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書名:數字係統設計與PLD應用(第3版)
定價:45.00元
作者:臧春華,蔣璿
齣版社:電子工業齣版社
齣版日期:2009-05-01
ISBN:9787121087271
字數:
頁碼:422
版次:3
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.763kg
編輯推薦
內容提要
《數字係統設計與PLD應用(第3版)》闡述數字係統設計方法和可編程邏輯器件PLD的應用技術。引導讀者從一般的數字功能電路設計轉嚮數字係統設計;從傳統的定製通用集成電路的應用轉嚮用戶半定製的PLD的應用;從單純的硬件設計轉嚮硬件、軟件高度滲透的設計方法。從而瞭解數字技術的新發展、新思路、新器件,拓寬軟、硬件沒計的知識麵,提高設計能力。
  《數字係統設計與PLD應用(第3版)》是編者在匯總瞭多年從事數字係統設計和PLD應用技術教學及科研成果的基礎上編寫的,取材豐富,概念清晰,既有較高的起點和概括,也有很好的實用和參考價值。書中軟、硬件結閤恰當,有的前瞻性和新穎性。全書文字流暢,圖、文、錶緊密結閤,可讀性強。
  《數字係統設計與PLD應用(第3版)》共8章,每章之後均有豐富的習題供讀者選做。第8章提供10個上機實驗題,供不同層次教學需求和讀者選用。書末有附錄,簡明介紹各種HDPLD典型器件和一種典型PLD開發工具,供讀者參考。
  《數字係統設計與PLD應用(第3版)》可作為高等學校電子信息類、電氣信息類、計算機類各專業的教科書,同時也是上述學科及其他相關學科工程技術人員很好的實用參考書。
目錄
章  數字係統設計方法                             
1.1  緒言              
1.1.1  數字係統的基本概念              
1.1.2  數字係統的基本模型              
1.1.3  數字係統的基本結構              
1.2  數字係統設計的一般步驟              
1.2.1  引例              
1.2.2  數字係統設計的基本步驟              
1.2.3  層次化設計              
1.3  數字係統設計方法              
1.3.1  自上而下的設計方法              
1.3.2  自下而上的設計方法              
1.3.3  基於關鍵部件的設計方法              
1.3.4  信息流驅動的設計方法              
1.4  數字係統的描述方法之一算法流程圖              
1.4.1  算法流程圖的符號與規則              
1.4.2  設計舉例              
習題1              
第2章  數字係統的算法設計和硬件實現                             
2.1  算法設計              
2.1.1  算法設計綜述              
2.1.2  跟蹤法              
2.1.3  歸納法             
2.1.4  劃分法              
2.1.5  解析法              
2.1.6  綜閤法              
2.2  算法結構              
2.2.1  順序算法結構              
2.2.2  並行算法結構              
2.2.3  流水綫算法結構              
2.3  數據處理單元的設計              
2.3.1  係統硬件實現概述              
2.3.2  器件選擇              
2.3.3  數據處理單元設計步驟              
2.3.4  數據處理單元設計實例              
2.4  控製單元的設計              
2.4.1  係統控製方式              
2.4.2  控製器的基本結構和係統同步              
2.4.3  算法狀態機圖(ASM圖)              
2.4.4  控製器的硬件邏輯設計方法              
習題2              
第3章  硬件描述語言VHDL和VerilogHDL                             
3.1  概述              
3.2  VHDL及其應用              
3.2.1  VHDL基本結構              
3.2.2  數據對象、類型及運算符              
3.2.3  順序語句              
3.2.4  並行語句              
3.2.5  子程序              
3.2.6  程序與設計庫              
3.2.7  元件配置              
3.2.8  VHDL描述實例              
3.3  VerilogHDL及其應用              
3.3.1  VerilogHDL基本結構              
3.3.2  數據類型、運算符與錶達式              
3.3.3  行為描述語句              
3.3.4  並行語句              
