使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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˙VHDL电路设计语言，已经成为硬体电路设计上的共通语言与设计平台，并且已 经是一个硬体电路设计工程师的必备设计工具，就如同C语言相对于软体设计工程师的 重要性一样。

˙本书着重于VHDL电路设计语言在数位电路设计上的应用。从数位电路设计的一 些基本观念谈起，涵盖了VHDL电路设计语言的语法、VHDL程式撰写、数位积体电路的设 计概念与要点、应用电路之设计、与实际的电路设计范例演练等。

˙本书中所提供的设计范例，涵盖了数位电路设计上必备的应用电路。读者们可 以将实际碰到的数位电路设计的问题，在本书的例子中找到相对应的解答。

《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》图书简介 一部深入浅出、全面覆盖现代数位系统设计的实践指南 本书旨在为读者提供一个扎实且实用的平台，以掌握基于硬件描述语言（HDL）进行复杂数位电路设计的核心技术与思维方式。我们聚焦于如何有效地运用行业标准语言，将抽象的系统概念转化为精确、可综合的硬体描述，并最终实现高效能的FPGA或ASIC设计。 本书的编写理念是强调理论与实践的紧密结合。我们不仅仅介绍语法和结构，更注重揭示背后的设计哲学、时序约束处理方法，以及如何进行有效的仿真验证和资源优化。 --- 第一部分：数位系统基础与VHDL的基石（The Foundation） 在进入高级设计之前，本书首先为读者夯实数位电路设计的基础，并系统性地引入VHDL语言的结构和核心概念。 第一章：现代数位电路设计的挑战与机遇 本章探讨当前微电子领域的设计趋势，从传统的门级逻辑到基于抽象层次的系统级设计（SoC/SoPC）的演变。我们将分析使用硬件描述语言（HDL）的必要性，并概述业界主流的EDA（电子设计自动化）流程，包括设计输入、综合、布局布线和验证。本章会详细对比不同设计方法的优缺点，明确VHDL在可移植性和结构化描述方面的独特优势。 第二章：VHDL语言的结构与基本元素 本章是学习VHDL的入门篇。我们将剖析VHDL的层次化结构，包括实体（Entity）、架构（Architecture）和配置（Configuration）。重点讲解如何定义输入/输出端口，以及数据类型（如 `BIT`, `BOOLEAN`, `INTEGER`, `STD_LOGIC` 等）的选择和应用。特别关注IEEE标准库，尤其是 `std_logic_1164` 库中多值逻辑的意义，理解‘U’（未初始化）、‘X’（未知）和‘Z’（高阻态）在精确建模系统初始化和不确定性时的重要性。 第三章：行为级建模与并发执行 本章深入VHDL的核心——并发性。我们将详细介绍 `PROCESS` 结构及其敏感列表的设置，这是实现同步和异步逻辑的关键。通过大量实例，读者将学会如何使用 `IF-THEN-ELSE`, `CASE` 语句等构建组合逻辑（Combinational Logic）。我们还会探讨信号（Signal）和变量（Variable）的区别，阐述它们在仿真和综合过程中的行为差异，这是避免设计错误的关键一步。 第四章：时序逻辑与状态机的建模 时序电路是所有复杂系统的骨架。本章专注于构建和描述时序元件，如锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）。我们会详细演示如何使用 `STD_LOGIC_ARITH` 或 `numeric_std` 库进行安全的算术运算。核心内容聚焦于有限状态机（FSM）的设计。我们将覆盖Mealy型和Moore型FSM的VHDL描述范式，强调状态编码（如独热编码 One-Hot Encoding）对后续资源分配和时序性能的影响。 --- 第二部分：中级抽象与设计实践（Intermediate Abstraction and Practice） 掌握基础语法后，本部分引导读者学习如何抽象设计，构建可重用、模块化的复杂功能单元。 第五章：结构化建模与层次化设计 大型系统必须分解。本章介绍如何使用 `COMPONENT` 声明和实例化，实现自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）的设计流程。我们将演示如何封装已完成的模块，创建可重用的IP核。通过实例讲解映射（Mapping）和连接（Association）机制，确保模块间接口的正确性与一致性。 第六章：生成语句（Generate Statements）在参数化设计中的应用 为了提高代码的灵活性和可重用性，生成语句是必需的工具。本章详细介绍 `FOR`, `IF` 生成语句在实例化重复结构（如阵列乘法器、移位寄存器）中的强大能力。读者将学会如何利用生成语句编写出仅需修改参数即可适应不同位宽需求的通用硬件模块。 第七章：数据路径与控制单元的分离设计 一个功能完整的数位系统通常由数据路径（Data Path，执行运算的硬件）和控制单元（Control Unit，指挥运算的FSM）组成。本章以一个简单的ALU（算术逻辑单元）为例，展示如何清晰地分离这两部分的设计，并使用生成式（Generative）方法描述数据路径的并行操作，从而简化控制逻辑的设计和调试。 第八章：约束与综合属性的理解 VHDL代码本身不包含时序信息，这些信息由约束文件（如XDC或SDC）提供。本章探讨如何通过VHDL代码中的属性（Attributes）来指导综合工具，例如设置时钟定义 (`attribute clock`)、将特定逻辑锁定到特定区域等。理解这些属性对于目标平台（如特定FPGA系列）的优化至关重要。 --- 第三部分：高级设计主题与验证方法（Advanced Topics and Verification） 本部分关注性能优化、高级IP实现以及确保设计正确性的仿真验证技术。 第九章：高效能的并行处理结构设计 本章探讨如何设计高性能的并行结构，包括流水线（Pipelining）技术在VHDL中的实现。我们将分析如何通过插入寄存器级联来提高系统时钟频率，以及在数据依赖性较强的情况下如何平衡流水线的深度与吞吐量。实例将涉及一个基础的多级流水线乘法器。 第十章：接口协议与总线结构建模 现代系统严重依赖标准接口。本章将以一个简化的片上总线（如AXI Lite或Wishbone的子集）为例，展示如何使用VHDL描述握手协议（Handshake Protocols）。重点在于如何精确建模复杂的读/写时序，确保数据传输的完整性。 第十一章：仿真与调试：加速验证流程 硬件设计的正确性依赖于严格的仿真。本章将超越简单的波形观察，介绍如何使用VHDL编写高级的测试平台（Testbench）。内容包括：使用 `file I/O` 进行激励导入、编写自检功能（Self-checking features），以及如何使用断言（Assertions）在仿真早期捕获设计错误。 第十二章：综合后仿真与时序分析基础 完成功能仿真后，我们需要进行门级仿真（Gate-Level Simulation），以确保电路在实际布局布线后的时序满足要求。本章概述如何利用从布局布线工具导出的延迟信息（如 SDF 文件）进行后仿真，并简要介绍关键时序路径（Setup Time 和 Hold Time）的概念及其在VHDL设计中的体现。 --- 总结 本书提供了一个从基础语法到复杂系统实现的完整蓝图。它不仅教授“如何用 VHDL 编写电路”，更重要的是指导读者“如何像硬体工程师一样思考设计”。通过大量的代码示例、设计模式的归纳总结以及对设计陷阱的预警，读者将能够自信地驾驭主流FPGA/ASIC开发流程中的核心挑战，设计出高性能、高可靠性的数位系统。

