VHDL基本程式写作及应用(增订二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　如同本书在初版序所言「我们假设读者对于数位逻辑已有基本的了解，因此本书并不着重在逻辑闸层次的数位电路设计，而是以更高的层次来讨论电路之设计。对于初次接触硬体描述语言的人而言，可能最大的问题是在设计电路时并没有实际的接触到逻辑闸或正反器，因此无法确实的掌握电路的功能。我们可以透过电路模拟来解决此一问题。借由模拟的结果，我们可以有效观察电路输出入信号关系以验证电路设计。有鑑于此，本书对于每一个完整VHDL程式都提供了电路的模拟结果，以使读者更能具体的了解VHDL语言叙述句及指令对于电路功能的影响。」

　　然而；为了适应多数读者的需要，本书第二版特增加了实作应用部份，主要内容如下：

除频器电路实作

BCD加法器实作

电动骰子实作

跑马灯实作

自动贩卖机实作

交通号志控制器实作

记忆体控制器实作

　　作者希望经由实作的练习，更加深入了解与体会VHDL的写作技巧和实务上的应用。特别感谢力浦电子实业股份有限公司提供之实验平台LP-2900作为本书下载验证之用。本书之编写，若有疏漏的地方，希望读者先进不吝指正。

　　本书的主要目的是介绍硬体描述语言VHDL及其基本应用。VHDL语言可以有效简化以及加速数位电路的设计，然而由于此硬体描述语言具有丰富的功能，因此相关语法较为复杂而不容易完整的了解。幸运的是我们只需要理解一部份基本的语法即可完成大部份电路设计的工作。本书的重点就是说明这些VHDL语言基本的语法以及概念。

　　我们假设读者对于数位逻辑已有基本的了解，因此本书并不着重在逻辑闸层次的数位电路设计，而是以更高的层次来讨论电路之设计。对于初次接触硬体描述语言的人而言，可能最大的问题是在设计电路时并没有实际的接触到逻辑闸或正反器，因此无法确实的掌握电路的功能。我们可以透过电路模拟来解决此一问题。借由模拟的结果，我们可以有效观察电路的输出入信号关系以验证电路设计。有鑑于此，本书对于每一个完整的VHDL程式都提供了电路的模拟结果，以使读者更能具体的了解VHDL语言的叙述句及指令对于电路功能的影响。

　　本书共分成九章：第一章简介VHDL语言，第二至第五章说明此语言的基本语法，一些基本的数位电路如解码器及正反器之设计也在这些章节中讨论之。第六及第七章则讨论VHDL语言的进阶语法。最后，在第八及第九章我们介绍一些VHDL语言的应用，如暂存器、计数器、状态机器及中央处理器设计等。

