数位逻辑设计：使用VHDL(第三版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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*从数位基本原理的介绍到日常生活的简单设计、应用，有系统且深入浅出的解说，让初学者建立一完整的数位逻辑设计基础。
　　*以布林代数、卡诺图、组合逻辑、和序向逻辑等理论，教导读者设计小型逻辑电路。
　　*包含组合逻辑和序向逻辑元件的现成商用IC，方便读者以现成IC来设计逻辑电路。
　　*包含组合逻辑和序向逻辑的VHDL程式范例，方便读者以自订元件来设计逻辑电路。

　　最新第三版：

　　*除了修订内容外，并在第5~11章新增逻辑元件的VHDL程式，让读者学习逻辑电路时，可以比对传统的逻辑元件与VHDL程式。
　　*增加「专案做中学」以VHDL程式实作逻辑电路的应用。如此读者学完之后，对于小逻辑电路则可直接使用逻辑元件来设计，对于中大型逻辑电路则可使用VHDL程式来实现。

现代数字系统设计与实现：基于FPGA与高级硬件描述语言（HDL） 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字逻辑设计与实现框架，重点聚焦于现代系统级设计方法、先进的硬件描述语言（HDL）应用，以及基于现场可编程门阵列（FPGA）的实际工程实践。内容涵盖从基础的布尔代数和组合逻辑电路分析，到复杂的时序逻辑系统构建，并延伸至高级的系统级集成、验证与优化策略。 本书的结构设计旨在搭建一座理论深度与工程实践之间的桥梁，确保读者不仅理解底层硬件的工作原理，还能熟练掌握当前行业主流的开发流程和工具链。 --- 第一部分：数字系统基础与逻辑理论的深度重塑 本部分内容旨在巩固读者对数字系统基石的理解，但将视角提升到现代设计所需的抽象层次。 1. 基础代数与逻辑优化： 回顾并深入探讨布尔代数的基本公理、德摩根定律及卡诺图（K-map）在高维空间中的应用限制。引入Quine-McCluskey方法作为大规模逻辑函数优化的理论基础。着重分析逻辑函数的冗余与竞争现象，为后续的硬件实现提供最简化的逻辑表达式。 2. 组合逻辑电路的精确建模： 详细分析多路复用器（MUX）、译码器、编码器等基本门电路的结构与功能。重点讲解如何使用这些标准组件快速构建复杂的功能模块，如全加器、乘法器、ALU的基本结构。探讨亚稳态（Metastability）在组合电路中潜在的非理想行为，以及如何通过设计冗余来缓解其影响。 3. 时序逻辑与状态机设计： 深入探讨锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop）的工作原理，特别是主从结构和边沿触发机制的差异。详细剖析同步时序逻辑的设计，包括D触发器、JK触发器、T触发器的状态转移特性。构建有限状态机（FSM）是本部分的重点，包括米利（Mealy）型和穆尔（Moore）型的建模、状态图的绘制、状态编码（如自然码、格雷码、独热码）对电路资源和速度的影响分析。讨论如何设计无竞争、无空翻的时序系统。 --- 第二部分：高级硬件描述语言（HDL）的应用与精进 本部分将侧重于使用现代HDL语言（非特指VHDL，而是涵盖行业通用语法和建模范式）进行高效、可综合的代码编写。 4. HDL结构化编程与并发性： 介绍HDL的基本结构（实体、架构/模块、过程）。重点讲解并发赋值与顺序赋值在综合过程中的区别与应用场景。深入分析`always`块（或等效结构）的敏感列表设计，避免因敏感列表不完整导致的仿真与综合不匹配问题。强调设计应聚焦于硬件行为的描述，而非软件流程的模拟。 5. 数据路径与控制逻辑的分解： 指导读者如何将一个复杂的系统功能（如数据处理流水线）分解为清晰的数据路径（Datapath）和控制单元（Control Unit）。详细展示如何使用HDL语言描述算术运算单元（如带进位传播的加法器或CORDIC算法的初步描述）。讨论如何使用生成（Generate）结构来参数化和实例化重复的逻辑块。 6. 抽象级别建模：行为级与寄存器传输级（RTL）： 区分行为级（Behavioral）、数据流级（Dataflow）和RTL三种抽象层次的代码风格。强调在现代ASIC/FPGA设计中，RTL是黄金标准。通过实例讲解如何将高级算法（如FIR滤波器）从数学描述无缝转换为可综合的RTL代码。探讨使用函数和任务时的注意事项，特别是在涉及时序逻辑时的限制。 --- 第三部分：FPGA架构、综合与布局布线原理 本部分深入FPGA的内部结构，解释设计流程如何映射到实际的硬件资源上。 7. FPGA内部资源剖析： 详细介绍现代FPGA的核心组件：查找表（LUT）、触发器（Flip-Flop）、块RAM（BRAM）、数字信号处理（DSP）单元以及配置逻辑块（CLB/Slice）。分析不同资源对设计性能（如时序、功耗）的影响。探讨如何通过代码结构优化，引导综合工具有效利用专用资源（如BRAM用于存储器，DSP用于乘法累加）。 8. 综合与静态时序分析（STA）： 深入讲解综合器的作用——将HDL代码转换为门级网表的过程。重点分析综合过程中发生的优化操作，如逻辑门的合并、消除冗余逻辑。随后，详细介绍静态时序分析（STA）的基础知识：建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、时钟偏移（Clock Skew）和时钟抖动（Jitter）。讲解如何解读时序报告中的负时序裕量（Negative Slack）并进行设计修正。 9. 布局布线与时钟树综合（CTS）： 介绍布局布线阶段如何将逻辑映射到具体的物理单元上。重点讨论时钟网络的设计：为什么需要时钟树综合（CTS），以及如何确保低偏斜（Skew）的时钟分配。讨论I/O约束（如输入/输出延迟）对系统接口性能的重要性。 --- 第四部分：系统级集成、验证与先进主题 本部分关注将单个模块集成到完整系统中，并确保其正确性和性能的工程实践。 10. 系统级交互与总线协议： 介绍数字系统中常见的接口标准和片上总线协议（如AXI Lite、简单的握手协议）。展示如何使用HDL代码实现这些协议的状态机和数据打包/解包逻辑。强调接口设计的鲁棒性（Error Handling）。 11. 验证方法学与仿真驱动开发： 强调“设计即代码，验证即工程”的理念。介绍硬件仿真环境的搭建，包括测试平台（Testbench）的设计。讲解激励生成、响应检查、覆盖率分析（如行覆盖率、条件覆盖率）。讨论使用硬件验证语言（如SystemVerilog的验证扩展）进行更高级别仿真的趋势，尽管侧重于传统HDL仿真。 12. 低功耗设计与功耗估算： 探讨在FPGA和ASIC设计中降低功耗的策略。包括时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）的技术原理，以及如何通过RTL设计来辅助实现这些低功耗技术。介绍基于资源使用率和切换频率的初步功耗估算方法。 本书通过理论讲解、大量实例代码和实际的FPGA实现流程指导，培养读者从概念到物理实现的完整数字系统设计能力。