第一章 数位逻辑积体电路PLD、FPGA及ASIC之设计观念

第二章 VHDL电路设计语言简介

第三章 VHDL电路设计语言中的单体（Entity）与架构（Architecture）

第四章 资料型别（Data Types）

第五章 VHDL电路设计语言中的属性(Attribute)

第六章 VHDL电路设计语言中表示式（Expressions）

第七章 VHDL电路设计语言中叙述（Statements）与语法

第八章 阶层式（Hierarchy）模组化设计

第九章 函式（Functions）、程序（Procedures）与套件(Packages)

第十章 使用VHDL设计组合逻辑（Combinational Logic）电路

第十一章 使用VHDL设计循序逻辑（Sequential Logic）电路

第十二章 VHDL设计范例

第十三章 测试平台（Test Bench）设计范例

第十四章 一些进阶课题

附录A　VHDL语言所常用的保留字列表

附录B　IEEE所定义的STD_LOGIC_1164套件

附录C　SYNOPSYS所定义的STD_LOGIC_UNSIGNED套件

附录D　一些常用的VHDL设计工具与编译软体说明

附录E　书中所附程式之光碟说明

附录F　使用Altera FPGA及VHDL电路设计语言之设计说明

附录G　ModelSim的VHDL功能使用说明

参考资料

评分☆☆☆☆☆

阅读《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》的过程，就像在探索一个充满奥秘的数位世界。作者的文字功底非常深厚，将 VHDL 这种抽象的语言，用通俗易懂的方式呈现出来。我特别喜欢书中对于不同数位电路设计的风格和理念的探讨，例如如何权衡面积、速度和功耗，这些都是在实际设计中非常重要的考量。书中对于一些经典数位电路的 VHDL 实现，有着独到的见解，并且会讲解多种不同的实现方式，让我能够对比分析，选择最适合的设计方案。我记得有一次，我遇到了一个棘手的数位信号处理问题，查阅了书中关于相关模块设计的章节后，茅塞顿开，找到了解决问题的关键。这本书的价值，不仅仅在于教授 VHDL 语法，更在于它传递了一种严谨、系统、优化的电路设计思想。对于我们这些在台湾的工程师来说，能够接触到这样一本兼具理论深度和实践指导意义的书籍，是莫大的幸运。

