件描述语言为主要设计手段，以全面提升学生的课程应用能力为宗旨，将传统的数字电子技术课程和EDA技术课程深度融合，建立传统数字电子技术设计和现代设计方法设计相结合的新课程体系。在电子系统设计中，突出现代设计方法设计；在传统设计中，有效的利用EDA工具加强教学。

前言/序言

《数字电子与EDA技术实验教程》内容概要 本书旨在为普通高等教育“十二五”规划教材的读者提供一套系统、实践性强的数字电子与EDA（Electronic Design Automation）技术学习实验教程。本书内容紧密围绕数字电子电路的设计、分析以及利用EDA工具进行系统实现展开，旨在培养学生扎实的理论基础和卓越的工程实践能力，为他们未来在集成电路设计、嵌入式系统开发、数字信号处理等相关领域的发展奠定坚实的基础。 第一章：绪论 本章作为全书的开篇，首先阐述了数字电子技术在现代科技和社会发展中的重要地位和广泛应用。通过介绍数字电路的基本概念、发展历程以及在通信、计算机、控制、消费电子等各个领域的典型应用案例，激发读者对数字电子技术的学习兴趣。随后，详细讲解了EDA技术的概念、发展趋势及其在电子系统设计中的核心作用，强调了EDA工具对于提高设计效率、缩短开发周期、优化电路性能的重要性。本章还会简要介绍实验教程的整体结构、学习目标以及实验环境的搭建和使用方法，为后续实验的顺利进行做好铺垫。 第二章：组合逻辑电路实验 本章聚焦于组合逻辑电路的设计与实现。首先，回顾了基本逻辑门（与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门）的工作原理及其逻辑功能。接着，详细介绍了组合逻辑电路的分析和设计方法，包括卡诺图化简法、Quine-McCluskey算法等。在实验部分，将引导读者动手实现一系列经典的组合逻辑电路，如编码器（binary encoder）、译码器（decoder）、多路选择器（multiplexer）、数据分配器（demultiplexer）、加法器（adder）、减法器（subtractor）等。每个实验都将包含电路原理图的绘制、逻辑功能的仿真验证，以及在FPGA（Field-Programmable Gate Array）或CPLD（Complex Programmable Logic Device）等硬件平台上的实现。通过这些实验，读者将深刻理解组合逻辑电路的设计流程，熟练掌握逻辑化简和状态机设计的基本技巧，并初步接触EDA工具在实际电路实现中的应用。 第三章：时序逻辑电路实验 本章深入探讨时序逻辑电路的设计与实现。首先，介绍了几种基本的触发器（flip-flop），包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，详细阐述了它们的工作原理、状态转换特性以及时钟信号对它们的影响。随后，讲解了时序逻辑电路的分析方法，包括状态图、状态表和状态方程的绘制与推导。在实验部分，将指导读者设计和实现多种典型的时序逻辑电路，如寄存器（register）、移位寄存器（shift register）、计数器（counter，包括同步计数器和异步计数器）、时序状态机（finite state machine，FSM）等。实验将涵盖从逻辑设计、仿真验证到硬件实现的全过程。读者将学习如何利用触发器构建具有特定功能的时序电路，理解时序约束在设计中的重要性，并体验EDA工具在复杂时序逻辑系统设计中的强大能力。 第四章：中小规模集成电路（MSI/SSI）应用实验 本章旨在通过实际应用，加深读者对MSI/SSI器件的理解和掌握。首先，介绍了几种常用的MSI/SSI集成电路芯片，如74系列、4000系列逻辑芯片，并简要说明了其内部逻辑功能和典型应用。通过实验，读者将学习如何利用这些标准化的集成电路芯片来搭建复杂的数字系统。例如，将使用多路选择器和译码器实现功能更加复杂的逻辑功能，利用加法器和减法器构建算术逻辑单元（ALU），或者使用计数器和寄存器构建简单的数字显示系统。实验将侧重于电路的实际连接、焊接（如涉及原型板）以及在面包板或PCB板上的搭建。