FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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本書主要目的是讓初次接觸FPGA、VHDL的人能快速上手，並建立信心。內容由淺而深，循序漸進，區分為基礎篇（1~5章）與進階篇（6~12章）。

　　在基礎篇裏，以奠定VHDL的基礎與Quartus II的操控能力為目的，即使沒有FPGA實驗器，也能習得VHDL，作為進一步發展的根本。此篇包含：快速穿越Quartus II電路設計、組閤邏輯電路設計、時序邏輯電路設計、除頻電路與延時功能、副程式與零件庫等五章。

　　從第6章起為進階篇，內容逐步加深，包含：LED驅動電路與指撥開關、七節顯示器與鍵盤組、雙色16x16 LED陣列、LCD模組徹底研究、音樂播放電路、RS232驅動電路、步進馬達驅動電路等七章。各章皆為獨立內容，各有其代錶性的特色，以及從職場上傳迴來的專業考量與技巧。

　　第三版調整部分圖片效果，使內容呈現更加明顯易懂。

　　隨書附贈學習資料光碟，其中包括練習程式參考、試用版程式、學習參考資料，並提供習題解答，方便學生自行演練，也適閤自學讀者研讀。相信本書豐富的內容，絕對能帶給每一位讀者最大的收獲。
 

《現代嵌入式係統設計與實踐：基於ARM Cortex-M微控製器》 深入解析下一代嵌入式係統的開發藍圖 書籍定位： 本書旨在為電子工程、計算機科學專業學生、初中級嵌入式係統工程師以及希望深入瞭解現代微控製器架構和實時操作係統應用的專業人士提供一本全麵、深入且極具實踐指導意義的參考書。它不再局限於傳統硬件描述語言的應用層麵，而是著眼於當前嵌入式領域最核心的驅動力——高性能、低功耗的片上係統（SoC）及其軟件生態。 核心內容概述： 本書聚焦於當前工業界和學術界廣泛采用的基於ARM Cortex-M係列內核的微控製器平颱，提供一套完整的從硬件選型、底層驅動開發到復雜實時操作係統（RTOS）集成的設計方法論。全書共分五大部分，結構清晰，理論與實踐緊密結閤。 --- 第一部分：Cortex-M內核架構與工具鏈基礎 (約300頁) 本部分首先為讀者打下堅實的理論基礎，深入剖析當前主流的Cortex-M內核（包括M0/M0+, M3, M4, M7等）在指令集、流水綫、中斷處理機製（NVIC）上的差異與優勢。 1.1 微控製器硬件體係結構深度解析： 詳細闡述ARMv7-M和ARMv8-M架構的關鍵特性，如內存保護單元（MPU）的作用、總綫矩陣（如AHB/APB）的仲裁機製，以及低功耗模式（Sleep, Stop, Standby）的精確功耗管理策略。我們將使用行業標準的參考手冊作為藍本，輔以實際芯片（如STM32係列、NXP LPC係列）的寄存器級描述。 1.2 高效的開發與調試環境構建： 介紹交叉編譯工具鏈（GCC for ARM）的配置與優化，重點講解集成開發環境（IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code + PlatformIO）的高級特性，特彆是啓動文件（Startup Code）的編寫與理解。調試部分將詳盡介紹JTAG/SWD接口的工作原理，以及使用邏輯分析儀和示波器進行時序分析和信號完整性驗證的方法。 1.3 底層固件的初始化與驅動框架： 涵蓋啓動序列的每一個步驟，包括嚮量錶重定位、係統時鍾樹的配置與PLL鎖定機製。驅動開發將遵循“HAL/LL”分層思想，講解如何編寫可移植的、與具體硬件平颱解耦的通用驅動程序框架，例如通用異步收發器（UART）和定時器（Timer）的高級應用，包括輸入捕獲、PWM生成與死區控製。 --- 第二部分：係統級外設的精確控製與高級接口 (約400頁) 本部分側重於復雜係統接口和數據吞吐量的優化，這是現代嵌入式産品實現功能差異化的關鍵。 2.1 直接內存訪問（DMA）的高效利用： 係統性地講解DMA控製器的結構，包括請求源、目標、傳輸模式（循環、單次、突發）和優先級設置。通過具體的案例，如ADC多通道同步采集與數據流嚮Flash/RAM，以及SPI/I2C總綫上的大批量數據傳輸，演示如何將CPU從繁重的數據搬運工作中解放齣來，實現真正的並行處理。 2.2 高速數據總綫與外部存儲器接口： 深入探討FSMC（Flexible Static Memory Controller）或其等效接口，用於連接外部SRAM、NOR/NAND Flash，重點分析存儲器時序圖的配置和片選信號的邏輯。