FPGA设计实务（第三版）【附学习光碟】 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• FPGA
• 设计
• 实务
• 第三版
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 可编程逻辑
• 硬件设计
• 电子工程
• 学习资料
• 开发工具

本书主要目的是让初次接触FPGA、VHDL的人能快速上手，并建立信心。内容由浅而深，循序渐进，区分为基础篇（1~5章）与进阶篇（6~12章）。

　　在基础篇里，以奠定VHDL的基础与Quartus II的操控能力为目的，即使没有FPGA实验器，也能习得VHDL，作为进一步发展的根本。此篇包含：快速穿越Quartus II电路设计、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、除频电路与延时功能、副程式与零件库等五章。

　　从第6章起为进阶篇，内容逐步加深，包含：LED驱动电路与指拨开关、七节显示器与键盘组、双色16x16 LED阵列、LCD模组彻底研究、音乐播放电路、RS232驱动电路、步进马达驱动电路等七章。各章皆为独立内容，各有其代表性的特色，以及从职场上传回来的专业考量与技巧。

　　第三版调整部分图片效果，使内容呈现更加明显易懂。

　　随书附赠学习资料光碟，其中包括练习程式参考、试用版程式、学习参考资料，并提供习题解答，方便学生自行演练，也适合自学读者研读。相信本书丰富的内容，绝对能带给每一位读者最大的收获。
 

