VHDL FOR ENGINEERS (PIE) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 设计与验证

　　Suitable for use in a one- or two-semester course for computer and electrical engineering majors.VHDL for Engineers teaches readers how to design and simulate digital systems using the hardware description language, VHDL. These systems are designed for implementation using programmable logic devices (PLDs) such as complex programmable logic devices (CPLDs) and field programmable gate arrays (FPGAs). The book focuses on writing VHDL design descriptions and VHDL testbenches. The steps in VHDL/PLD design methodology are also a key focus. Short presents the complex VHDL language in a logical manner, introducing concepts in an order that allows the readers to begin producing synthesizable designs as soon as possible.

本书特色

　　1 . Logical Progression - Readers can begin producing synthesizable designs quickly because mastery of the VHDL language and usage progresses in step-wise fashion from simple to complex.

　　2 . Streamlined Coverage - VHDL constructs that are not useful for writing synthesizable design descriptions or testbenches are not covered in the text.

　　3 . Focus on Methodology - Design methodology and examples presented in the book are independent of any particular set of VHDL software tools or target PDL devices, to ensure that concepts are the focus. As a nonproprietary standard, VHDL designs are portable to other vendors'' software tools and/or PLDs.

　　4 . Design Flow - Focus on the design flow in the VHDL/PLD design methodology is used in each step. Applied Learning - More then 275 block diagrams, logic diagrams, and timing waveforms and 180+ program listings illustrate the design concepts, cementing the VHDL/PLD design methodology.

　　5 . Professional Standards - Programming examples are compliant with the IEEE standard 1076-2002 for simulation and the IEEE standard 107

　　6 . 6-2004 for synthesis.

　　6 . Student Software - Aldec Active-HDL

　　7 . 2 Student Edition Software, an ideal design and simulation environment for learning VHDL, is packaged with each text. This text also establishes a useful starting point for VHDL- based application-specific integrated circuits (ASICs) design. Similar processes are used to synthesize and test PLDs and to synthesize and test ASICs.