同时，也会通过仿真工具对搭建好的电路进行功能验证。本章将帮助读者建立从芯片到系统的设计思维，理解硬件模块的复用以及如何高效地利用现有的集成电路资源。 第五章：可编程逻辑器件（PLD/FPGA/CPLD）基础实验 本章是本书的核心部分之一，重点介绍可编程逻辑器件（PLD）及其应用，特别是FPGA和CPLD。首先，详细讲解了PLD的结构、工作原理和分类，包括PLA（Programmable Logic Array）、PAL（Programmable Array Logic）、CPLD和FPGA。特别地，会着重介绍FPGA的架构，包括CLB（Configurable Logic Block）、IOB（Input/Output Block）、Block RAM、DSP Slice等关键组成部分，并解释了其可配置性如何实现各种数字逻辑功能。在实验部分，将引入Verilog或VHDL等硬件描述语言（HDL），指导读者学习HDL的基本语法，包括数据类型、运算符、过程语句、并发语句等。然后，通过一系列基础实验，引导读者学习使用EDA软件（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）进行PLD/FPGA/CPLD的设计流程，包括代码编写、仿真、综合、适配（placement & routing）和下载。实验内容将涵盖简单的组合逻辑和时序逻辑的HDL描述与实现，例如LED闪烁、数码管显示、按键控制等。通过这些实验，读者将初步掌握HDL编程和FPGA/CPLD开发的基本技能，理解软硬件协同设计的概念。 第六章：EDA工具下的复杂数字系统设计实验 本章将进一步深化读者对EDA工具的掌握，并引导他们设计更为复杂的数字系统。在第五章的基础上，本章将引入更高级的HDL编程技巧，如模块化设计、参数化设计、状态机的高级描述以及不同功能模块的实例化和例化。实验内容将覆盖一些更具代表性的数字系统设计，例如： 简单微处理器/控制器设计： 实现一个简化的CPU核心，包括指令译码、寄存器组、ALU等基本单元。 通信接口设计： 例如UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）串行通信接口的发送和接收模块设计，用于与其他设备进行数据交换。 数字信号处理模块： 如FIR（Finite Impulse Response）滤波器或IIR（Infinite Impulse Response）滤波器的HDL实现，用于对数字信号进行滤波处理。 存储器接口与控制： 设计与外部存储器（如SRAM, SDRAM）进行数据读写的控制逻辑。 每个实验都将强调模块化设计思想，鼓励读者将复杂系统分解为若干个独立的、可重用的功能模块，并采用HDL语言进行描述和实现。同时，也将深入讲解EDA工具中的高级功能，如时序约束的设置与分析、功耗分析、静态时序检查（STA）等，以确保设计的正确性和高性能。读者将通过这些实验，深刻体会到EDA工具在应对复杂设计挑战时的强大支持作用。 第七章：嵌入式系统设计初步实验 本章将数字电子与EDA技术与嵌入式系统开发相结合。首先，介绍嵌入式系统的基本概念、组成以及与传统数字电路设计的区别。然后，以一个典型的嵌入式开发平台（例如基于ARM Cortex-M系列微控制器的开发板，或者集成了FPGA的SoC系统）为例，讲解其硬件架构、开发环境和调试工具。 在实验部分，将引导读者完成以下任务： 外设驱动开发： 利用FPGA/CPLD或其他硬件接口，实现对常用嵌入式外设的控制，例如LED、按键、LCD显示屏、ADC（Analog-to-Digital Converter）、DAC（Digital-to-Analog Converter）等。 简单嵌入式应用实现： 编写C/C++代码，结合HDL设计的硬件模块，实现一些基础的嵌入式应用，例如数据采集与显示系统、简单的仪器仪表控制、物联网节点等。 中断处理机制： 理解和实现中断服务程序，使嵌入式系统能够响应外部事件。 