《现代嵌入式系统设计与实践：基于ARM Cortex-M微控制器》 深入解析下一代嵌入式系统的开发蓝图 书籍定位： 本书旨在为电子工程、计算机科学专业学生、初中级嵌入式系统工程师以及希望深入了解现代微控制器架构和实时操作系统应用的专业人士提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考书。它不再局限于传统硬件描述语言的应用层面，而是着眼于当前嵌入式领域最核心的驱动力——高性能、低功耗的片上系统（SoC）及其软件生态。 核心内容概述： 本书聚焦于当前工业界和学术界广泛采用的基于ARM Cortex-M系列内核的微控制器平台，提供一套完整的从硬件选型、底层驱动开发到复杂实时操作系统（RTOS）集成的设计方法论。全书共分五大部分，结构清晰，理论与实践紧密结合。 --- 第一部分：Cortex-M内核架构与工具链基础 (约300页) 本部分首先为读者打下坚实的理论基础，深入剖析当前主流的Cortex-M内核（包括M0/M0+, M3, M4, M7等）在指令集、流水线、中断处理机制（NVIC）上的差异与优势。 1.1 微控制器硬件体系结构深度解析： 详细阐述ARMv7-M和ARMv8-M架构的关键特性，如内存保护单元（MPU）的作用、总线矩阵（如AHB/APB）的仲裁机制，以及低功耗模式（Sleep, Stop, Standby）的精确功耗管理策略。我们将使用行业标准的参考手册作为蓝本，辅以实际芯片（如STM32系列、NXP LPC系列）的寄存器级描述。 1.2 高效的开发与调试环境构建： 介绍交叉编译工具链（GCC for ARM）的配置与优化，重点讲解集成开发环境（IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code + PlatformIO）的高级特性，特别是启动文件（Startup Code）的编写与理解。调试部分将详尽介绍JTAG/SWD接口的工作原理，以及使用逻辑分析仪和示波器进行时序分析和信号完整性验证的方法。 1.3 底层固件的初始化与驱动框架： 涵盖启动序列的每一个步骤，包括向量表重定位、系统时钟树的配置与PLL锁定机制。驱动开发将遵循“HAL/LL”分层思想，讲解如何编写可移植的、与具体硬件平台解耦的通用驱动程序框架，例如通用异步收发器（UART）和定时器（Timer）的高级应用，包括输入捕获、PWM生成与死区控制。 --- 第二部分：系统级外设的精确控制与高级接口 (约400页) 本部分侧重于复杂系统接口和数据吞吐量的优化，这是现代嵌入式产品实现功能差异化的关键。 2.1 直接内存访问（DMA）的高效利用： 系统性地讲解DMA控制器的结构，包括请求源、目标、传输模式（循环、单次、突发）和优先级设置。通过具体的案例，如ADC多通道同步采集与数据流向Flash/RAM，以及SPI/I2C总线上的大批量数据传输，演示如何将CPU从繁重的数据搬运工作中解放出来，实现真正的并行处理。 2.2 高速数据总线与外部存储器接口： 深入探讨FSMC（Flexible Static Memory Controller）或其等效接口，用于连接外部SRAM、NOR/NAND Flash，重点分析存储器时序图的配置和片选信号的逻辑。此外，还将介绍SD/MMC卡接口的初始化流程、FAT文件系统的移植与应用。 2.3 模拟前端与传感器融合： 详述高精度模数转换器（ADC）的校准技术（如工厂校准参数的应用），噪声抑制方法，以及过采样/平均滤波的软件实现。同时，介绍SPI/I2C/One-Wire等串行总线在连接MEMS传感器、EEPROM和实时时钟（RTC）时的最佳实践，包括多设备仲裁和数据包校验机制。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）的原理与应用 (约450页) 将操作系统理论与嵌入式实践相结合，是实现复杂任务调度的核心。本书采用FreeRTOS作为主要教学平台，辅以对其他RTOS的对比分析。 3.1 RTOS核心机制的深入剖析： 详细解释任务（Task）的概念、上下文切换（Context Switching）的底层汇编实现（尤其关注中断返回点），以及系统节拍（Tick）的产生与管理。分析优先级继承、优先级天花板等避免优先级反转的同步机制。 3.2 任务间通信与资源同步： 全面覆盖信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Queue）和事件标志组（Event Group）的应用场景。通过设计一个多生产者-多消费者模型，展示如何正确使用这些同步原语，避免死锁和竞态条件。 3.3 内存管理与低延迟中断服务程序（ISR）： 探讨RTOS中的堆内存管理策略（如Fixed-Size Block List, Heap_4等）及其对碎片化的影响。重点区分ISR与任务处理函数的界限，讲解如何通过Deferred Interrupt Processing（延迟中断处理）模式，确保ISR的执行时间极短，从而维护系统的实时性。 3.4 实时性能的度量与优化： 介绍如何使用RTOS自带的Trace功能或专用的分析工具来度量任务切换延迟、中断延迟（Latency）和抖动（Jitter）。讲解如何根据性能分析结果，调整任务优先级、栈大小或中断优先级，以满足严格的时效性要求。 --- 第四部分：嵌入式网络通信与互联 (约250页) 本部分关注现代嵌入式设备如何接入互联网和局域网，实现数据交换与远程控制。 4.1 TCP/IP协议栈的移植与定制： 以LwIP或μC/TCP-IP为例，讲解如何将其高效地移植到Cortex-M平台上，包括网卡驱动的编写和中断回调机制的实现。深入探讨Socket编程模型，以及UDP和TCP在嵌入式环境下的资源消耗差异。 4.2 嵌入式安全通信： 介绍TLS/SSL协议的基本握手流程，以及在资源受限的微控制器上实现轻量级加密（如mbedTLS的裁剪使用）。探讨安全启动（Secure Boot）的基本概念，以及如何保护固件和密钥。 4.3 工业与物联网（IoT）通信协议： 重点讲解MQTT协议在资源受限设备上的应用，包括QoS等级的选择和心跳机制的设置。同时，对CAN总线在汽车电子和工业控制中的应用进行实例分析，包括报文过滤和错误处理。 --- 第五部分：系统级设计方法与持续集成 (约150页) 强调现代软件工程方法论在嵌入式项目中的应用，以提高代码质量和项目可维护性。 5.1 状态机设计与模块化编程： 教授如何使用UML状态图来清晰地设计复杂的设备行为逻辑，并将逻辑映射为C语言的有限状态机（FSM）结构。倡导模块化、接口清晰的代码组织方式，便于团队协作和版本迭代。 5.2 单元测试与自动化构建： 介绍GoogleTest或Ceptest等框架在嵌入式软件中的应用，侧重于如何模拟硬件依赖（Mocking）以实现驱动层的独立测试。讲解使用CMake或Makefile进行自动化构建的流程，以及如何集成静态代码分析工具（如PC-Lint, Clang-Tidy）到开发流程中，确保代码符合MISRA C等行业规范。 5.3 固件空中升级（OTA）机制的实现： 详细设计一个安全可靠的OTA更新方案，包括 Bootloader 的设计、双备份分区（A/B Slot）策略的应用，以及固件完整性校验机制，确保设备在更新失败时仍能安全回滚。 适用读者： 致力于嵌入式系统前沿开发的高校师生。 寻求从传统单片机（如51/AVR）平台升级到32位高性能微控制器的工程师。 负责工业控制、物联网设备、消费电子产品嵌入式软件架构的研发人员。 本书特色： 本书所有代码示例均基于主流开源工具链和真实硬件平台验证，注重“为什么”和“如何做”的深度结合，旨在培养读者独立分析和解决复杂嵌入式系统问题的能力，而不仅仅是API的简单调用。