好的，以下是一份关于《数字逻辑设计与电路实现》的图书简介，内容详细，旨在涵盖数字系统、集成电路设计与硬件描述语言的应用，同时避免提及您提供的特定书籍信息。 --- 《数字逻辑设计与电路实现》 内容深度与广度概述 本书旨在为读者提供一套全面且深入的数字系统设计与实现知识体系。内容覆盖从最基础的逻辑代数、组合与时序电路理论，到先进的硬件描述语言（HDL）应用、FPGA/ASIC设计流程，以及现代数字系统中的重要概念，如同步电路设计、状态机建模与优化等。本书不仅注重理论基础的夯实，更强调实践应用能力的培养，通过大量的案例分析和设计实例，将抽象的数字概念转化为可操作的工程技能。 第一部分：数字系统的基础理论 本部分是构建整个数字设计知识体系的基石，详细阐述了数字电路的数学基础和基本元件。 第一章：数制、编码与逻辑代数 本章首先回顾了二进制、八进制、十六进制等常用数制及其相互转换方法。重点介绍了表示有符号数的重要编码方式，如补码（Two's Complement）的运算规则及其在计算机系统中的核心地位。随后，深入讲解布尔代数的基本公理、定理和德摩根定律，这是所有数字电路分析和简化的数学工具。本章还详细介绍了逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的特性、真值表和波形图，并引入了多输入门的逻辑功能描述。 第二章：组合逻辑电路分析与设计 本章聚焦于不含记忆元件的电路，其输出仅依赖于当前的输入状态。内容涵盖了布尔函数的最简形式表示，包括卡诺图（Karnaugh Map, K-Map）的二维、三维及多维应用，用于系统性的化简。接着，详细介绍了标准逻辑结构的实现，如加法器（半加器、全加器、串行/并行加法器）、减法器、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和数据选择器（Multiplexer, MUX）的功能实现及其在数据路由中的作用。此外，还探讨了竞争与冒险现象的产生原因及消除方法。 第三章：时序逻辑电路基础 时序电路引入了存储单元，使得电路具有“记忆”能力，是构建状态机的基础。本章详细介绍了基本存储单元，如锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，包括SR, D, JK, T型），分析了它们的特性表、状态图以及同步与异步操作的区别。重点讲解了主从结构触发器以及如何利用触发器构建简单的计数器（异步/同步计数器、环形计数器、Johnson计数器）和移位寄存器（SISO, SIPO, PISO, PIPO）。 第二部分：同步系统设计与状态机建模 本部分将基础元件组合起来，实现复杂的、具有特定操作流程的数字系统。 第四章：同步时序系统分析 本章关注如何设计和分析在统一时钟信号控制下的系统。核心在于理解时钟沿的触发特性、时序约束（建立时间 $T_{setup}$ 与保持时间 $T_{hold}$）对系统稳定性的影响。内容包括对复杂时序逻辑电路的时序路径分析、最坏情况分析，以及通过时钟域交叉（CDC）处理不同速率时钟信号间数据传输的初步方法。 第五章：有限状态机（FSM）设计方法 有限状态机是描述系统行为的强大工具。本章系统地介绍了有限状态机的两种主要建模范式：米利（Mealy）型和摩尔（Moore）型，并对比了它们在输出延迟和电路复杂性上的差异。设计流程包括：明确系统需求、画出状态图、状态编码（如自然二进制、格雷码、独热码）、状态转移表构建以及驱动逻辑的逻辑综合。通过详细的例子（如交通灯控制器、序列检测器），演示如何从需求到最终的硬件描述。 第六章：状态机优化与资源分配 为了提高效率和降低成本，状态机需要进行优化。本章讲解了状态简化技术，特别是使用卡诺图或先进的自动化工具对状态转移和输出逻辑进行化简。同时，讨论了如何有效地分配状态编码以最小化所需的触发器数量和逻辑门数量，包括对冗余状态的识别与消除。 第三部分：硬件描述语言（HDL）与系统实现 本部分是连接理论与现代电子设计流程的关键环节，重点介绍使用高级语言描述硬件结构。 第七章：硬件描述语言基础与结构 本章介绍了一种主流的硬件描述语言（如VHDL或Verilog的语法结构）。内容包括：语言的基本元素（数据类型、常量、变量、信号）、层次化描述方法（实体/结构、模块）、并发赋值与顺序赋值的区别，以及如何利用这些元素描述组合逻辑和时序逻辑。重点区分结构级建模（实例化底层组件）与行为级建模（使用过程块描述功能）。 第八章：HDL中的并发与过程控制 深入探讨HDL中并发执行（`always`或`process`块）与信号赋值的语义。详细说明如何正确地使用敏感列表来模拟电路的时序行为，区分`<=`（非阻塞赋值）和`=`（阻塞赋值）在描述组合逻辑和时序逻辑时的关键差异。本章通过具体代码实例，演示如何用HDL语言精确地实例化加法器、多路复用器等基本结构。 第九章：高级抽象设计与综合 本章将视角提升到系统级抽象。讲解如何使用HDL描述更复杂的算法结构，如流水线（Pipelining）的概念以及如何通过HDL描述来实现它以提高吞吐量。关键在于理解综合（Synthesis）过程：HDL代码如何被翻译成实际的门级网表。讨论了综合约束（Synthesis Constraints）的重要性，包括时序目标和资源限制，以及如何编写“可综合”的代码以确保生成正确的硬件结构。 第四部分：现代数字系统与高级主题 本部分探讨在实际集成电路和可编程逻辑器件（PLD）设计中必须考虑的关键技术和挑战。 第十章：存储器与总线结构 系统集成往往需要高速存储器接口。本章介绍SRAM、DRAM的工作原理，以及如何设计用于访问这些存储器的控制逻辑（如地址译码、读写时序控制）。此外，详细分析了常见的总线结构（如并行总线、简单的握手协议），以及如何设计接口逻辑来仲裁多个主设备对共享资源的访问。 第十一章：可编程逻辑器件（FPGA）架构简介 介绍现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的基本结构，包括查找表（LUT）、寄存器、配置存储器以及I/O单元。解释了设计流程中映射（Mapping）、布局（Place）和布线（Route）三个关键步骤如何将HDL代码转化为FPGA内部的实际资源配置。这有助于读者理解代码效率与目标硬件资源的对应关系。 第十二章：异步与时钟域交叉（CDC）的深入探讨 在实际系统中，不同模块可能由不同的时钟驱动。本章深入讲解了时钟域交叉带来的亚稳态（Metastability）问题，并详细介绍了解决CDC问题的标准方法，如单比特信号的握手协议（Handshaking）和异步FIFO（First-In, First-Out）的设计，包括使用跨时钟域同步器（如双触发器同步器）来安全地传输控制信号。 适用对象 本书适合于电子工程、计算机科学与技术、自动化等专业的本科生和研究生，以及需要从原理层面理解并掌握现代数字系统设计与实现流程的工程师和硬件爱好者。通过学习，读者将具备独立完成复杂数字系统原型设计和验证的能力。