软硬件协同调试： 学习如何使用调试器（如JTAG, SWD）对嵌入式系统进行在线调试，分析程序运行流程和硬件状态。 通过这些实验，读者将能够将所学的数字电子和EDA技术转化为实际的嵌入式系统功能，初步体验将硬件设计与软件开发相结合的乐趣，为未来更深入的嵌入式系统研究和开发打下基础。 第八章：EDA工具高级应用与项目实践 本章是对前几章所学知识的巩固和升华，将带领读者进行更具挑战性的项目实践，并介绍EDA工具的高级应用。 项目选题与设计： 提供若干可选的项目课题，例如：一个简单的数码相机图像处理前端、一个简易的音乐播放器、一个交通信号灯控制器、一个基于FPGA的简单游戏机等。读者可以选择其中一个或根据自身兴趣提出新的项目。 系统级设计与验证： 在项目实践中，将进一步强调系统级的设计方法，鼓励读者进行模块划分、接口定义、信号时序规划等。EDA工具的仿真功能将被更深入地使用，包括验证覆盖率分析、回归测试等。 IP核（Intellectual Property Core）的使用： 介绍IP核的概念，包括硬核、软核和固核，并指导读者如何在设计中调用和集成预先设计的IP核，以提高设计效率和复用性。 物理设计流程（针对FPGA/ASIC）： 简要介绍FPGA的物理设计流程，如布局布线（placement and routing）的优化技巧，以及时序收敛（timing closure）的重要性。对于有志于ASIC设计的读者，本章会提供一些关于ASIC设计流程的入门介绍。 现代EDA工具的新特性： 介绍一些EDA工具中最新的技术和功能，如高层综合（High-Level Synthesis, HLS）、系统级验证（System-Level Verification）等，为读者指明未来的学习方向。 通过本章的项目实践，读者将能够综合运用数字电子和EDA技术，独立完成一个具有一定复杂度的数字系统设计，并亲身体验从需求分析到最终实现的完整工程流程。 实验环境与工具 本书的实验将围绕一套标准的数字电子与EDA实验环境展开。通常包括： 硬件平台： 常见的FPGA/CPLD开发板（如Xilinx Artix-7, Intel Cyclone V系列等），以及面包板、各种电子元器件（电阻、电容、LED、数码管、按键等）。 EDA软件： 主流的FPGA/CPLD开发工具，例如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime。 仿真软件： Waveform viewer for simulation results. 编程语言： Verilog或VHDL硬件描述语言，以及C/C++用于嵌入式系统开发。 调试工具： FPGA/CPLD的下载线（如JTAG），以及嵌入式系统的调试器。 本书在每个实验章节都会详细说明所需的实验器材和软件版本，并提供相应的操作指南和注意事项。 学习建议 本书的学习过程是理论与实践相结合的过程。建议读者在学习每个章节的理论知识后，立即动手进行相应的实验。充分利用EDA工具进行仿真验证，仔细分析仿真结果，理解错误发生的原因。在进行硬件实现时，要细心操作，注意电路的正确连接，并对实验结果进行仔细观察和分析。遇到问题时，应查阅相关的技术文档、手册，并与同学、老师进行交流讨论。 本书内容涵盖了数字电子技术和EDA技术的基础理论和核心实践技能，通过系统性的学习和大量的动手实验，相信读者能够扎实掌握相关知识，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下了解到这本《数字电子与EDA技术实验教程》的，当时正好在为学习EDA技术寻找一本好的实践教材。这本书的内容非常丰富，涵盖了数字电子技术的方方面面，并且以实验的形式来讲解，这对我来说是非常有帮助的。书中的实验项目设计非常具有代表性，能够让我们在实践中学习到很多重要的概念和技术。我尤其喜欢书中的一些案例分析，它们能够帮助我们理解在实际工程中如何运用这些技术来解决问题。此外，书中的讲解也非常细致，对于每一个实验步骤都做了详细的说明，并配有相应的图示，这让我们在操作过程中不容易出错。