3.3.5  結構描述語句              
3.3.6  任務與函數
3.3.7  編譯預處理
3.3.8  VerilogHDL描述實例
習題3              
第4章  可編程邏輯器件PLD原理和應用
4.1  PLD概述              
4.2  簡單PLD原理      
4.2.1  PLD的基本組成
4.2.2  PLD的編程        
4.2.3  陣列結構             
4.2.4  PLD中陣列的錶示方法
4.3  SPLD組成和應用             
4.3.1  隻讀存儲器ROM                      4.3.2  可編程邏輯陣列PLA   
4.3.3  可編程陣列邏輯PAL   
4.3.4  通用陣列邏輯GAL       
4.3.5  GAL應用舉例              
4.4  采用SPLD設計數字係統
4.4.1 采用SPLD實現係統的步驟
4.4.2  設計舉例              
4.4.3  采用SPLD設計係統的討論
習題4              
第5章  高密度PLD及其應用
5.1  HDPLD分類          
5.2  HDPLD組成          
5.2.1  陣列擴展型CPLD
5.2.2  現場可編程門陣列(FPGA)
5.2.3  延遲確定型FPGA              
5.2.4  多路開關型FPGA         
5.3  HDPLD編程技術              
5.3.1  在係統可編程技術            
5.3.2  在電路配置(重構)技術     
5.3.3  反熔絲(Antifuse)編程技術       
5.4  HDPLD開發平颱            
5.4.1  HDPLD開發係統的基本工作流程           
5.4.2  HDPLD開發係統的庫函數              
5.5  當前常用可編程邏輯器件及其開發工具          
5.5.1 Lattice公的CPLD/FPGA與開發軟件             
5.5.2 Altera公的CPLD/FPGA及開發工具            
5.5.3 Xilinx公的CPLD/FPGA和開發平颱            
5.5.4  用於CPLD/FPGA的IP核             
習題5              
第6章  采用HDPLD設計數字係統實例                   
6.1  高速並行乘法器的設計     
6.1.1  算法設計和結構選擇          
6.1.2  器件選擇            
6.1.3  設計輸入     
6.1.4  芯片引腳定義            
6.1.5  邏輯仿真             
6.1.6  目標文件産生和器件下載       
6.2  十字路口交通管理器的設計         
6.2.1  交通管理器的功能            
6.2.2  係統算法設計             
6.2.3  設計輸入              
6.3  九九乘法錶係統的設計        
6.3.1  係統功能和技術指標           
6.3.2  算法設計            
6.3.3  數據處理單元的實現
6.3.4  設計輸入             
6.3.5  係統的功能仿真             
6.4  FIFO(先進先齣堆棧)的設計    
6.4.1  FIFO的功能  
6.4.2  算法設計和邏輯框圖             
6.4.3  數據處理單元和控製器的設計       
6.4.4  設計輸入          
6.4.5  用VerilogHDL進行設計        
6.4.6  仿真驗證           
6.5  數據采集和反饋控製係統的設計      
6.5.1  係統設計要求            
6.5.2  設計輸入            
6.6 FIR有限衝激響應濾波器的設計        
6.6.1  FIR結構簡介          
6.6.2  設計方案和算法結構          
6.6.3  模塊組成          
6.6.4  FIR濾波器的擴展應用        
6.6.5  設計輸入          
6.6.6  設計驗證          
6.7  UART接口設計           
6.7.1  UART組成與幀格式
6.7.2  頂層模塊的描述              
6.7.3  發送模塊設計             
6.7.4  接收模塊設計           
6.7.5  仿真驗證             
6.8  簡單處理器的設計             
6.8.1  係統功能介紹            
6.8.2  處理器硬件係統            
6.8.3  處理器指令係統              
6.8.4  處理器硬件係統的設計和實施       
6.8.5  設計輸入            
6.8.6  係統功能仿真              
習題6             
第7章  可編程片上係統(SOPC)                  
7.1  概述
7.2  基於MicroBlaze軟核的嵌入式係統         
7.2.1  Xilinx的SOPC技術           