此外，還將介紹SD/MMC卡接口的初始化流程、FAT文件係統的移植與應用。 2.3 模擬前端與傳感器融閤： 詳述高精度模數轉換器（ADC）的校準技術（如工廠校準參數的應用），噪聲抑製方法，以及過采樣/平均濾波的軟件實現。同時，介紹SPI/I2C/One-Wire等串行總綫在連接MEMS傳感器、EEPROM和實時時鍾（RTC）時的最佳實踐，包括多設備仲裁和數據包校驗機製。 --- 第三部分：實時操作係統（RTOS）的原理與應用 (約450頁) 將操作係統理論與嵌入式實踐相結閤，是實現復雜任務調度的核心。本書采用FreeRTOS作為主要教學平颱，輔以對其他RTOS的對比分析。 3.1 RTOS核心機製的深入剖析： 詳細解釋任務（Task）的概念、上下文切換（Context Switching）的底層匯編實現（尤其關注中斷返迴點），以及係統節拍（Tick）的産生與管理。分析優先級繼承、優先級天花闆等避免優先級反轉的同步機製。 3.2 任務間通信與資源同步： 全麵覆蓋信號量（Semaphore）、互斥鎖（Mutex）、消息隊列（Queue）和事件標誌組（Event Group）的應用場景。通過設計一個多生産者-多消費者模型，展示如何正確使用這些同步原語，避免死鎖和競態條件。 3.3 內存管理與低延遲中斷服務程序（ISR）： 探討RTOS中的堆內存管理策略（如Fixed-Size Block List, Heap_4等）及其對碎片化的影響。重點區分ISR與任務處理函數的界限，講解如何通過Deferred Interrupt Processing（延遲中斷處理）模式，確保ISR的執行時間極短，從而維護係統的實時性。 3.4 實時性能的度量與優化： 介紹如何使用RTOS自帶的Trace功能或專用的分析工具來度量任務切換延遲、中斷延遲（Latency）和抖動（Jitter）。講解如何根據性能分析結果，調整任務優先級、棧大小或中斷優先級，以滿足嚴格的時效性要求。 --- 第四部分：嵌入式網絡通信與互聯 (約250頁) 本部分關注現代嵌入式設備如何接入互聯網和局域網，實現數據交換與遠程控製。 4.1 TCP/IP協議棧的移植與定製： 以LwIP或μC/TCP-IP為例，講解如何將其高效地移植到Cortex-M平颱上，包括網卡驅動的編寫和中斷迴調機製的實現。深入探討Socket編程模型，以及UDP和TCP在嵌入式環境下的資源消耗差異。 4.2 嵌入式安全通信： 介紹TLS/SSL協議的基本握手流程，以及在資源受限的微控製器上實現輕量級加密（如mbedTLS的裁剪使用）。探討安全啓動（Secure Boot）的基本概念，以及如何保護固件和密鑰。 4.3 工業與物聯網（IoT）通信協議： 重點講解MQTT協議在資源受限設備上的應用，包括QoS等級的選擇和心跳機製的設置。同時，對CAN總綫在汽車電子和工業控製中的應用進行實例分析，包括報文過濾和錯誤處理。 --- 第五部分：係統級設計方法與持續集成 (約150頁) 強調現代軟件工程方法論在嵌入式項目中的應用，以提高代碼質量和項目可維護性。 5.1 狀態機設計與模塊化編程： 教授如何使用UML狀態圖來清晰地設計復雜的設備行為邏輯，並將邏輯映射為C語言的有限狀態機（FSM）結構。倡導模塊化、接口清晰的代碼組織方式，便於團隊協作和版本迭代。 5.2 單元測試與自動化構建： 介紹GoogleTest或Ceptest等框架在嵌入式軟件中的應用，側重於如何模擬硬件依賴（Mocking）以實現驅動層的獨立測試。講解使用CMake或Makefile進行自動化構建的流程，以及如何集成靜態代碼分析工具（如PC-Lint, Clang-Tidy）到開發流程中，確保代碼符閤MISRA C等行業規範。 5.3 固件空中升級（OTA）機製的實現： 詳細設計一個安全可靠的OTA更新方案，包括 Bootloader 的設計、雙備份分區（A/B Slot）策略的應用，以及固件完整性校驗機製，確保設備在更新失敗時仍能安全迴滾。 適用讀者： 緻力於嵌入式係統前沿開發的高校師生。 尋求從傳統單片機（如51/AVR）平颱升級到32位高性能微控製器的工程師。 負責工業控製、物聯網設備、消費電子産品嵌入式軟件架構的研發人員。 本書特色： 本書所有代碼示例均基於主流開源工具鏈和真實硬件平颱驗證，注重“為什麼”和“如何做”的深度結閤，旨在培養讀者獨立分析和解決復雜嵌入式係統問題的能力，而不僅僅是API的簡單調用。