第一篇 程式写作篇

第一章 VHDL程式简介

第二章 VHDL资料物件、资料型态及运算子

第三章 单体宣告及资料流模式描述法

第四章 行为模式描述法

第五章 结构模式描述法

第六章 参数化程式设计

第七章 副程式与套件

第八章 暂存器、计数器与状态机器

第二篇 实作应用篇

第九章 VHDL程式写作至烧录之完整步骤

第十章 实验平台LP-2900简介

第十一章 除频器电路实作

第十二章 BCD加法器实作

第十三章 电动骰子实作

第十四章 跑马灯实作

第十五章 自动贩卖机实作

第十六章 交通号志控制器实作

第十七章 记忆体控制器实作

附录A VHDL之保留字

附录B VHDL之标准套件

附录C TEXTIO 套件

附录D IEEE STD_LOGIC_1164套件

附录E UNSIGNED套件

附录F SIGNED套件

附录G 使用Max+Plus II模拟VHDL程式

评分☆☆☆☆☆

我剛收到這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》，還沒時間好好拜讀，但光從它的書名和封面，就讓我覺得這是一本值得深入鑽研的工具書。我過去學習程式語言時，常常遇到一個問題，就是教材會著重在語法，但卻忽略了「效率」和「最佳實踐」。我更希望一本好的教材，能引導我們寫出不僅能工作，而且是高效、易於維護的程式碼。 我仔細看了目錄，發現它在「效能優化」和「進階設計技巧」的部分，似乎有專門的章節。這讓我非常感興趣。例如，如何撰寫更有效率的VHDL程式碼，如何避免一些常見的效能瓶頸，以及如何使用一些進階的VHDL結構來實現複雜的邏輯。這對我這種想要在效能上有所追求的設計者來說，是非常關鍵的。 我也注意到書中提到「驗證」的重要性。在硬體設計中，驗證往往佔據了相當大的比例，而撰寫有效的測試平台是驗證成功的關鍵。我希望這本書能提供關於如何設計可靠的測試向量、如何使用VHDL的斷言(assertion)功能，以及如何進行仿真(simulation)調試的深入講解。如果能學到一些驗證方面的實用技巧，那將會大大提升我的設計效率和產品質量。這本書的「增訂二版」也讓我對它內容的時效性充滿信心。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》我最近才拿到，還沒深入研究，但它的封面設計和書名就給我一種很專業、很扎實的感覺。我一直認為，學習任何一門程式語言，最怕的就是「教學內容脫離實際」。我更希望教材能夠提供一些「工業界」實際應用會用到的技巧和案例，而不是停留在紙上談兵。 我隨手翻到書中介紹「有限狀態機(FSM)」的部分，看到它不僅介紹了FSM的原理，還提供了兩種常見的FSM描述風格（例如Moore型和Mealy型），並且有詳細的程式碼範例。這對我來說非常重要，因為狀態機是數位電路設計中非常核心的概念，而VHDL是實現它的主要工具之一。如果能清楚地掌握不同類型的狀態機設計方法，以及它們的優缺點，就能更好地選擇適合的設計方案。 而且，我還看到書中似乎探討了VHDL與FPGA之間的關係。現在很多數位電路的設計都離不開FPGA，而VHDL就是 FPGA 開發中最常用的語言之一。我希望這本書能夠在結合FPGA實現的方面，提供一些實用的指導，例如如何將VHDL程式碼「綜合」成適合FPGA的網表，以及一些 FPGA 開發流程上的注意事項。如果這本書能夠在這方面有所著墨，那對我們這些想要實際操作FPGA的學習者來說，絕對是非常寶貴的資源。

