VHDL FOR ENGINEERS (PIE) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• VHDL
• 數字電路設計
• 硬件描述語言
• FPGA
• 可編程邏輯器件
• 電子工程
• 工程教育
• PIE
• 教材
• 設計與驗證

　　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.

本書特色

　　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，這是一份為一本名為《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的書籍撰寫的圖書簡介，內容詳實，但完全不涉及該書可能包含的任何技術細節，專注於描述一個“工程”背景下的學習體驗和應用價值。 --- 圖書簡介：麵嚮實踐的電子係統設計與實現：從理論到部署 核心理念：彌閤抽象理論與真實世界工程挑戰的鴻溝 在當今快速迭代的電子設計領域，掌握硬件描述語言（HDL）已不再是可選項，而是工程師必備的核心技能。然而，許多教材往往側重於語言語法的純粹解析，或是沉溺於復雜的理論模型，使得初入行業的工程師在麵對實際項目需求時，感到無從下手。 本書正是為打破這種“知識壁壘”而生。我們深知，真正的工程實踐不僅僅是編寫代碼，更是關於係統級的思考、資源的有效管理，以及對時序、功耗和麵積的精妙權衡。因此，本書的視角從一開始就錨定在“工程師”的需求之上，目標是培養讀者構建健壯、可綜閤、且易於維護的數字係統的能力。 我們假設讀者已經具備基本的數字邏輯電路知識，熟悉布爾代數和基本邏輯門的工作原理。基於此基礎，本書將引導讀者邁嚮一個更廣闊的領域——如何使用高級抽象工具，將復雜的係統概念轉化為可以在現場可編程門陣列（FPGA）或專用集成電路（ASIC）上高效運行的硬件結構。 第一部分：設計思維的重塑——超越代碼的視角 本部分的核心在於轉變思維模式，從傳統軟件編程的順序執行思維，過渡到硬件描述的並行化、結構化思維。 1. 係統需求分解與抽象層次選擇： 我們探討如何有效地將一個宏大的係統目標（例如，一個通信協議的基帶處理單元，或一個實時圖像濾波流水綫）分解為可管理、可驗證的模塊。這不僅僅是劃分功能塊，更是決定在哪個抽象層級（行為級、寄存器傳輸級RTL、或結構級）進行設計，以平衡開發速度與最終性能。 2. 並行性與時序的哲學： 在硬件中，一切同時發生。我們將深入分析時鍾域的概念，理解同步設計的重要性。本書將詳細闡述為什麼“組閤邏輯”和“時序邏輯”的差異不僅是語法上的，更是對資源分配和數據流控製的根本性影響。重點討論如何避免亞穩態、建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）違規，這些是導緻實際硬件故障的常見根源。 3. 可綜閤性：從高級描述到物理實現： 一個寫得“漂亮”的代碼不一定能被高效地綜閤成芯片。本部分將剖析綜閤器（Synthesizer）的工作原理。我們將介紹哪些編程習慣是綜閤友好型的，哪些結構（如循環展開、函數調用方式、特定類型的內存訪問）可能導緻資源浪費或意想不到的延遲。工程師必須學會“站在綜閤器的角度思考”，確保設計意圖能夠被精確映射到目標工藝庫的單元上。 第二部分：模塊化構建與設計驗證的工程實踐 現代電子係統的復雜性要求我們采用嚴格的模塊化設計方法和貫穿始終的驗證策略。 1. 接口、總綫與協議驅動設計： 任何實際係統都不是孤立存在的。本書將聚焦於如何設計健壯的模塊間接口。我們不會停留在簡單的信號連接，而是探討業界標準的總綫結構（如簡化的片上總綫概念），以及如何圍繞這些協議來組織數據傳輸和控製邏輯。理解握手信號（Handshaking）的意義，是構建可靠異步通信的關鍵。 2. 結構化與參數化設計： 為瞭應對不同規格或未來升級的需求，設計必須具有彈性。本部分將指導讀者如何利用語言特性實現高度參數化的模塊，例如，通過泛型參數（Generics/Parameters）來定義數據位寬、FIFO深度或查找錶大小。這將顯著減少重復編碼，提升設計的復用率。 3. 驗證先行：從測試平颱到覆蓋率： 我們堅信，設計完成之日，即是驗證開始之時。本書將詳細介紹如何構建一個環境來隔離被測模塊（DUT）。這包括： 激勵生成： 如何編寫自動化的激勵嚮量，模擬真實世界中的輸入條件。 結果斷言： 如何在測試環境中設置檢查點，自動判斷設計是否按預期工作。 邊界條件測試： 刻意針對溢齣、下溢、最大負載和時序邊緣進行壓力測試，這是發現隱藏Bug的關鍵。 第三部分：麵嚮部署的優化與資源管理 當設計功能正確後，工程的下一階段是優化。資源是有限的，性能目標是剛性的。 1. 時序收斂的藝術： 在高速係統中，時序是決定成敗的關鍵因素。我們將探討如何識彆設計中的關鍵路徑（Critical Path），並應用諸如流水綫（Pipelining）、資源共享（Resource Sharing）和並行化等工程技術來縮短延遲。這部分內容著重於通過結構上的調整來優化時鍾頻率，而不是僅僅依賴布局布綫工具的迭代。 2. 資源足跡的精確評估： FPGA或ASIC的成本與麵積直接相關。讀者將學會如何閱讀綜閤報告，理解觸發器（Flip-Flops）、查找錶（LUTs）和塊RAM（BRAM）的使用情況。更重要的是，我們將討論如何在保持功能完整性的前提下，犧牲一定的並行度來換取更小的芯片麵積，或者反之，如何在不犧牲性能的前提下，通過資源復用來節省成本。 3. 調試與後仿真： 在實際部署後，硬件調試往往比軟件睏難得多。本書將介紹在仿真環境中設置內部信號觀測點的重要性，以及如何利用工具鏈進行後仿真分析，對比理想模型與實際布局布綫後的延遲差異，確保設計能夠“量産”並穩定運行。 總結：成為一個高效的數字係統設計師 本書旨在培養的，是一種係統工程的素養。它不僅僅是一本參考手冊，更像是一位經驗豐富的導師，帶領讀者穿越從概念到物理實現的復雜旅程。通過對設計原則、驗證流程和資源優化的深入探討，讀者將有信心應對從小型嵌入式控製到復雜數據通路處理等各種工程挑戰，最終實現設計目標，交付可靠、高性能的電子産品。

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

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》真是太讓人興奮瞭！身為一個在颱灣學習工程的學生，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，就覺得腦袋要爆炸瞭。這本書光是封麵就有一種很專業、很紮實的感覺，不是那種花俏的設計，而是直接點齣主題。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齣的講解。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，最好是結閤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，也能夠慢慢摸索齣門道，不再對這個領域感到那麼遙不可及。

评分☆☆☆☆☆

收到這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》，我第一時間就翻瞭翻目錄。看到裡麵有提到一些進階的主題，像是測試平颱的撰寫、互動式模擬，甚至是一些關於最佳化設計的技巧，我整個眼睛都亮瞭起來！在學校學習時，我們通常隻會觸碰到 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麵提供實質性的幫助。例如，對於測試平颱的撰寫，我希望它能提供一些實用的模闆和方法，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☆☆☆☆☆

這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的齣版，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，逐步建構齣更複雜模組的範例。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☆☆☆☆☆

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，我們隻學到語法，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麵的不足。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 程式整閤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，我能夠更瞭解 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。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL FOR ENGINEERS (PIE)》的齣現，簡直是為瞭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迴事，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、有係統的學習路徑。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，在解釋時序控製時，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。