VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• VHDL
• 硬件描述語言
• 數字電路
• FPGA
• 可編程邏輯器件
• Verilog
• 電子設計自動化
• EDA
• 電路設計
• 嵌入式係統

　　如同本書在初版序所言「我們假設讀者對於數位邏輯已有基本的瞭解，因此本書並不著重在邏輯閘層次的數位電路設計，而是以更高的層次來討論電路之設計。對於初次接觸硬體描述語言的人而言，可能最大的問題是在設計電路時並沒有實際的接觸到邏輯閘或正反器，因此無法確實的掌握電路的功能。我們可以透過電路模擬來解決此一問題。藉由模擬的結果，我們可以有效觀察電路輸齣入信號關係以驗證電路設計。有鑑於此，本書對於每一個完整VHDL程式都提供瞭電路的模擬結果，以使讀者更能具體的瞭解VHDL語言敘述句及指令對於電路功能的影響。」

　　然而；為瞭適應多數讀者的需要，本書第二版特增加瞭實作應用部份，主要內容如下：

除頻器電路實作

BCD加法器實作

電動骰子實作

跑馬燈實作

自動販賣機實作

交通號誌控製器實作

記憶體控製器實作

　　作者希望經由實作的練習，更加深入瞭解與體會VHDL的寫作技巧和實務上的應用。特彆感謝力浦電子實業股份有限公司提供之實驗平颱LP-2900作為本書下載驗證之用。本書之編寫，若有疏漏的地方，希望讀者先進不吝指正。

　　本書的主要目的是介紹硬體描述語言VHDL及其基本應用。VHDL語言可以有效簡化以及加速數位電路的設計，然而由於此硬體描述語言具有豐富的功能，因此相關語法較為復雜而不容易完整的瞭解。幸運的是我們隻需要理解一部份基本的語法即可完成大部份電路設計的工作。本書的重點就是說明這些VHDL語言基本的語法以及概念。

　　我們假設讀者對於數位邏輯已有基本的瞭解，因此本書並不著重在邏輯閘層次的數位電路設計，而是以更高的層次來討論電路之設計。對於初次接觸硬體描述語言的人而言，可能最大的問題是在設計電路時並沒有實際的接觸到邏輯閘或正反器，因此無法確實的掌握電路的功能。我們可以透過電路模擬來解決此一問題。藉由模擬的結果，我們可以有效觀察電路的輸齣入信號關係以驗證電路設計。有鑑於此，本書對於每一個完整的VHDL程式都提供瞭電路的模擬結果，以使讀者更能具體的瞭解VHDL語言的敘述句及指令對於電路功能的影響。

　　本書共分成九章：第一章簡介VHDL語言，第二至第五章說明此語言的基本語法，一些基本的數位電路如解碼器及正反器之設計也在這些章節中討論之。第六及第七章則討論VHDL語言的進階語法。最後，在第八及第九章我們介紹一些VHDL語言的應用，如暫存器、計數器、狀態機器及中央處理器設計等。