评分☆☆☆☆☆

这本《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》真的像一本宝藏，尤其对于我们这种在台湾做科技相关工作的来说，VHDL 这种描述语言的应用绝对是基础中的基础。作者在书中深入浅出的讲解，让我感觉好像真的有位经验丰富的老师在旁边指导一样。我特别喜欢他处理一些复杂逻辑电路的章节，像是状态机设计的部分，讲解得非常透彻，每一个步骤都清晰明了，配合着书中的图例和 VHDL 代码示例，我简直是看一遍就豁然开朗。书中举的很多例子都非常贴近实际应用，我甚至可以直接套用到我工作上的一些小项目里，大大提高了效率。而且，我注意到作者在解释一些 VHDL 语法细节的时候，还会补充一些在实际设计中容易遇到的陷阱和注意事项，这一点真的非常实用，避免了我走很多弯路。对于初学者来说，这本书提供了坚实的基础；对于有一定经验的设计师来说，它也能带来新的启发和更深入的理解。总的来说，这本书的内容深度和广度都相当不错，对于想要掌握 VHDL 进行数位电路设计的读者来说，绝对是不可多得的佳作。

评分☆☆☆☆☆

这本《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》绝对是我书架上最值得收藏的一本。它就像一位经验丰富的老友，在 VHDL 的学习之路上为我指点迷津。书中对于 VHDL 语言的讲解，不仅仅是枯燥的语法规则，而是与实际的数位电路设计紧密结合，让我能深刻理解 VHDL 的应用场景和强大之处。我尤其喜欢书中对于如何编写可综合 VHDL 代码的讲解，作者详细阐述了在写 VHDL 时需要注意的一些规则和技巧，避免了在仿真和综合阶段出现不必要的错误。书中大量的范例代码，都经过了作者的精心设计和验证，不仅清晰易懂，而且可以直接作为参考。我曾经尝试着将书中的一些设计方法应用到我实际的项目中，发现效率和设计的质量都有了显著的提升。对于想要深入理解 VHDL 并且提升数位电路设计能力的读者来说，这本书绝对是不可错过的选择。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿到这本《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》的时候，我抱着一种学习的心态，但很快就被它扎实的内容给吸引住了。书中对于 VHDL 语言的讲解，绝不仅仅是停留在语法层面，更注重于如何利用 VHDL 来实现高效、可靠的数位电路设计。我尤其欣赏书中对于各种常用数位电路模块的 VHDL 实现方法，比如像是 ALU、记忆体控制器、时序逻辑电路等等，这些章节的讲解清晰且详尽，不仅提供了代码，还详细分析了设计的思路和考量，让我能真正理解“为什么这么写”。而且，书中在介绍这些电路的时候，还会穿插一些相关的数位逻辑原理，这对于加深理解非常有帮助。我发现，很多市面上其他的 VHDL 教材，往往只侧重语言本身，而这本书则将语言与实际电路设计紧密结合，让我能更好地将所学知识转化为实际的电路设计能力。我个人觉得，这本书的逻辑结构非常清晰，循序渐进，即使是之前对 VHDL 接触不多的读者，也能按照书中的步骤一步步掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本《使用 VHDL 电路设计语言之数位电路设计》在我眼中，简直是为我们这些在台湾的工程师量身打造的。书中的 VHDL 讲解，不是那种枯燥的语法罗列，而是真正从电路设计的角度出发，让你明白 VHDL 语言的强大之处。我印象特别深刻的是书中关于时序电路设计的部分，作者用非常形象的比喻和清晰的流程图，将复杂的时序逻辑分解得一清二楚。我之前一直觉得状态机设计很难把握，但看完这部分的讲解，我感觉自己豁然开朗，甚至能自己动手设计一些复杂的状态机。而且，书中的范例代码都经过了作者的精心筛选和优化，不仅可读性强，而且在实际仿真和综合过程中也表现出色。我尝试着将书中的一些关键设计思路应用到我的工作中，效果非常显著。让我觉得特别赞的是，作者还花了不少篇幅讲解了 VHDL 的一些进阶应用，比如如何进行高效的时序约束和代码优化，这对于我们这些追求极致性能的工程师来说，简直是福音。