ch01 数位系统导论
ch02 数位系统与数码
ch03 布林代数与逻辑闸
ch04 布林代数化简
ch05 组合逻辑电路
ch06 算术与逻辑运算电路设计
ch07 常用组合逻辑电路设计
ch08 正反器电路
ch09 序向逻辑电路设计
ch10 常用计数器电路设计
ch11 常用暂存器电路设计
ch12 专案作中学

 

序

　　数位逻辑不只是电子、电机、资工科系学生必修的科目，或电子与电机工程师设计数位逻辑电路的基础理论，它也是一般人认识数位电子产品(如数字钟、计算机、电脑、数位音响、数位电视...等) 的基本知识。本书不仅教导读者认识与使用数位元件，更介绍如何将数位与逻辑的理论转换成实际的电路，所以它不仅适相关科系学生研读，也适合想了解数位逻辑原理的读者阅读。

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这本书《数位逻辑设计：使用VHDL (第三版)》简直是给我打开了新世界的大门！我之前对VHDL一直有点畏惧，觉得它很复杂，学起来会很吃力。但这本书完全打破了我的这种刻板印象。作者的讲解风格非常独特，他用一种非常亲切和循序渐进的方式，把VHDL的知识点一点点地灌输给我。书中的例子都设计得非常巧妙，能够清晰地展示VHDL的各种功能和应用。我尤其喜欢书中关于如何优化VHDL代码，使其更高效、更易于综合的部分，这对于真正掌握VHDL设计非常有帮助。而且，书的排版也做得非常好，图文并茂，阅读起来一点都不费力。我常常会在阅读完一个章节后，立刻动手去尝试书中的例子，通过实践来加深理解。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老师，耐心地引导着我一步步深入数位逻辑设计的殿堂。我感觉自己不再是那个对VHDL一知半解的初学者，而是能够自信地运用VHDL进行设计的工程师了！