第一章 快速穿越Quartus II電路設計
第二章 組閤邏輯電路設計
第三章 時序邏輯電路設計
第四章 除頻電路與延時功能
第五章 副程式與零件庫
第六章 LED驅動電路與指撥開關
第七章 七節顯示器與鍵盤組
第八章 雙色16x16 LED陣列
第九章 LCD模組徹底研究
第十章 音樂播放電路
第十一章 RS232驅動電路
第十二章 步進馬達驅動電路

※隨書光碟目錄
1.全書教學投影片檔
2.全書PDF檔
3.練習程式參考（含習題解答）
4.試用版程式
5.參考資料
 

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這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》對我來說，就像是打開瞭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。這本書的齣現，正好填補瞭這個空白。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，解釋瞭為什麼要這樣寫，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，它解釋瞭如何選擇、配置和整閤廠商提供的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，雖然學到瞭很多，但效率確實不高。看瞭這本書之後，我纔意識到善用IP核的重要性，並且學會瞭如何更有效地與它們互動。光碟裡麵的學習資源，我也花瞭不少時間去研究，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的架構有瞭更深的認識，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】》真是讓我挖到寶瞭！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。這本書的齣版，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，它並沒有隻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，再到輸齣結果的驗證，每一個環節都講解得非常細緻。而且，作者似乎很瞭解初學者的痛點，總是能適時地補充一些「為什麼要這樣做」的解釋，而不是直接給齣「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，裡麵的模擬工具和原始碼，更是大大提升瞭學習效率。我花瞭好幾個晚上，跟著光碟裡麵的教學，把書中的範例操作瞭一遍，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☆☆☆☆☆

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，因為市麵上太多「聽起來很厲害」但實際上內容不夠紮實的書瞭。然而，這一次我真的選對瞭！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、綜閤佈局，每一個環節都涵蓋在內，並且給齣瞭非常實用的建議。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，解釋瞭為什麼需要DFT，以及一些基本的DFT技術，這讓我對整個設計的可靠性有瞭全新的認識。光碟裡麵的那些仿真測試平颱，我也嘗試著用瞭一下，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，真的遠超齣瞭書本身的價格。

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，聽瞭半天都抓不到重點。這本《FPGA設計實務（第三版）【附學習光碟】》恰恰好就拿捏住瞭那個微妙的平衡點。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瞭一些修改和測試，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，都展示瞭如何用清晰的狀態機來管理。這讓我對整個設計流程有瞭更宏觀的理解。

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，可能就會導緻整個係統崩潰。這本書花瞭相當大的篇幅，用圖文並茂的方式，解釋瞭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，產品要量產瞭，卻在最後的時序收斂上卡瞭很久，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，它裡麵的範例，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。光碟裡麵的配套工具，我也嘗試著用瞭一下，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麵，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。