7.2.2  MicroBlaze處理器結構            
7.2.3  MicroBlaze信號接口           
7.2.4  MicroBlaze軟硬件設計流程 
7.3  基於NiosⅡ軟核的SOPC           
7.3.1  Altera的SOPC技術          
7.3.2  NiosⅡ處理器            
7.3.3  Avalon總綫架構            
7.3.4  NiosⅡ軟硬件開發流程            
7.4  設計實例            
7.4.1  設計要求          
7.4.2  運行QuartusⅡ並新建設計工程     
7.4.3  創建一個新的SOPCBuilder係統          
7.4.4  在SOPCBuilder中定義NiosⅡ係統            
7.4.5  在SOPCBiulder中生成NiosⅡ係統          
7.4.6  將NiosⅡ係統集成到QuartusⅡ工程中              
7.4.7  用NiosⅡIDE開發軟件            
習題7              
第8章  上機實驗                            
實驗1  邏輯門實現組閤電路   
一、實驗目的             
二、實驗內容          
三、注意事項         
實驗2  數據選擇器或譯碼器實現組閤電路    
一、實驗目的          
二、實驗原理            
三、實驗內容             
四、注意事項              
實驗3  碼製變換器      
一、實驗目的            
二、實驗內容             
三、注意事項             
實驗4  序列發生器    
一、實驗目的             
二、實驗原理          
三、實驗內容          
四、注意事項             
實驗5  序列檢測器         
一、實驗目的             
二、實驗原理           
三、實驗內容            
實驗6  控製器的設計        
一、實驗目的             
二、實驗原理             
三、實驗內容             
實驗7  脈衝分配器  
一、實驗目的           
二、實驗原理             
三、實驗內容             
實驗8  十字路口交通管理器    
一、實驗目的           
二、實驗內容           
三、實驗要求            
實驗9  UART接口設計        
一、實驗目的             
二、實驗內容             
實驗10  簡單處理器VHDL設計的完成         
一、實驗目的             
二、實驗內容              
三、實驗要求            
附錄A  HDPLD典型器件介紹                   
A.1  器件封裝形式說明           
A.2  Altera公典型器件           
A.3  Xilinx公典型器件             
A.4  Lattice公典型器件           
A.5  Actel公典型器件          
附錄B  PLD開發軟件QuartusⅡ8.0簡介                  
B.1  概述              
B.2  用QuartusⅡ進行設計的一般過程      
B.3  設計輸入           
B.4  編譯            
B.5  仿真驗證            
B.6  時序分析            
B.7  底層圖編輯            
B.8  下載              
B.9  “Settings”對話框              
B.10  QuartusⅡ中的庫元件             
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
章  數字係統設計方法                             
1.1  緒言              
1.1.1  數字係統的基本概念              
1.1.2  數字係統的基本模型              
1.1.3  數字係統的基本結構              
1.2  數字係統設計的一般步驟              
1.2.1  引例              
1.2.2  數字係統設計的基本步驟              
1.2.3  層次化設計              
1.3  數字係統設計方法              
1.3.1  自上而下的設計方法              
1.3.2  自下而上的設計方法              
1.3.3  基於關鍵部件的設計方法              
1.3.4  信息流驅動的設計方法              
1.4  數字係統的描述方法之一算法流程圖              
1.4.1  算法流程圖的符號與規則              
1.4.2  設計舉例              
