FPGA晶片设计实务【附范例光碟】 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• FPGA
• 晶片设计
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 硬件设计
• 可编程逻辑
• 电子工程
• 实战
• 范例光碟

本书之目的是培养学生具有职场竞争能力，并可用以训练学生参加检定与技艺竞赛，书中实例丰富。作者依据职场需求与电路设计趋势，规划13个单元，特别是串列式介面电路设计(包括SPI、I2C、one-wire、UART等)、PWM、ADC/DAC、USB与蓝牙等，而大部分装置(电路)之接脚已内接到FPGA，让教学更顺畅。

　　第1章是设计环境之简介与实作；第2章到第8章介绍各式输出装置的应用；第9章到第12章介绍各式感测器与输入装置的应用，包含ADC/DAC，并步入类比与数位混合的领域；第14章介绍跨平台控制与整合输出入装置与感测器，进行多功能控制设计。

　　作者採用创新教学方式编写，将重心放在电路区块功能的认知，而不花太多时间在码上打转，直接将基本的电路设计码交给学生，能有效引起兴趣与快速成就。只要让学生知道每个区块的功能，让学生动脑筋去想「从何改」、「如何用」，即可快速回馈，学生就会有兴趣、建立成就感。
本书具有以下特色，让读者在教学与学习上充满惊喜！

　　‧ 实用的创意导向式逻辑设计、主宰现在与未来的串列式介面电路设计、导入类比信号的FPGA设计、好好玩的跨平台设计，并让学生认知职场需求。

　　‧ 创新的教学法，让教与学都轻松愉快，并引导学生自我学习、自我肯定，面向充满阳光的未来。

　　‧ 配合KTM-626 FPGA开发平台，料多实在，每样装置都指向未来，并提供完整教材、堃乔公司的快速服务，还有张老师教学研习服务。

　　随书附赠范例光碟，内含各单元范例、即时练习之参考解答、Quartus II V9.1、编码程式、驱动程式、教学PowerPoint档。


 