总的来说，这是一本非常优秀的实验教程，它不仅能够帮助我们掌握数字电子和EDA技术，还能够培养我们的工程实践能力，对于想要深入学习这方面知识的读者来说，绝对是一本不可多得的好书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑是给像我这样的电子技术爱好者带来了福音。《数字电子与EDA技术实验教程》在内容上做得非常出色，它将复杂的数字电子理论知识与EDA技术紧密结合，并通过一系列精心设计的实验项目，让读者能够直观地理解和掌握这些技术。我特别欣赏书中对实验原理的清晰阐述，以及对实验步骤的详细指导。每一个实验都像是一个小小的项目，让我们在完成的过程中，既能学到知识，又能获得成就感。而且，书中不仅仅是教我们如何操作，更重要的是引导我们思考，理解电路设计的逻辑和EDA工具的强大之处。从最初的门电路搭建，到后来的FPGA编程，每一个阶段的学习都让我受益匪浅。这本书让我对数字电子技术和EDA技术有了更深刻的认识，也增强了我进行实际设计的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性简直超乎我的想象！作为一名即将步入数字电子和EDA领域的学生，我曾经对如何将理论知识应用到实际项目中感到迷茫。但《数字电子与EDA技术实验教程》的出现，彻底改变了我的看法。它不仅仅是一堆理论的堆砌，而是提供了大量的、可操作性极强的实验项目。书中的每一个实验都设计得非常巧妙，能够让我们在动手实践中深刻理解各种数字电路和EDA工具的特性。从最基础的逻辑门电路仿真，到利用FPGA实现复杂功能，每一个步骤都清晰明确，配合着图示，让我这个初学者也能轻松上手。我尤其赞赏的是，书中还附带了许多常用的EDA软件使用技巧和注意事项，这为我们节省了大量的摸索时间。通过这些实验，我不仅掌握了EDA工具的基本操作，更重要的是培养了解决实际问题的能力，为我未来的学习和职业生涯打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

刚收到这本《数字电子与EDA技术实验教程》，我就迫不及待地翻阅起来。不得不说，它的内容组织非常有条理，从基础的逻辑门电路讲到复杂的时序逻辑，再到EDA工具的使用，循序渐进，逻辑性很强。我印象最深刻的是关于FPGA开发的章节，书中对于Verilog HDL的讲解非常透彻，不仅仅是语法层面的介绍，更重要的是结合实际的例子，让我们理解如何用硬件描述语言来实现数字电路的功能。那些精心设计的实验项目，涵盖了从简单的计数器到稍微复杂的通信模块，让我有机会将理论知识转化为实际的工程应用。我特别欣赏的是，书中并没有仅仅停留在“如何操作”的层面，而是深入探讨了“为什么这么做”以及“背后的原理是什么”。这种深度让我觉得，这不仅仅是一本实验指导书，更是一本能够帮助我们建立扎实数字设计思维的宝贵财富。每一次完成实验，我都能感受到自己知识的增长和技能的提升，这种成就感是无与伦比的。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子与EDA技术实验教程》简直是为我们这些初学者量身定做的！拿到手的第一感觉就是印刷质量相当不错，纸张厚实，色彩鲜明，打开来，里面的排版也是清晰明了。我最看重的是它能不能把那些抽象的概念讲得通俗易懂，这方面我真的没失望。书里大量的图例和流程图，就像是给我指路明灯，把原本复杂的电路原理和EDA设计流程一点点剖析开来。特别是那些关键的实验环节，作者仿佛知道我们会遇到哪些困难，提前给出了详尽的操作步骤和注意事项，甚至连一些容易出错的地方都做了特别提示。我特别喜欢书里设计的几个进阶实验，它们难度适中，但又能让我们融会贯通前面学到的知识，在动手实践中真正理解数字电路的工作原理和EDA工具的强大之处。以前看那些理论书，总觉得离实践太远，这本教材的出现，完美地弥合了理论与实践之间的鸿沟，让我觉得学习数字电子技术不再是枯燥的背诵，而是一场充满乐趣的探索。