数位逻辑设计与晶片实务（Verilog）（附范例程式光碟）（第三版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书主要为帮助初学者加深对Verilog语言的特性了解，进而利用它们设计出各种电子消费产品的控制电路等。本书将整个硬体描述语言依其特性与前后顺序编写成七个章节；第一章：介绍整个数位逻辑电路设计的发展过程，第二章：介绍Verilog语言能合成出逻辑电路的各种运算及讨论其优先顺序，第三章：叙述资料流描述与各种组合电路的设计，第四章：介绍行为模式叙述与各种序向电路的设计，第五章：介绍结构化、模组化的元件设计，第六章：介绍编译器指令的特性与使用方法，第七章：各种控制电路设计的电路与实例。本书适用于科大资工、电子及电机系「硬体描述语言实务(Verilog)」、「Verilog设计实务」课程使用。

本书特色

　　1.本书提供读者学习与了解Verilog的特性，进而完成设计各种电子产品的控制电路。
　　2.本书使用大量实验范例，使读者可以从设计过程得到相关实务经验与知识。
　　3.本书范例程式及习题解答皆附于光碟中，方便读者使用，学习也更有效率。
 

数字电路与系统设计基础（非《数位逻辑设计与晶片实务（Verilog）（附范例程式光碟）（第三版）》内容） 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字电路与系统设计基础知识体系，重点关注核心概念的理解、经典电路元件的工作原理以及现代电子系统设计方法学的初步构建。本书结构严谨，内容涵盖了从最基本的逻辑门操作到复杂组合与时序电路的搭建，为后续深入学习硬件描述语言（HDL）编程及实际晶片设计打下坚实的理论和实践基础。 --- 第一部分：数字系统基础与逻辑代数 本部分将读者带入数字世界的基石。我们首先探讨数字信号与模拟信号的根本区别，明确数字表示法（二进制、八进制、十六进制）在电子工程中的核心地位，并详细讲解位权、补码、溢出等关键概念。 1. 数字系统基础： 深入分析了数据如何在计算机和数字系统中被表示和存储。讨论了不同数字编码系统（如BCD码、格雷码）的特性、适用场景及其相互转换的方法。 2. 布尔代数与逻辑门： 这是理解所有数字电路的起点。详细阐述了布尔代数的基本公理、定理和定律（如德摩根定律、分配律）。基于这些代数规则，系统地介绍了基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的符号、真值表及其在物理实现上的基本考量。着重分析了万能门（NAND/NOR）的优越性及其在简化电路中的应用。 3. 组合逻辑电路化简： 重点介绍如何使用代数方法和图形方法（如卡诺图 K-Map）来简化布尔表达式。详细讲解了两位输入到多位输入的卡诺图的绘制与使用，包括如何处理“无关项”（Don't Cares）。随后，引入了更系统化的方法，如Quine-McCluskey方法，用于处理大量变量的情况，确保得到最小项表达式。 --- 第二部分：中等规模集成电路（MSI）与组合逻辑构建 在掌握了基本逻辑门和化简技巧后，本部分着眼于利用这些基本单元构建更复杂、具有特定功能的组合电路模块。 1. 组合功能模块的应用： 详细解析了数字系统中常见的组合功能模块的内部结构和工作原理，包括： 编码器（Encoders）和译码器（Decoders）： 分析了二进制到七段显示译码器的实现细节，并讨论了优先级编码器的设计考虑。 数据选择器（Multiplexers, MUX）： 阐述了多路选择器如何作为通用函数发生器（Universal Function Generator）来设计任意组合逻辑。 数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）： 讲解其作为数据路由开关的功能。 2. 加法器与算术逻辑单元（ALU）基础： 深入分析了数字运算的核心——加法电路。从半加器（Half Adder）到全加器（Full Adder）的推导，进而讲解了串行加法器和并行加法器（如先行进位加法器 Carry-Lookahead Adder）的结构与速度瓶颈，为理解ALU的设计奠定基础。 3. 比较器与数据转换： 讲解了数字比较器（Magnitude Comparator）的设计，用于判断两个二进制数的相对大小。同时，也初步探讨了数制转换器（如二进制转BCD）的设计思路。 --- 第三部分：时序逻辑电路与状态机设计 时序逻辑电路是构建存储、计数和控制系统的关键。本部分将引入时间的概念，分析电路的“记忆”能力。 1. 基本存储元件： 从最基础的锁存器（Latches）入手，特别是SR锁存器，详细分析其亚稳态（Metastability）问题。随后，过渡到同步电路的核心元件——触发器（Flip-Flops），重点讲解D触发器、JK触发器和T触发器的结构、特性以及对时钟信号（Clock）的敏感性。 2. 寄存器与移位寄存器： 讲解了如何将多个触发器并行连接构成寄存器，用于临时存储数据。深入分析了移位寄存器（Shift Registers）的串入/串出、并行入/并行出模式，及其在数据并行/串行转换中的重要作用。 3. 计数器设计： 详细介绍了异步（Ripple）计数器和同步计数器的工作方式、速度限制与设计方法。重点讲解了如何设计特定模数的计数器（Modulo-N Counters），以及如何使用触发器状态图来指导计数器的设计。 4. 有限状态机（FSM）理论： 引入了描述系统行为和控制流程的强大工具。详细讲解了Moore模型和Mealy模型的区别与联系。步骤化地展示了FSM的设计流程：从系统需求分析、状态图绘制、状态化简（消除冗余状态）到最终使用D触发器和组合逻辑实现电路。这部分内容是理解微处理器控制单元和复杂时序系统的基础。 --- 第四部分：存储器、半导体器件基础与系统接口 本部分将理论知识扩展到实际的电子系统组件，探讨数据持久化和底层硬件交互。 1. 存储器组织与类型： 概述了数字系统中不同类型的存储器，包括RAM（SRAM, DRAM）和ROM（Mask ROM, EPROM, Flash）。详细分析了存储器的地址解码、数据存取机制（读/写操作），以及它们在系统中的作用。 2. 逻辑家族概述（不涉及具体HDL实现细节）： 对主流的数字逻辑集成电路家族（如TTL和CMOS）进行比较性分析。重点讨论其关键电气特性，如扇出（Fan-out）、功耗、噪声容限和传播延迟，以帮助读者理解不同芯片在实际应用中的性能取舍。 3. 基本总线与接口概念： 初步介绍了数字系统之间如何通信。讨论了三态缓冲器（Tri-state buffers）的工作原理，以及它们如何实现共享总线结构。引入了数据传输的同步与异步握手概念。 --- 总结与展望： 本书旨在提供一个坚实、独立且全面的数字逻辑基础课程，涵盖了所有传统数字电路设计课程的核心内容，从布尔代数到同步状态机的完整构建流程。所教授的分析和设计方法论独立于任何特定的硬件描述语言工具链，侧重于理解“为什么”和“如何”设计，而非特定软件操作，为读者未来学习任何HDL语言（如VHDL, Verilog等）或从事更高级的系统级设计（如微处理器架构、ASIC/FPGA设计）做好充分的理论准备。