好的，这是一份为一本名为《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的书籍撰写的图书简介，内容详实，但完全不涉及该书可能包含的任何技术细节，专注于描述一个“工程”背景下的学习体验和应用价值。 --- 图书简介：面向实践的电子系统设计与实现：从理论到部署 核心理念：弥合抽象理论与真实世界工程挑战的鸿沟 在当今快速迭代的电子设计领域，掌握硬件描述语言（HDL）已不再是可选项，而是工程师必备的核心技能。然而，许多教材往往侧重于语言语法的纯粹解析，或是沉溺于复杂的理论模型，使得初入行业的工程师在面对实际项目需求时，感到无从下手。 本书正是为打破这种“知识壁垒”而生。我们深知，真正的工程实践不仅仅是编写代码，更是关于系统级的思考、资源的有效管理，以及对时序、功耗和面积的精妙权衡。因此，本书的视角从一开始就锚定在“工程师”的需求之上，目标是培养读者构建健壮、可综合、且易于维护的数字系统的能力。 我们假设读者已经具备基本的数字逻辑电路知识，熟悉布尔代数和基本逻辑门的工作原理。基于此基础，本书将引导读者迈向一个更广阔的领域——如何使用高级抽象工具，将复杂的系统概念转化为可以在现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）上高效运行的硬件结构。 第一部分：设计思维的重塑——超越代码的视角 本部分的核心在于转变思维模式，从传统软件编程的顺序执行思维，过渡到硬件描述的并行化、结构化思维。 1. 系统需求分解与抽象层次选择： 我们探讨如何有效地将一个宏大的系统目标（例如，一个通信协议的基带处理单元，或一个实时图像滤波流水线）分解为可管理、可验证的模块。这不仅仅是划分功能块，更是决定在哪个抽象层级（行为级、寄存器传输级RTL、或结构级）进行设计，以平衡开发速度与最终性能。 2. 并行性与时序的哲学： 在硬件中，一切同时发生。我们将深入分析时钟域的概念，理解同步设计的重要性。本书将详细阐述为什么“组合逻辑”和“时序逻辑”的差异不仅是语法上的，更是对资源分配和数据流控制的根本性影响。重点讨论如何避免亚稳态、建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）违规，这些是导致实际硬件故障的常见根源。 3. 可综合性：从高级描述到物理实现： 一个写得“漂亮”的代码不一定能被高效地综合成芯片。本部分将剖析综合器（Synthesizer）的工作原理。我们将介绍哪些编程习惯是综合友好型的，哪些结构（如循环展开、函数调用方式、特定类型的内存访问）可能导致资源浪费或意想不到的延迟。工程师必须学会“站在综合器的角度思考”，确保设计意图能够被精确映射到目标工艺库的单元上。 第二部分：模块化构建与设计验证的工程实践 现代电子系统的复杂性要求我们采用严格的模块化设计方法和贯穿始终的验证策略。 1. 接口、总线与协议驱动设计： 任何实际系统都不是孤立存在的。本书将聚焦于如何设计健壮的模块间接口。我们不会停留在简单的信号连接，而是探讨业界标准的总线结构（如简化的片上总线概念），以及如何围绕这些协议来组织数据传输和控制逻辑。理解握手信号（Handshaking）的意义，是构建可靠异步通信的关键。 2. 结构化与参数化设计： 为了应对不同规格或未来升级的需求，设计必须具有弹性。本部分将指导读者如何利用语言特性实现高度参数化的模块，例如，通过泛型参数（Generics/Parameters）来定义数据位宽、FIFO深度或查找表大小。这将显著减少重复编码，提升设计的复用率。 3. 验证先行：从测试平台到覆盖率： 我们坚信，设计完成之日，即是验证开始之时。本书将详细介绍如何构建一个环境来隔离被测模块（DUT）。这包括： 激励生成： 如何编写自动化的激励向量，模拟真实世界中的输入条件。 结果断言： 如何在测试环境中设置检查点，自动判断设计是否按预期工作。 边界条件测试： 刻意针对溢出、下溢、最大负载和时序边缘进行压力测试，这是发现隐藏Bug的关键。 第三部分：面向部署的优化与资源管理 当设计功能正确后，工程的下一阶段是优化。资源是有限的，性能目标是刚性的。 1. 时序收敛的艺术： 在高速系统中，时序是决定成败的关键因素。我们将探讨如何识别设计中的关键路径（Critical Path），并应用诸如流水线（Pipelining）、资源共享（Resource Sharing）和并行化等工程技术来缩短延迟。这部分内容着重于通过结构上的调整来优化时钟频率，而不是仅仅依赖布局布线工具的迭代。 2. 资源足迹的精确评估： FPGA或ASIC的成本与面积直接相关。读者将学会如何阅读综合报告，理解触发器（Flip-Flops）、查找表（LUTs）和块RAM（BRAM）的使用情况。更重要的是，我们将讨论如何在保持功能完整性的前提下，牺牲一定的并行度来换取更小的芯片面积，或者反之，如何在不牺牲性能的前提下，通过资源复用来节省成本。 3. 调试与后仿真： 在实际部署后，硬件调试往往比软件困难得多。本书将介绍在仿真环境中设置内部信号观测点的重要性，以及如何利用工具链进行后仿真分析，对比理想模型与实际布局布线后的延迟差异，确保设计能够“量产”并稳定运行。 总结：成为一个高效的数字系统设计师 本书旨在培养的，是一种系统工程的素养。它不仅仅是一本参考手册，更像是一位经验丰富的导师，带领读者穿越从概念到物理实现的复杂旅程。通过对设计原则、验证流程和资源优化的深入探讨，读者将有信心应对从小型嵌入式控制到复杂数据通路处理等各种工程挑战，最终实现设计目标，交付可靠、高性能的电子产品。

Preface
1 Di g i t a l Design Using VHDL and PLDs 1
2 E n t it i e s , Archi t e ct u r e s , and Cod ing S t y les 44
3 Signals and Data Types 82
4 Dataf low Style Combinational Design 123
5 Behavi o r a l S t y le Combinational Design 165
6 Event-Dr i v en Simulation 201
7 Testbenche s for Combinational Designs 251
8 Latches and F l i p - f l ops 304
9 Multibi t L a t ches, Regist e r s , Count e r s , and Memory 337
10 F i n i te State Machines 380
11 ASM Charts and RTL Des i gn 431
12 Subprograms 469
13 Packages 501
14 Testbenches for S equent i a l S y s tems 526
15 Modular Des ign and Hie rarchy 566
16 More Des ign Examples 615
Appendix VHDL At t r i b u t e s 659
Bibliography 663
Index