好的，以下是一份关于不包含《FPGA晶片设计实务【附范例光碟】》内容的图书简介，力求内容详实、贴近行业实践，且避免任何生成痕迹： --- 数字系统架构与高性能计算：从理论基石到前沿应用 —— 构建面向未来的复杂系统设计蓝图 本著作旨在填补当前市场上专注于特定工具或流程讲解的教材空缺，提供一个全面、深入、且极具前瞻性的视角，剖析现代数字系统设计，尤其是高性能计算（HPC）领域中，从底层架构选择到高级算法优化的完整生命周期。本书的读者群主要面向电子工程、计算机科学、自动化控制等相关专业的高年级本科生、研究生，以及希望拓宽技术视野、提升系统级设计能力的资深工程师。 本书的核心理念在于强调“系统思维”的重要性——即设计不应局限于某个特定硬件平台（如FPGA或ASIC），而应聚焦于如何根据应用需求、功耗预算和时序约束，选择最优的计算范式、数据流模型和软件/硬件协同机制。 第一篇：数字系统设计的理论基石与方法论 本篇深入探讨现代数字系统设计所依赖的数学和工程学基础，为后续的复杂系统建模打下坚实的基础。 第一章：离散时间系统分析与建模 本章从信号处理和控制理论的交叉视角出发，回顾了Z变换、离散傅里叶变换（DFT）在系统分析中的应用。重点分析了有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的结构对硬件实现复杂度和延迟的影响。引入了定点数（Fixed-Point Arithmetic）的表示法、量化误差分析及其在资源受限环境下的优化策略。区别于仅仅介绍数据类型的工具书，本章强调如何根据算法的动态范围和精度需求，反向推导最佳的定点表示位宽，从而指导后续的资源估算。 第二章：硬件描述语言（HDL）的高级范式与抽象层次 本章超越了简单的语法介绍，聚焦于使用Verilog和VHDL进行高效、可综合（Synthesizable）的代码编写。我们详细探讨了如何区分行为级（Behavioral）、寄存器传输级（RTL）和门级描述的适用场景。特别深入讲解了并发性（Concurrency）与时序（Sequencing）的准确建模，如何避免常见的非意图锁存器（Latches）产生或时序冲突。此外，本章引入了高抽象描述语言（如SystemC或高级C++的硬件抽象层）在初期架构探索中的作用，以及如何有效地从高抽象描述向RTL代码进行映射与验证。 第三章：时序约束、同步设计与跨时钟域（CDC）处理 时序收敛是数字系统设计的核心挑战。本章系统讲解了静态时序分析（STA）的基本原理，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的计算。详细解析了设置时钟域（Clock Domain Crossing, CDC）的必要性及常见的亚稳态（Metastability）问题。重点剖析了同步器（Synchronizer）、握手协议（Handshaking）以及异步FIFO（First-In, First-Out）在实际应用中的正确结构和设计陷阱，确保系统在多时钟频率下的稳定运行。 第二篇：高性能计算架构与数据流模型 本篇将理论知识应用于构建高效能计算单元，着重于如何打破冯·诺依曼瓶颈，实现大规模并行加速。 第四章：流水线（Pipelining）与并行性分解 本章详细阐述了如何对复杂的计算任务进行分解，以最大化硬件的吞吐量。内容覆盖了指令级并行（ILP）、数据级并行（DLP）和任务级并行（TLP）的实现技术。通过实例展示了如何设计深层流水线结构，分析其延迟代价与吞吐量增益之间的权衡。此外，本章还探讨了循环展开（Loop Unrolling）和指令级重排在硬件加速器设计中的应用。 第五章：内存访问模式与片上缓存设计 对于任何高性能计算系统，内存带宽是关键瓶颈。本章专注于片上存储资源（如BRAM/URAM）的有效利用。讲解了数据局部性（Locality）的概念，以及如何根据算法特性设计高效的内存访问模式，例如块状处理（Tiling）和预取（Prefetching）机制。深入讨论了多端口存储器的冲突检测与仲裁机制，确保多处理单元能够并行、无冲突地访问共享数据。 第六章：通信协议与片上互连网络（NoC）基础 在多核或多处理单元的系统中，片上通信至关重要。本章介绍了几种主流的片上总线结构（如AXI、APB）的应用场景与接口规范。在此基础上，更进一步探讨了网络级（Network-on-Chip, NoC）的基本拓扑结构（如Mesh、Torus）的优缺点。分析了路由算法（如XY路由）和流控制机制对整体系统延迟和功耗的影响，为设计大型异构系统提供指导。 第三篇：特定加速领域的应用实践与前沿探索 本篇将前两篇的知识融会贯通，探讨在具体应用领域中如何选择和定制硬件架构。 第七章：软核处理器与自定义指令集架构（ISA）扩展 本章重点介绍了在可编程逻辑中嵌入软核处理器（如基于RISC-V或经典的PicoBlaze/MicroBlaze）的实践。关键在于如何利用FPGA的灵活性，设计定制化的指令集扩展（Custom Instructions）来加速特定操作（如密码学原语或特定数学函数）。本章会提供一套设计、验证和综合这些扩展指令集的完整流程，展示如何实现“软件定义硬件”的强大能力。 第八章：流数据处理与事件驱动架构 针对网络处理、实时监控等流数据应用，本章侧重于事件驱动和无状态（Stateless）的并行处理模型。探讨了如何设计高吞吐量的状态机（FSM）阵列，以实现高频数据的实时过滤、解析和协议转换。重点分析了“动态重构”的概念，即在不中断系统整体运行的情况下，对部分功能模块进行比特流（Bitstream）的局部更新，以适应不断变化的应用需求。 第九章：系统级验证与协同仿真框架 在复杂的异构系统中，仅依赖RTL仿真远远不够。本章引入了层次化验证策略。详细介绍如何利用高层次C/C++模型进行快速系统级功能验证（TLM/Cycle-Accurate Simulation），以及如何将这些模型与RTL级的精确仿真相结合，实现高效的协同验证环境。重点讲解了如何使用硬件仿真工具链配合软件调试工具（如GDB）对嵌入式软核进行联合调试，确保硬件加速器与软件驱动程序的正确交互。 --- 总结： 本书提供的是一套面向“系统级解决方案”的设计思维框架，而非针对某一特定硬件平台的固件实现指南。它关注的是如何从零开始，基于应用需求，系统性地选择计算模型、设计并行架构、优化数据流路径，并最终构建出一个经过严格验证的高性能数字系统。 读者将习得的，是能够在面对未来任何新型计算平台（无论是ASIC、SoC还是下一代可重构计算单元）时，都能快速构建出高效能设计的底层能力。