第一章 快速穿越Quartus II电路设计
第二章 组合逻辑电路设计
第三章 时序逻辑电路设计
第四章 除频电路与延时功能
第五章 副程式与零件库
第六章 LED驱动电路与指拨开关
第七章 七节显示器与键盘组
第八章 双色16x16 LED阵列
第九章 LCD模组彻底研究
第十章 音乐播放电路
第十一章 RS232驱动电路
第十二章 步进马达驱动电路

※随书光碟目录
1.全书教学投影片档
2.全书PDF档
3.练习程式参考（含习题解答）
4.试用版程式
5.参考资料
 

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我購買這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》的時候，心裡是帶著一點點的懷疑的，因為市面上太多「聽起來很厲害」但實際上內容不夠紮實的書了。然而，這一次我真的選對了！它不是那種一味地講述技術細節，而是非常注重「設計流程」的講解。從需求分析、模組劃分、HDL編寫、仿真驗證，到時序約束、綜合佈局，每一個環節都涵蓋在內，並且給出了非常實用的建議。我尤其讚賞書中關於「可測試性設計（DFT）」的討論。這是一個在業界非常重要，但在學術界常常被忽略的環節。作者用淺顯易懂的方式，解釋了為什麼需要DFT，以及一些基本的DFT技術，這讓我對整個設計的可靠性有了全新的認識。光碟裡面的那些仿真測試平台，我也嘗試著用了一下，它們能幫助我們模擬各種異常情況，從而提前發現潛在的問題。書中的語言非常精練，但又不失親切感，讀起來不會有壓力。而且，它不是那種一次性的閱讀材料，很多地方我會反覆去查閱，每次都有新的體會。這本書的價值，真的遠超出了書本身的價格。

评分☆☆☆☆☆

這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》對我來說，就像是打開了一個全新的學習大門。我之前在學校學過一些數位邏輯和硬體描述語言，但總覺得離實際的FPGA開發還有點距離，像是隔著一層紗。這本書的出現，正好填補了這個空白。它非常紮實地從最基礎的Verilog HDL語法開始，但重點不是讓你背下語法，而是教你如何用HDL去「思考」硬體。書中有大量的程式碼範例，每一個範例都配套有詳細的說明，解釋了為什麼要這樣寫，以及這樣寫會帶來什麼樣的硬體實現。我最喜歡的是關於「IP核」應用的章節，它解釋了如何選擇、配置和整合廠商提供的IP核，這對於加速開發流程非常關鍵。我之前做專案的時候，總是習慣自己從頭寫起，雖然學到了很多，但效率確實不高。看了這本書之後，我才意識到善用IP核的重要性，並且學會了如何更有效地與它們互動。光碟裡面的學習資源，我也花了不少時間去研究，那些預先寫好的模組，可以直接拿來測試，非常方便。它也讓我對FPGA的架構有了更深的認識，例如資源的利用、功耗的考量等等，這些都是以前比較忽略的部分。