習題1              
第2章  數字係統的算法設計和硬件實現                             
2.1  算法設計              
2.1.1  算法設計綜述              
2.1.2  跟蹤法              
2.1.3  歸納法             
2.1.4  劃分法              
2.1.5  解析法              
2.1.6  綜閤法              
2.2  算法結構              
2.2.1  順序算法結構              
2.2.2  並行算法結構              
2.2.3  流水綫算法結構              
2.3  數據處理單元的設計              
2.3.1  係統硬件實現概述              
2.3.2  器件選擇              
2.3.3  數據處理單元設計步驟              
2.3.4  數據處理單元設計實例              
2.4  控製單元的設計              
2.4.1  係統控製方式              
2.4.2  控製器的基本結構和係統同步              
2.4.3  算法狀態機圖(ASM圖)              
2.4.4  控製器的硬件邏輯設計方法              
習題2              
第3章  硬件描述語言VHDL和VerilogHDL                             
3.1  概述              
3.2  VHDL及其應用              
3.2.1  VHDL基本結構              
3.2.2  數據對象、類型及運算符              
3.2.3  順序語句              
3.2.4  並行語句              
3.2.5  子程序              
3.2.6  程序與設計庫              
3.2.7  元件配置              
3.2.8  VHDL描述實例              
3.3  VerilogHDL及其應用              
3.3.1  VerilogHDL基本結構              
3.3.2  數據類型、運算符與錶達式              
3.3.3  行為描述語句              
3.3.4  並行語句              
3.3.5  結構描述語句              
3.3.6  任務與函數
3.3.7  編譯預處理
3.3.8  VerilogHDL描述實例
習題3              
第4章  可編程邏輯器件PLD原理和應用
4.1  PLD概述              
4.2  簡單PLD原理      
4.2.1  PLD的基本組成
4.2.2  PLD的編程        
4.2.3  陣列結構             
4.2.4  PLD中陣列的錶示方法
4.3  SPLD組成和應用             
4.3.1  隻讀存儲器ROM                      4.3.2  可編程邏輯陣列PLA   
4.3.3  可編程陣列邏輯PAL   
4.3.4  通用陣列邏輯GAL       
4.3.5  GAL應用舉例              
4.4  采用SPLD設計數字係統
4.4.1 采用SPLD實現係統的步驟
4.4.2  設計舉例              
4.4.3  采用SPLD設計係統的討論
習題4              
第5章  高密度PLD及其應用
5.1  HDPLD分類          
5.2  HDPLD組成          
5.2.1  陣列擴展型CPLD
5.2.2  現場可編程門陣列(FPGA)
5.2.3  延遲確定型FPGA              
5.2.4  多路開關型FPGA         
5.3  HDPLD編程技術              
5.3.1  在係統可編程技術            
5.3.2  在電路配置(重構)技術     
5.3.3  反熔絲(Antifuse)編程技術       
5.4  HDPLD開發平颱            
5.4.1  HDPLD開發係統的基本工作流程           
5.4.2  HDPLD開發係統的庫函數              
5.5  當前常用可編程邏輯器件及其開發工具          
5.5.1 Lattice公的CPLD/FPGA與開發軟件             
5.5.2 Altera公的CPLD/FPGA及開發工具            
5.5.3 Xilinx公的CPLD/FPGA和開發平颱            
5.5.4  用於CPLD/FPGA的IP核             
習題5              
第6章  采用HDPLD設計數字係統實例                   
6.1  高速並行乘法器的設計     
6.1.1  算法設計和結構選擇          
6.1.2  器件選擇            
6.1.3  設計輸入     
6.1.4  芯片引腳定義            
6.1.5  邏輯仿真             