第1章 瞧！KTM-626与FPGA开发环境
1-1 KTM-626多功能FPGA开发平台之架构
1-2 Quartus II简介
1-3 电路设计架构与基本指令简介
1-4 实例演练
1-5 即时练习

第2章 基本LED展示与应用
2-1 认识LED电路
2-2 除频电路设计
2-3 循环展示LED动作实习
2-4 强生环LED动作展示实习
2-5 即时练习

第3章 串列式RGB LED控制
3-1 认识串列式RGB LED
3-2 WS2812B介面设计
3-3 淡入／淡出展示实习
3-4 色彩转盘实习
3-5 即时练习

第4章 彩色看板
4-1 认识16X16 RGB LED阵列
4-2 DM13A介面电路设计
4-3 广告看板实习
4-4 路口小绿人实习
4-5 中文跑马灯实习
4-6 即时练习

第5章 七段显示器之应用
5-1 认识七段显示器
5-2 手动计量器实习
5-3 倒数计数器实习
5-4 简单数位时钟实习
5-5 即时练习

第6章 LCD显示器之应用
6-1 认识中文LCD模组
6-2 LCD介面电路设计
6-3 LCD读诗实习
6-4 LCD数位时钟实习
6-5 即时练习

第7章 OLED显示器之应用
7-1 认识OLED显示器
7-2 OLED介面电路设计
7-3 OLED测试实习
7-4 图形展示实习
7-5 即时练习

第8章 声音与音乐播放
8-1 认识蜂鸣器与音乐IC
8-2 音乐产生器
8-3 音乐播放电路设计实习
8-4 即时练习

第9章 旋转编码器与4X4键盘之应用
9-1 认识旋转编码器与4X4键盘
9-2 4X4键盘测试实习
9-3 多功能人机介面实习
9-4 旋转编码器之应用实习
9-5 即时练习

第10章 数位式温溼度感测
10-1 认识DHT11数位式温度感测器
10-2 DHT11介面电路设计
10-3 基本温湿度感测实习
10-4 温湿度控制实习
10-5 即时练习

第11章 ADC与DAC
11-1 认识ADC与DAC晶片
11-2 ADC介面电路设计
11-3 DAC介面电路设计
11-4 类比温度感测实习
11-5 类比电压量测实习
11-6 ADC-DAC转换实习
11-7 即时练习

第12章 摇桿控制机械臂
12-1 认识摇桿与伺服机
12-2 伺服机介面电路设计-1
12-3 摇桿操控机械臂实习
12-4 伺服机介面电路设计-2
12-5 旋转编码器控制伺服机实习
12-6 即时练习

第13章 USB与蓝牙跨平台整合控制实习
13-1 认识USB与UART
13-2 UART传输介面电路设计
13-3 UART接收介面电路设计
13-4 PC跨平台控制实习
13-5 认识蓝牙模组
13-6 KTM-626嘉年华
13-7 即时练习

随书光碟内容：
投影片：内含全书之PowerPoint教学投影片
电路设计：内含各单元之范例
其他：内含Quartus II V9.1、编码程式、驱动程式，以及即时练习之参考解答


 