评分☆☆☆☆☆

喔，這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》真是讓我挖到寶了！從大學時代接觸FPGA，到現在工作上偶爾會用到，總覺得自己好像一直停留在「大概知道」的階段，離「精通」還差得遠。這本書的出版，簡直是雪中送炭！它的排版設計很舒服，條理清晰，從最基礎的概念講起，不會讓你覺得一開始就霧裡看花。最讓我印象深刻的是，它並沒有只是羅列一堆枯燥的指令或參數，而是透過許多實際的設計範例，把抽象的理論具象化。像是那個關於影像處理的章節，我以前一直覺得FPGA做這些很難，但書裡一步一步帶我走，從輸入訊號的處理，到核心的邏輯實現，再到輸出結果的驗證，每一個環節都講解得非常細緻。而且，作者似乎很了解初學者的痛點，總是能適時地補充一些「為什麼要這樣做」的解釋，而不是直接給出「怎麼做」的答案，這讓我能夠真正理解背後的原理。搭配那片學習光碟，裡面的模擬工具和原始碼，更是大大提升了學習效率。我花了好幾個晚上，跟著光碟裡面的教學，把書中的範例操作了一遍，那種從程式碼到硬體實現的成就感，真是難以言喻。真的，如果你對FPGA有興趣，或者正在為專案苦惱，這本書絕對值得你投資。

评分☆☆☆☆☆

當我第一次翻開這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》，心裡其實沒有抱太大的期待，畢竟坊間的FPGA書籍，要嘛太學術，要嘛太基礎，很少有能兼顧實務操作和理論深度的。但這本書卻讓我驚喜連連！它最吸引我的地方，就是對「時序」的講解。很多時候，FPGA設計中最讓人頭痛的就是時序問題，一個不小心的延遲，可能就會導致整個系統崩潰。這本書花了相當大的篇幅，用圖文並茂的方式，解釋了各種時序約束的設定，以及如何透過佈局佈線來優化時序。我曾經有一個專案，產品要量產了，卻在最後的時序收斂上卡了很久，那種壓力真是讓人快要抓狂。如果當時有這本書，我想我能更快地找到問題的根源。而且，它裡面的範例，很多都來自實際的應用場景，比如高速資料傳輸、低功耗設計等等，這些都是我們在工程實務中經常會遇到的問題。光碟裡面的配套工具，我也嘗試著用了一下，雖然有些功能我還沒完全掌握，但它提供的仿真波形和偵錯介面，確實能幫助我們更深入地理解設計的行為。總之，這本書不是那種讓你讀完就忘的書，它會在你心中種下一顆種子，讓你對FPGA的理解更上一層樓。

评分☆☆☆☆☆

說真的，我這幾年看過的電子工程類的書籍也不算少，有些寫得真的是「乾貨滿滿」，但就是讀起來讓人頭昏腦脹；有些則是「軟綿綿」的，聽了半天都抓不到重點。這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》恰恰好就拿捏住了那個微妙的平衡點。它沒有那種「我什麼都懂，所以我就這樣寫」的傲慢，而是像一位經驗豐富的前輩，耐心地引導你一步一步進入FPGA的世界。我特別喜歡它在處理一些進階主題時的切入點，比如動態重構，這在很多書裡可能就是點到為止，但這裡卻把它拆解成幾個小模組，用不同的應用場景來解釋它的優勢和實現方式。我之前接手過一個需要即時調變的專案，當時就卡在如何有效率地在FPGA上實現這個功能，如果早點看到這本書，大概就能省下不少摸索的時間。光碟裡提供的那些範例程式碼，我都下載下來，針對我自己的專案做了一些修改和測試，發現它的架構設計很通用，稍微調整一下就能套用。最重要的是，它教會我一種「思考FPGA設計」的模式，而不是死記硬背。例如，它強調「狀態機」的設計，用不同的角度去分析，從簡單的計數器到複雜的通訊協定，都展示了如何用清晰的狀態機來管理。這讓我對整個設計流程有了更宏觀的理解。