好的，以下是一份關於《數字邏輯設計與電路實現》的圖書簡介，內容詳細，旨在涵蓋數字係統、集成電路設計與硬件描述語言的應用，同時避免提及您提供的特定書籍信息。 --- 《數字邏輯設計與電路實現》 內容深度與廣度概述 本書旨在為讀者提供一套全麵且深入的數字係統設計與實現知識體係。內容覆蓋從最基礎的邏輯代數、組閤與時序電路理論，到先進的硬件描述語言（HDL）應用、FPGA/ASIC設計流程，以及現代數字係統中的重要概念，如同步電路設計、狀態機建模與優化等。本書不僅注重理論基礎的夯實，更強調實踐應用能力的培養，通過大量的案例分析和設計實例，將抽象的數字概念轉化為可操作的工程技能。 第一部分：數字係統的基礎理論 本部分是構建整個數字設計知識體係的基石，詳細闡述瞭數字電路的數學基礎和基本元件。 第一章：數製、編碼與邏輯代數 本章首先迴顧瞭二進製、八進製、十六進製等常用數製及其相互轉換方法。重點介紹瞭錶示有符號數的重要編碼方式，如補碼（Two's Complement）的運算規則及其在計算機係統中的核心地位。隨後，深入講解布爾代數的基本公理、定理和德摩根定律，這是所有數字電路分析和簡化的數學工具。本章還詳細介紹瞭邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的特性、真值錶和波形圖，並引入瞭多輸入門的邏輯功能描述。 第二章：組閤邏輯電路分析與設計 本章聚焦於不含記憶元件的電路，其輸齣僅依賴於當前的輸入狀態。內容涵蓋瞭布爾函數的最簡形式錶示，包括卡諾圖（Karnaugh Map, K-Map）的二維、三維及多維應用，用於係統性的化簡。接著，詳細介紹瞭標準邏輯結構的實現，如加法器（半加器、全加器、串行/並行加法器）、減法器、譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）和數據選擇器（Multiplexer, MUX）的功能實現及其在數據路由中的作用。此外，還探討瞭競爭與冒險現象的産生原因及消除方法。 第三章：時序邏輯電路基礎 時序電路引入瞭存儲單元，使得電路具有“記憶”能力，是構建狀態機的基礎。本章詳細介紹瞭基本存儲單元，如鎖存器（Latch）和觸發器（Flip-Flop，包括SR, D, JK, T型），分析瞭它們的特性錶、狀態圖以及同步與異步操作的區彆。重點講解瞭主從結構觸發器以及如何利用觸發器構建簡單的計數器（異步/同步計數器、環形計數器、Johnson計數器）和移位寄存器（SISO, SIPO, PISO, PIPO）。 第二部分：同步係統設計與狀態機建模 本部分將基礎元件組閤起來，實現復雜的、具有特定操作流程的數字係統。 第四章：同步時序係統分析 本章關注如何設計和分析在統一時鍾信號控製下的係統。核心在於理解時鍾沿的觸發特性、時序約束（建立時間 $T_{setup}$ 與保持時間 $T_{hold}$）對係統穩定性的影響。內容包括對復雜時序邏輯電路的時序路徑分析、最壞情況分析，以及通過時鍾域交叉（CDC）處理不同速率時鍾信號間數據傳輸的初步方法。 第五章：有限狀態機（FSM）設計方法 有限狀態機是描述係統行為的強大工具。本章係統地介紹瞭有限狀態機的兩種主要建模範式：米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型，並對比瞭它們在輸齣延遲和電路復雜性上的差異。設計流程包括：明確係統需求、畫齣狀態圖、狀態編碼（如自然二進製、格雷碼、獨熱碼）、狀態轉移錶構建以及驅動邏輯的邏輯綜閤。通過詳細的例子（如交通燈控製器、序列檢測器），演示如何從需求到最終的硬件描述。 第六章：狀態機優化與資源分配 為瞭提高效率和降低成本，狀態機需要進行優化。本章講解瞭狀態簡化技術，特彆是使用卡諾圖或先進的自動化工具對狀態轉移和輸齣邏輯進行化簡。同時，討論瞭如何有效地分配狀態編碼以最小化所需的觸發器數量和邏輯門數量，包括對冗餘狀態的識彆與消除。 第三部分：硬件描述語言（HDL）與係統實現 本部分是連接理論與現代電子設計流程的關鍵環節，重點介紹使用高級語言描述硬件結構。 第七章：硬件描述語言基礎與結構 本章介紹瞭一種主流的硬件描述語言（如VHDL或Verilog的語法結構）。內容包括：語言的基本元素（數據類型、常量、變量、信號）、層次化描述方法（實體/結構、模塊）、並發賦值與順序賦值的區彆，以及如何利用這些元素描述組閤邏輯和時序邏輯。重點區分結構級建模（實例化底層組件）與行為級建模（使用過程塊描述功能）。 第八章：HDL中的並發與過程控製 深入探討HDL中並發執行（`always`或`process`塊）與信號賦值的語義。詳細說明如何正確地使用敏感列錶來模擬電路的時序行為，區分`<=`（非阻塞賦值）和`=`（阻塞賦值）在描述組閤邏輯和時序邏輯時的關鍵差異。本章通過具體代碼實例，演示如何用HDL語言精確地實例化加法器、多路復用器等基本結構。 第九章：高級抽象設計與綜閤 本章將視角提升到係統級抽象。講解如何使用HDL描述更復雜的算法結構，如流水綫（Pipelining）的概念以及如何通過HDL描述來實現它以提高吞吐量。關鍵在於理解綜閤（Synthesis）過程：HDL代碼如何被翻譯成實際的門級網錶。討論瞭綜閤約束（Synthesis Constraints）的重要性，包括時序目標和資源限製，以及如何編寫“可綜閤”的代碼以確保生成正確的硬件結構。 第四部分：現代數字係統與高級主題 本部分探討在實際集成電路和可編程邏輯器件（PLD）設計中必須考慮的關鍵技術和挑戰。 第十章：存儲器與總綫結構 係統集成往往需要高速存儲器接口。本章介紹SRAM、DRAM的工作原理，以及如何設計用於訪問這些存儲器的控製邏輯（如地址譯碼、讀寫時序控製）。此外，詳細分析瞭常見的總綫結構（如並行總綫、簡單的握手協議），以及如何設計接口邏輯來仲裁多個主設備對共享資源的訪問。 第十一章：可編程邏輯器件（FPGA）架構簡介 介紹現場可編程邏輯門陣列（FPGA）的基本結構，包括查找錶（LUT）、寄存器、配置存儲器以及I/O單元。解釋瞭設計流程中映射（Mapping）、布局（Place）和布綫（Route）三個關鍵步驟如何將HDL代碼轉化為FPGA內部的實際資源配置。這有助於讀者理解代碼效率與目標硬件資源的對應關係。 第十二章：異步與時鍾域交叉（CDC）的深入探討 在實際係統中，不同模塊可能由不同的時鍾驅動。本章深入講解瞭時鍾域交叉帶來的亞穩態（Metastability）問題，並詳細介紹瞭解決CDC問題的標準方法，如單比特信號的握手協議（Handshaking）和異步FIFO（First-In, First-Out）的設計，包括使用跨時鍾域同步器（如雙觸發器同步器）來安全地傳輸控製信號。 適用對象 本書適閤於電子工程、計算機科學與技術、自動化等專業的本科生和研究生，以及需要從原理層麵理解並掌握現代數字係統設計與實現流程的工程師和硬件愛好者。通過學習，讀者將具備獨立完成復雜數字係統原型設計和驗證的能力。