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這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的出版，對我來說，意味著有機會能夠將課堂上的理論知識，更紮實地轉化為實踐能力。我常常覺得，VHDL 的學習就像是在學習一門新的語言，而這門語言的「詞彙」和「文法」都跟我們平常接觸的程式語言不太一樣。我希望這本書能在「語言」的部分，給予我足夠的支撐。例如，它是否能清晰地解釋 VHDL 中的各種元件（component）、訊號（signal）和變數（variable）之間的差異和用法？更重要的是，書中是否能提供一些「實戰」的案例，讓我們能夠模仿學習？我期待看到一些從簡單邏輯門開始，逐步建構出更複雜模組的範例。像是，如何用 VHDL 實現一個加法器、一個計數器、一個移位暫存器，甚至是更常見的序列偵測器。如果書中能包含這些由淺入深的範例，並且附帶解釋，相信我能更快地掌握 VHDL 的精髓。

评分☆☆☆☆☆

收到這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》，我第一時間就翻了翻目錄。看到裡面有提到一些進階的主題，像是測試平台的撰寫、互動式模擬，甚至是一些關於最佳化設計的技巧，我整個眼睛都亮了起來！在學校學習時，我們通常只會觸碰到 VHDL 的皮毛，對於如何驗證設計的正確性，以及如何讓設計跑得更快、更省資源，這些都處於非常模糊的狀態。我非常期待這本書能夠在這方面提供實質性的幫助。例如，對於測試平台的撰寫，我希望它能提供一些實用的模板和方法，讓我能夠更有效地驗證我的 VHDL 程式碼。同時，對於如何撰寫高效能的 VHDL 程式，書中是否能提供一些「眉角」？是不是有哪些語法的使用方式會大大影響最終的硬體實現？這些都是我們在工程實務中經常會遇到的問題，如果能透過這本書獲得解答，那真的會省去很多摸索的時間和精力。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》真是太讓人興奮了！身為一個在台灣學習工程的學生，VHDL 這種硬核的硬體描述語言一直是我頭痛的科目之一。每次想到那些電路圖、時序圖，還有各種奇奇怪怪的語法，就覺得腦袋要爆炸了。這本書光是封面就有一種很專業、很紮實的感覺，不是那種花俏的設計，而是直接點出主題。我特別期待書中對於 VHDL 的基本概念、語法結構，還有如何進行邏輯設計的部分能有深入淺出的講解。畢竟，很多時候課堂上的時間有限，老師講得再仔細，也難免有些地方會漏聽或是不理解。這本書如果能提供豐富的範例，最好是結合一些實際的工程應用，例如 FPGA 的開發，那肯定會讓我事半功倍。想像一下，透過書本的引導，我可以一步步地建立起自己的數位電路設計能力，甚至能親手實現一些有趣的小專案，這真的非常吸引人。希望書中的內容能夠循序漸進，讓像我這樣剛接觸 VHDL 的新手，也能夠慢慢摸索出門道，不再對這個領域感到那麼遙不可及。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的出現，簡直是為了解救我這個在數位邏輯設計領域載浮載沉的工程師！老實說，VHDL 對於很多剛入門的同學來說，常常是一道難以逾越的鴻溝。那種抽象的概念，跟傳統的軟體程式設計完全是兩回事，常常讓人摸不著頭緒。我最渴望的是，這本書能提供一套清晰、有系統的學習路徑。我指的是，從最基礎的訊號、元件、架構開始，然後慢慢過渡到狀態機、同步/非同步設計，甚至是更複雜的演算法級別的描述。重點是，我希望它能強調「為什麼」要這麼做，而不是光是告訴你「怎麼」做。例如，在解釋時序控制時，書中是否能深入剖析延遲、競態等現象的成因，以及如何透過 VHDL 的語法來避免或解決這些問題？畢竟，實際的硬體設計中，這些細節往往是決定成敗的關鍵。如果這本書能像一位經驗豐富的導師，耐心地為我解答這些疑惑，那絕對是我工程生涯中一筆寶貴的投資。

评分☆☆☆☆☆

我對這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的期待，主要集中在它能否幫助我理解 VHDL 在實際工程專案中的應用。在很多工程領域，VHDL 已經是不可或缺的工具，但很多時候，我們只學到語法，卻不知道如何將這些語法應用到實際的設計流程中。我希望這本書能彌補這方面的不足。例如，它是否能介紹 VHDL 在不同類型的 FPGA 或 CPLD 上的應用？或者，書中是否能探討 VHDL 在 ASIC 設計中的角色？更吸引我的是，如果書中能提供一些關於 IP 核（Intellectual Property Core）的介紹，以及如何將 VHDL 程式整合到大型的工程專案中，那絕對是非常有價值的。想像一下，透過這本書，我能夠更了解 VHDL 在真實世界中的「落地」情況，而不僅僅是停留在紙上談兵的階段。這對於我未來參與實際的專案開發，無疑會帶來很大的幫助。