第一章 数位逻辑电路设计的沿革与实现；verilog的程式结构、资料型态、描述风格、识别字与保留字 1-1
1-1 数位逻辑电路设计的沿革 1-1
1-2 数位逻辑控制电路的实现方式 1-9
1-3 晶片规划方式 1-10
1-4 verilog硬体描述语言 1-12
1-5 晶片设计流程 1-14
1-6 verilog语言的程式结构 1-16
1-7 註解栏comment 1-19
1-8 连接埠port 1-19
1-9 资料型态data type 1-21
1-10 数值资料表示法 1-35
1-11 verilog语言的四种描述风格 1-38
1-12 识别字与保留字 1-43

第二章 可以用于电路合成的verilog运算 2-1
2-1 持续指定continuous assignment 2-1
2-2 算术运算arithmetic 2-6
2-3 移位运算shift 2-10
2-4 逻辑位元运算logical bitwise 2-12
2-5 逻辑精简运算logical reduction 2-15
2-6 关系运算relation 2-18
2-7 逻辑事件运算logical event 2-23
2-8 条件运算condition 2-26
2-9 连结与复制运算 2-32
2-10 verilog各种运算的优先顺序 2-36

第三章 资料流描述与组合电路 3-1
3-1 共时性与顺序性 3-1
3-2 以持续指定描述真值表 3-2
3-3 以条件叙述实现组合电路 3-6
3-4 结论 3-12

第四章 行为模式叙述与序向电路 4-1
4-1 顺序性与序向电路 4-1
4-2 always区块叙述 4-2
4-3 if叙述 4-7
4-4 case叙述 4-28
4-5 程序指定procedural assignment 4-42
4-6 各种计数器 4-47
4-7 各种移位与旋转暂存器 4-56
4-8 SN74xxx系列的晶片设计 4-60

第五章 元件、回圈、函数与任务 5-1
5-1 结构化与模组化 5-1
5-2 元件component 5-2
5-3 重复性叙述 5-12
5-4 函数function 5-21
5-5 任务task 5-25