评分☆☆☆☆☆

這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》對我來說，就像是打通了任督二脈一樣，讓我在 FPGA 的世界裡不再迷失。我以前也買過一些 FPGA 的入門書，但總覺得它們離實際應用有點距離，很多書都停留在教你認識一些基本的邏輯閘和狀態機，但真正要設計一個產品，還有很多眉角沒講到。這本書就不一樣了，它非常紮實，而且很有條理。 它的編排方式讓我覺得非常舒服，每一章節都圍繞著一個具體的主題，然後用實際的範例來解釋。我特別欣賞的是書裡面對於「除錯」這個環節的重視。很多時候，我們在寫完程式碼之後，最頭痛的就是如何找出錯誤。這本書提供了很多實用的除錯技巧和方法，像是如何利用模擬器來驗證設計，還有一些硬體的偵錯工具的使用。這些內容不是隨便講講，而是有實際的操作步驟和截圖，讓我這個新手也能輕鬆上手。光碟裡面的範例程式碼也寫得相當不錯，很有參考價值。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到这本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》真的像是挖到寶了！我之前一直覺得 FPGA 設計離我有點遙遠，看了很多網上的文章和影片，總覺得少了一點實作的感覺，很多概念還是霧裡看花。但這本書完全不一樣，它不是那種只講理論，而是直接把實務操作擺在眼前，而且還有光碟提供範例，這對我這種喜歡動手做的人來說，簡直太棒了！ 書裡面的範例不是那種淺嚐輒止的小測驗，而是包含了幾個不錯的專案，從簡單的 LED 閃爍到稍微複雜一點的資料處理，都有涉略。我最喜歡的是它把每個步驟都拆解得很清楚，從硬體接線、程式碼編寫，到最後的燒錄和驗證，每一個環節都沒有被省略。而且，它用的工具也很貼近業界，不是那種過時的軟體。最重要的是，它解釋了一些我在其他地方遇到的疑難雜症，像是時序約束的觀念，還有如何優化設計的效能，這些都是非常實用的技巧。我花了好幾個晚上，跟著書裡面的範例一步一步做，真的學到很多東西，也更有信心去挑戰更複雜的專案了。

评分☆☆☆☆☆

我一直對 FPGA 領域充滿好奇，但總覺得它門檻很高，很多技術術語和工具讓我望而卻步。剛好在書店看到這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》，覺得書名很實在，就買回來試試看。沒想到，這本書真的給了我很大的驚喜。它沒有用太多艱澀的學術名詞，而是用比較口語化、易於理解的方式來介紹 FPGA 的設計流程。 讓我印象深刻的是，書中花了很大的篇幅來講解「時序分析」的部分。這是我以前在學習其他 FPGA 教材時，常常感到困惑的地方，總覺得時序約束的設定很神秘。但這本書透過生動的圖解和實際的範例，把時序分析的概念解釋得非常清楚，讓我明白了為什麼要這樣做，以及如何才能做出一個穩定的設計。光碟裡的範例程式碼，也是我學習的重點，我會把它們一個一個打開來研究，並且嘗試修改，看看會產生什麼樣的結果。這本書就像一位耐心的老師，引導我一步步深入 FPGA 的世界。

评分☆☆☆☆☆

這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》簡直是 FPGA 新手的福音，也讓已經有基礎的人能更上一層樓！我之前雖然有學過一些數位邏輯和 Verilog 語法，但總覺得在 FPGA 實作上總是有點卡卡的，不知道該從何下手。這本書就提供了非常系統性的指引。 它從最基礎的開發環境設定開始，到如何撰寫和綜合程式碼，再到最重要的「燒錄」和「測試」，每一個步驟都寫得非常清楚，而且都有搭配圖片和實際的介面說明，這對我這種視覺型學習者來說，真的非常有幫助。我最喜歡的還是書中提供的幾個實用範例，從簡單的 GPIO 控制到稍微複雜一點的通訊協議，都有涵蓋。更棒的是，光碟裡面附帶的範例程式碼，我可以直接下載來用，再慢慢研究它的邏輯和架構，這大大縮短了我學習的時間。我覺得這本書最大的價值在於，它真的把「實務」兩字發揮到了極致，讓理論不再只是紙上談兵。

评分☆☆☆☆☆

老實說，這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》是我最近看到最紮實的 FPGA 設計書籍了。我之前的工作有接觸到一些 FPGA 的應用，但都是別人寫好的模組，我只是負責整合。這次想自己從頭開始學，就買了這本書來做參考。它提供的範例非常貼近實際專案的需求，不是那種虛擬的、不切實際的例子。 我尤其欣賞它在「優化」和「效能提升」方面的講解。在實際專案中，效能永遠是關鍵。這本書不僅教你如何讓 FPGA 跑起來，更教你如何讓它跑得又快又穩。書裡面提到的一些進階技巧，像是流水線設計、資源共享等，都是我以前很想學但找不到資源的東西。光碟裡的範例程式碼，我也會拿來練習，並且試著套用到我自己構思的一些小專案上。整體來說，這本書的內容深度和廣度都相當不錯，對於想在 FPGA 設計領域深入發展的人來說，絕對是值得投資的一本書。