第一篇 程式寫作篇

第一章 VHDL程式簡介

第二章 VHDL資料物件、資料型態及運算子

第三章 單體宣告及資料流模式描述法

第四章 行為模式描述法

第五章 結構模式描述法

第六章 參數化程式設計

第七章 副程式與套件

第八章 暫存器、計數器與狀態機器

第二篇 實作應用篇

第九章 VHDL程式寫作至燒錄之完整步驟

第十章 實驗平颱LP-2900簡介

第十一章 除頻器電路實作

第十二章 BCD加法器實作

第十三章 電動骰子實作

第十四章 跑馬燈實作

第十五章 自動販賣機實作

第十六章 交通號誌控製器實作

第十七章 記憶體控製器實作

附錄A VHDL之保留字

附錄B VHDL之標準套件

附錄C TEXTIO 套件

附錄D IEEE STD_LOGIC_1164套件

附錄E UNSIGNED套件

附錄F SIGNED套件

附錄G 使用Max+Plus II模擬VHDL程式

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。我隨手翻瞭翻，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閤邏輯電路，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。看得齣來作者在程式碼的設計上花瞭很多心思，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，似乎也涵蓋瞭相當多的實際專案。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麵的基礎設計。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，總覺得少瞭些什麼。這本書的「應用」部分，感覺就是幫助我們從理論走嚮實踐的橋樑，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)》我最近纔拿到，還沒深入研究，但它的封麵設計和書名就給我一種很專業、很紮實的感覺。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，看到它不僅介紹瞭FSM的原理，還提供瞭兩種常見的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，就能更好地選擇適閤的設計方案。 而且，我還看到書中似乎探討瞭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閤FPGA實現的方麵，提供一些實用的指導，例如如何將VHDL程式碼「綜閤」成適閤FPGA的網錶，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麵有所著墨，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麵，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，但卻忽略瞭「效率」和「最佳實踐」。我更希望一本好的教材，能引導我們寫齣不僅能工作，而且是高效、易於維護的程式碼。 我仔細看瞭目錄，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，驗證往往佔據瞭相當大的比例，而撰寫有效的測試平颱是驗證成功的關鍵。我希望這本書能提供關於如何設計可靠的測試嚮量、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麵的實用技巧，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☆☆☆☆☆

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，似乎花瞭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，後麵的進階主題，例如狀態機、有限狀態機的設計，或是更複雜的匯流排介麵，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。代錶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，裡麵介紹的工具和方法，現在用起來都有些年代感瞭，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，特別好奇它更新瞭哪些內容，是不是涵蓋瞭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。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL基本程式寫作及應用(增訂二版)》我纔剛開始接觸，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，寫齣來的VHDL程式能夠跑，並不代錶就是好的程式。程式的可讀性、可維護性，以及在開發過程中如何有效地找齣和修正錯誤，這些都是非常重要的能力，但卻常常被一些入門教材忽略。 我翻瞭一下目錄，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「測試平颱設計」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纔能體會到的重要性。一個好的測試平颱，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緻的後續問題。而且，清晰的程式碼風格，對於團隊閤作開發，或者未來自己迴頭看程式碼時，都有極大的幫助。 我也注意到書中似乎強調瞭「結構化設計」的理念。在硬體描述語言的設計中，把複雜的係統拆解成較小的、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、如何定義模組介麵、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齣大型、複雜的數位係統。如果能在這方麵有深入的講解，這本書的價值就會大大提升。