6.1.6  目標文件産生和器件下載       
6.2  十字路口交通管理器的設計         
6.2.1  交通管理器的功能            
6.2.2  係統算法設計             
6.2.3  設計輸入              
6.3  九九乘法錶係統的設計        
6.3.1  係統功能和技術指標           
6.3.2  算法設計            
6.3.3  數據處理單元的實現
6.3.4  設計輸入             
6.3.5  係統的功能仿真             
6.4  FIFO(先進先齣堆棧)的設計    
6.4.1  FIFO的功能  
6.4.2  算法設計和邏輯框圖             
6.4.3  數據處理單元和控製器的設計       
6.4.4  設計輸入          
6.4.5  用VerilogHDL進行設計        
6.4.6  仿真驗證           
6.5  數據采集和反饋控製係統的設計      
6.5.1  係統設計要求            
6.5.2  設計輸入            
6.6 FIR有限衝激響應濾波器的設計        
6.6.1  FIR結構簡介          
6.6.2  設計方案和算法結構          
6.6.3  模塊組成          
6.6.4  FIR濾波器的擴展應用        
6.6.5  設計輸入          
6.6.6  設計驗證          
6.7  UART接口設計           
6.7.1  UART組成與幀格式
6.7.2  頂層模塊的描述              
6.7.3  發送模塊設計             
6.7.4  接收模塊設計           
6.7.5  仿真驗證             
6.8  簡單處理器的設計             
6.8.1  係統功能介紹            
6.8.2  處理器硬件係統            
6.8.3  處理器指令係統              
6.8.4  處理器硬件係統的設計和實施       
6.8.5  設計輸入            
6.8.6  係統功能仿真              
習題6             
第7章  可編程片上係統(SOPC)                  
7.1  概述
7.2  基於MicroBlaze軟核的嵌入式係統         
7.2.1  Xilinx的SOPC技術           
7.2.2  MicroBlaze處理器結構            
7.2.3  MicroBlaze信號接口           
7.2.4  MicroBlaze軟硬件設計流程 
7.3  基於NiosⅡ軟核的SOPC           
7.3.1  Altera的SOPC技術          
7.3.2  NiosⅡ處理器            
7.3.3  Avalon總綫架構            
7.3.4  NiosⅡ軟硬件開發流程            
7.4  設計實例            
7.4.1  設計要求          
7.4.2  運行QuartusⅡ並新建設計工程     
7.4.3  創建一個新的SOPCBuilder係統          
7.4.4  在SOPCBuilder中定義NiosⅡ係統            
7.4.5  在SOPCBiulder中生成NiosⅡ係統          
7.4.6  將NiosⅡ係統集成到QuartusⅡ工程中              
7.4.7  用NiosⅡIDE開發軟件            
習題7              
第8章  上機實驗                            
實驗1  邏輯門實現組閤電路   
一、實驗目的             
二、實驗內容          
三、注意事項         
實驗2  數據選擇器或譯碼器實現組閤電路    
一、實驗目的          
二、實驗原理            
三、實驗內容             
四、注意事項              
實驗3  碼製變換器      
一、實驗目的            
二、實驗內容             
三、注意事項             
實驗4  序列發生器    
一、實驗目的             
二、實驗原理          
三、實驗內容          
四、注意事項             
實驗5  序列檢測器         
一、實驗目的             
二、實驗原理           
三、實驗內容            
實驗6  控製器的設計        
一、實驗目的             
二、實驗原理             
三、實驗內容             
實驗7  脈衝分配器  
一、實驗目的           
二、實驗原理             
三、實驗內容             
實驗8  十字路口交通管理器    
一、實驗目的           
二、實驗內容           
三、實驗要求            
實驗9  UART接口設計        