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坦白说，我买过很多关于数位逻辑设计的书籍，但《数位逻辑设计：使用VHDL (第三版)》是我最喜欢的一本！它的内容组织方式非常巧妙，让我在学习的过程中总能有一种“原来如此”的豁然开朗。书的开篇并没有直接深入VHDL，而是先从数位逻辑的基础概念入手，并且用非常清晰易懂的图示和例子来解释，这对于我这样的初学者来说，打下了非常坚实的基础。当进入VHDL的部分，作者的讲解方式更是让人眼前一亮。他不是简单地罗列语法，而是通过大量的实际设计案例，逐步引导读者理解VHDL的各种特性和应用。我特别喜欢书里关于如何使用VHDL进行行为级建模、数据流建模和结构级建模的讲解，让我能够根据不同的需求选择合适的建模方式。而且，书中对时序逻辑和状态机的讲解也特别透彻，通过一系列精心设计的例子，让我能够深刻理解如何用VHDL来描述和实现这些复杂的电路。这本书不仅是理论知识的传授，更是在培养读者的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

这本《数位逻辑设计：使用VHDL (第三版)》绝对是改变了我对数位逻辑学习看法的教科书！我之前接触过一些数位逻辑的书，但总觉得它们要么过于理论化，要么就是VHDL部分讲解得不够深入，让我学起来很吃力。这本书完全不同，它在理论和实践之间找到了一个绝佳的平衡点。作者在讲解数位逻辑的基本原理时，会用非常生动形象的比喻，把那些抽象的概念变得容易理解，比如在讲解状态机的时候，他会用生活中的例子来类比，让我一下子就抓住了核心。更重要的是，它对VHDL的讲解非常系统和全面，从最基本的语法结构到高级的应用技巧，都覆盖得很到位。我尤其欣赏书中对仿真和时序分析的讲解，这部分内容在很多书中都被一笔带<bos>，但在这本书里却得到了充分的重视，让我明白了为什么仿真如此重要，以及如何在设计中考虑时序问题。而且，它还介绍了一些常见的数位逻辑设计流程和工具的使用，这对于准备进入工业界的朋友来说，非常有价值。这本书的深度和广度都非常出色，让我感觉自己不仅仅是在学习一门技术，更是在学习一种工程思维。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我当初买这本《数位逻辑设计：使用VHDL (第三版)》纯粹是因为课程需要，没抱太大的期望，没想到它给我带来了这么大的惊喜！这本书的优点真的很多，最让我印象深刻的是它对VHDL语言的讲解，简直是手把手教学的典范。作者没有直接丢一大堆语法规则给你，而是循序渐进地引导，从最基本的信号、变量、进程开始，一步步教你如何用VHDL来建模和仿真。书中大量的代码示例都非常实用，而且都经过了验证，可以直接拿来参考，甚至可以稍作修改就能用到自己的项目中。我特别喜欢它在介绍各种逻辑元件时，会同时给出其HDL描述，这种对照学习的方式，让我更容易理解代码和电路之间的关系。而且，作者的写作风格非常接地气，用词浅白易懂，避免了很多晦涩难懂的专业术语，即使是像我这样刚接触数位逻辑不久的学生，也能轻松跟上他的思路。更值得一提的是，书中穿插的“思考题”和“实战练习”真的是点睛之笔，能有效地巩固所学知识，并且锻炼解决问题的能力。总的来说，这绝对是一本非常适合初学者入门，并且能够帮助读者扎实掌握数位逻辑设计和VHDL技能的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本《数位逻辑设计：使用VHDL (第三版)》真的是我数位逻辑学习路上的神队友！原本以为VHDL会是天书，没想到作者的讲解方式就像在跟老朋友聊天一样，把那些抽象的概念拆解得清清楚楚，一点都不枯燥。书里头的例子都非常贴近实际应用，不是那种纸上谈兵的东西，看得出作者花了很多心思去编排，从最基础的门电路、组合逻辑，到后面更复杂的序向逻辑、状态机，每一步都衔接得顺畅自然。特别是他讲到如何用VHDL来描述电路行为时，那种逻辑清晰、条理分明的讲解，让我瞬间茅塞顿开。不像我之前看的其他教材，讲到最后总是让人一头雾水，这本书是真的让我能“懂” VHDL，不只是会写几行代码，而是真正理解背后的设计理念。而且，这本书的排版也很舒服，文字大小、段落间距都刚刚好，看久了眼睛也不会觉得累。还有，它的一些图示都画得非常精美，把复杂的电路图表现得一目了然，这点对初学者来说简直是福音。我常常会把书放在手边，遇到问题时翻一翻，总能找到解决的线索，有时候甚至会有“原来是这样！”的惊喜感。绝对是值得推荐给所有对数位逻辑设计有兴趣的朋友们！