评分☆☆☆☆☆

我剛拿到這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》，還沒仔細看完，但第一印象是它在結構上做得相當紮實。它不是那種單純羅列語法規則的教材，而是有很清楚的脈絡。我隨手翻了翻，看到它似乎從最基本的「邏輯結構」開始講起，像是如何用VHDL來描述 AND、OR、NOT 這些基礎邏輯閘，然後逐步推進到更複雜的組合邏輯電路，例如加法器、解碼器等等。這對於完全沒有VHDL經驗的人來說，應該是個很好的學習路徑。 我特別欣賞的是，它在介紹每個VHDL的語法點時，都會搭配相當多的程式碼範例。而且，我感覺這些範例都設計得很精巧，不會過於簡化而失去實質意義，也不會過於複雜而讓初學者望而卻步。看得出來作者在程式碼的設計上花了很多心思，力求讓讀者能夠理解「為什麼要這樣寫」，而不是死記硬背。 更讓我感到興趣的是，它在「應用」的部分，似乎也涵蓋了相當多的實際專案。像是從一個簡單的LED閃爍，到更複雜的數碼管顯示，甚至可能還會牽扯到一些通訊介面的基礎設計。這對我這種想要將VHDL應用於實際專案開發的人來說，是非常重要的。畢竟，學習VHDL最終的目的，還是要能夠用它來實現硬體功能，光是理論再怎麼紮實，如果沒有實際應用的驗證，總覺得少了些什麼。這本書的「應用」部分，感覺就是幫助我們從理論走向實踐的橋樑，我非常期待能從中學到實用的技巧。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》我才剛開始接觸，不過光從它的排版和文字風格來看，就覺得是一本很用心編寫的教材。我最看重的一點是，它在介紹VHDL的語法時，有沒有將「程式撰寫的風格」和「除錯技巧」也一併涵蓋進去。很多時候，寫出來的VHDL程式能夠跑，並不代表就是好的程式。程式的可讀性、可維護性，以及在開發過程中如何有效地找出和修正錯誤，這些都是非常重要的能力，但卻常常被一些入門教材忽略。 我翻了一下目錄，看到它在「進階篇」的部分，似乎有提到一些關於「程式碼風格規範」和「測試平台設計」的內容。這讓我感到很驚喜，因為這通常是需要一定經驗之後才能體會到的重要性。一個好的測試平台，能夠大大提高我們驗證設計的效率，減少因為測試不充分而導致的後續問題。而且，清晰的程式碼風格，對於團隊合作開發，或者未來自己回頭看程式碼時，都有極大的幫助。 我也注意到書中似乎強調了「結構化設計」的理念。在硬體描述語言的設計中，把複雜的系統拆解成較小的、可管理的模組，然後逐一實現和驗證，是至關重要的。我希望這本書能提供一些關於如何進行模組化設計、如何定義模組介面、以及如何進行模組間連接的清晰指導。因為這直接關係到我們能否設計出大型、複雜的數位系統。如果能在這方面有深入的講解，這本書的價值就會大大提升。

评分☆☆☆☆☆

喔，這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》我剛入手沒多久，還沒機會深入研讀，但光是翻閱一下目錄和前言，就覺得這本書的份量和編排方式，對於想在電子設計領域紮根的初學者來說，絕對是個可靠的起點。我之前接觸過一些硬體描述語言的教材，有些真的寫得相當簡略，讓人覺得像是拼湊起來的，看完後還是霧裡看花。但這本不一樣，光是看它前言裡強調的「由淺入深」、「循序漸進」的教學理念，就讓我對它的內容充滿期待。 我特別注意到它開頭的部分，似乎花了相當多的篇幅在介紹VHDL的基礎概念，像是訊號、變數、常數、元件的宣告與使用，還有基本的邏輯閘的VHDL描述等等。這對我這種剛接觸VHDL的人來說非常重要，因為很多時候，我們不是卡在複雜的演算法，而是被最基礎的語法和概念搞得頭昏腦脹。如果能把這些基本功打穩，後面的進階主題，例如狀態機、有限狀態機的設計，或是更複雜的匯流排介面，應該就能比較輕鬆地掌握。 而且，這本書的「增訂二版」幾個字，對我來說也很有吸引力。代表它不是一本靜態的書，而是有經過更新和修正的。現在電子設計領域發展得這麼快，演算法、工具鏈、標準都在不斷進步，一本能夠跟上時代的教材，絕對是物超所值。我之前買過一本幾年前的VHDL書，裡面介紹的工具和方法，現在用起來都有些年代感了，有些還會遇到語法不相容的問題，真的很讓人頭痛。所以，我對這本書的「增訂」部分，特別好奇它更新了哪些內容，是不是涵蓋了比較新的設計流程或者實用的技巧，這對我來說是非常有價值的。