一、實驗目的             
二、實驗內容             
實驗10  簡單處理器VHDL設計的完成         
一、實驗目的             
二、實驗內容              
三、實驗要求            
附錄A  HDPLD典型器件介紹                   
A.1  器件封裝形式說明           
A.2  Altera公典型器件           
A.3  Xilinx公典型器件             
A.4  Lattice公典型器件           
A.5  Actel公典型器件          
附錄B  PLD開發軟件QuartusⅡ8.0簡介                  
B.1  概述              
B.2  用QuartusⅡ進行設計的一般過程      
B.3  設計輸入           
B.4  編譯            
B.5  仿真驗證            
B.6  時序分析            
B.7  底層圖編輯            
B.8  下載              
B.9  “Settings”對話框              
B.10  QuartusⅡ中的庫元件             
參考文獻
這本書的結構安排簡直是一場精心編排的交響樂,層層遞進,邏輯嚴密得讓人拍案叫絕。它沒有急於拋齣那些燒腦的復雜設計,而是穩紮穩打地從最基礎的布爾代數和邏輯門開始構建知識體係。當我讀到關於組閤邏輯電路的優化章節時,那種豁然開朗的感覺至今難忘。作者巧妙地運用瞭卡諾圖(K-map)的簡化方法,並將其與更高級的奎因-麥剋拉斯基(Quine-McCluskey)算法進行瞭對比,清晰地指齣瞭不同方法在處理多變量問題時的優缺點和適用場景。更值得稱道的是,書中對“競爭與冒險”現象的討論,這往往是教科書中最容易被一帶而過卻在實際電路中製造災難的點。作者不僅指齣瞭問題,還詳細闡述瞭如何通過增加冗餘項或使用濾波電容等硬件手段來有效抑製,這種對細節的偏執,體現瞭作者深厚的實踐功底,讓我感覺自己不僅僅是在閱讀理論,更像是在參與一次高質量的實驗室調試過程。
評分我個人認為,這本書最核心的價值在於它對可編程邏輯器件(PLD)的全麵覆蓋和前瞻性視角。在如今這個FPGA和CPLD主導的時代,一本能把傳統邏輯設計與現代可編程技術無縫銜接的書籍顯得尤為珍貴。它對GAL、CPLD等不同架構的器件進行瞭細緻入微的介紹,特彆是關於目標語言(Target Language)的描述,它沒有局限於某一傢廠商的特定語法,而是提煉齣瞭通用的硬件描述語言(HDL)的精髓。當我嘗試用書中的示例代碼去仿真一些簡單的狀態機時,發現其注釋清晰到幾乎可以逐行對應到理論推導過程,這極大地減少瞭調試時間。相比於那些隻羅列語法和例程的參考手冊,這本書更像是一本“如何思考”的指南,它引導讀者從“電路思維”轉換到“硬件描述思維”,這種思維上的躍遷,纔是未來工程師必備的核心競爭力所在。
評分從排版和印刷質量上來說,這本書給我的感覺是“匠心獨運”。紙張的質感很好,不是那種容易反光的廉價紙張,長時間閱讀下來,眼睛的疲勞感明顯減輕。圖錶的清晰度是電子工程書籍的生命綫,而這本書在這方麵做得無可挑剔,無論是時序圖的波形細節,還是復雜的芯片引腳圖,都銳利清晰,沒有任何模糊或重影。我尤其喜歡它在每章末尾設置的“設計挑戰”環節,這些問題往往不是簡單的計算題,而是需要綜閤運用本章和前幾章知識的綜閤性項目,極大地鍛煉瞭讀者的係統集成能力。這些挑戰的難度設置非常閤理,既有能快速建立信心的入門級練習,也有能讓人冥思苦想數小時的“硬骨頭”,充分滿足瞭不同水平讀者的學習需求,讓學習過程始終保持在一種積極的“心流”狀態之中。
評分這本書的封麵設計著實吸引眼球,那種深藍與亮黃的撞色,加上現代感十足的字體,一下子就把人帶入瞭電子工程的嚴謹世界。我拿到手的時候,首先被它的厚度和分量感所摺服,這絕不是那種敷衍的入門讀物,而是真材實料的專業著作。內頁的排版布局也相當考究,圖文並茂的講解方式,即便是麵對那些抽象的邏輯電路圖,也能讓人迅速抓住核心要義。我特彆欣賞作者在介紹基礎概念時所采用的類比手法,比如用日常生活的場景來解釋時序邏輯的復雜性,這極大地降低瞭初學者的學習門檻。而且,書中對各種標準器件(Standard Components)的深入剖析,遠超齣瞭我之前接觸過的任何教材,它不僅僅停留在理論層麵,更注重實際應用中的選型和優化策略,這點對於工程實踐者來說是無價之寶。它就像一位經驗豐富的前輩,在你迷茫時,不隻是給你一張地圖,更告訴你如何辨認路標,甚至預判前方的“路況”。
評分坦白講,初次翻閱時,我對如此厚重的技術書籍難免有些畏懼,擔心內容過於陳舊或脫離實際。然而,這本書徹底顛覆瞭我的這種擔憂。它仿佛擁有魔力,能將最枯燥的邏輯優化轉化為一場有趣的智力遊戲。書中對時序分析的論述深入淺齣,關於建立時間(Setup Time)和保持時間(Hold Time)的討論,不再是冰冷的公式堆砌,而是結閤瞭真實的芯片延遲模型進行瞭細緻的量化分析,這種與實際IC工藝的緊密結閤,讓理論不再懸浮空中。它成功地在學術深度和工程實用性之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。這本書已經成為瞭我案頭常備的參考書,每當遇到新的項目需求,我都會習慣性地翻閱其中的章節,總能從中汲取到新的設計思路和解決問題的靈感。它不僅是知識的載體,更像是一位沉默的、高水平的技術顧問。
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