第六章 编译器指令与状态机器 6-1
6-1 编译器指令compiler directives 6-1
6-2 Moore与Mealy状态机 6-17

第七章 各种控制电路设计与应用实例 7-1
7-1 LED显示控制电路篇 7-4
1. 多点输出除频电路 7-7
2. 精准 1Hz 频率产生器 7-11
3. 自动改变速度与方向的旋转移位控制电路 7-14
4. 速度可以改变的霹雳灯控制电路 7-19
5. 以建表方式的广告灯控制电路 7-23
6. 八种变化的广告灯控制电路 7-28
7-2 扫描式七段显示电路控制篇 7-35
1. 一个位数 BCD 上算计数显示电路 7-39
2. 两个位数 00～59 上算计数显示电路 7-45
3. 六个位数时、分、秒精准的时钟显示电路 7-52
4. 两个位数 30～00 下算计数显示，低于 6 时LED 闪烁电路 7-63
5. 两个位数上算与下算计数器多工显示电路 7-70
6. 唯读记忆体 ROM 的位址与内容显示电路 7-80
7. 速度、方向自动改变并显示其动作状况的广告灯电路 7-87
7-3 指拨开关电路控制篇 7-93
1. 八个指拨开关的电位状态显示 7-95
2. 将一个指拨开关的电位移入暂存器内并显示在 LED 上 7-97
3. 以两个指拨开关控制广告灯的旋转速度与方向 7-101
4. 以一个指拨开关控制计数器的上、下算计数显示 7-105
5. 以八个指拨开关 (两个 BCD 值)，设定计数器的起始计数值 7-111
7-4 彩色 LED 点矩阵显示电路控制篇 7-116
1. 固定一个红色字型显示 7-119
2. 不断重覆固定十六个黄色字型显示 7-124
3. 不断重覆由下往上移位十四个黄色字型显示 7-132
4. 红绿灯速度可变行动小绿人显示 7-137
5. 多样化红色动态图形显示 7-145
7-5 键盘编码与显示电路控制篇 7-156
1. 显示一个按键码在七段显示电路 7-159
2. 以滚动方式显示六个按键码在七段显示电路 7-169
3. 显示一个按键码在彩色 LED 点矩阵电路 7-176
4. 显示按键码并设定 LED ON 的数量 7-184
5. 显示按键码并设定八种变化的广告灯 7-190
 

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，坦白说，第一眼看过去，并没有给我带来太多惊艳感。一种相当朴实的风格，甚至有些老派的教科书感觉。封面上的标题字体和排版，虽然清晰明了，但缺乏一些现代设计感，可能会让一些年轻的读者觉得不够吸引人。不过，反过来说，这种设计也传递出一种沉稳和扎实的专业感，就像很多经典的工科教材一样，注重的是内容本身而非华丽的外表。光碟的放置方式也相当传统，放在封面背后，而不是内嵌，这让我有点担心光碟的耐用性，毕竟经常插拔可能会有磨损。整体而言，外观上它更像是一本我大学时代会出现在图书馆书架上的书，那种一眼就能辨识出“这是本专业书”的风格，但它也因此少了点让我在书店驻足的原因。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解一些复杂的数位逻辑概念时，似乎更倾向于使用文字描述和数学公式来阐述，而对实际电路图的运用则相对保守。虽然文字描述能够严谨地定义概念，但对于数位逻辑设计这样一个高度视觉化的领域，我个人认为，多一些清晰、规范的电路示意图，甚至是一些更具操作性的模块图，会极大地提升读者的理解效率。尤其是当涉及到一些关键的组合逻辑或时序逻辑单元时，如果能有更加直观的图形辅助，读者能够更快地在脑海中构建出对应的硬件模型。我有时会觉得，作者是不是默认读者已经具备了很强的电路基础，或者可以自行在脑海中勾勒出完整的电路图。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现这本书对于Verilog语言的讲解，更侧重于其作为一种硬件描述语言的“描述”层面，而非将其当作一门独立的编程语言来教授。它强调如何用Verilog来精确地表达硬件结构和行为，这与一些更偏向软件工程的编程书籍有着本质的区别。因此，如果你之前有过C/C++或Java等软件编程的经验，在阅读这本书时，需要有意识地调整自己的思维模式，从“指令序列”转向“并行结构”和“时序行为”。书中的例程，虽然提供了光碟，但每次阅读到例程时，我总会想象如果能有更直观的图形化展示，比如一个简单的波形图或者逻辑门组合图，来辅助理解代码的实际功能，那会更加理想。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的翻译质量，作为一本引进版教材，可以说是可圈可点。字里行间都透着一股“大陆特色”的翻译腔，虽然大部分意思都能理解，但总感觉在一些专业术语的选用上，或者在句子结构的安排上，与台湾本地的习惯略有差异。例如，某些地方的用词，读起来会让我觉得有些“生硬”，或者不是我平时在台湾的工程界里习惯的说法。这种细微的差异，虽然不影响整体内容的理解，但却能让读者轻易察觉到它并非一本“原生”的中文书籍。不过，考虑到翻译的难度以及需要处理的技术细节，能做到这个程度，已经算是不错了，只是希望未来能有更多更贴合在地语言习惯的翻译版本出现。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，一股浓厚的学术气息扑面而来，这让我立刻联想到过去在大学课堂上，教授在讲台上用粉笔飞扬地讲解抽象概念的场景。这本书的行文风格相当严谨，每一个概念的引入都经过了细致的铺垫，并且常常引用大量的理论依据和推导过程。这对于那些希望深入理解数位逻辑设计原理的读者来说，无疑是极大的福音。不过，对于一些初学者，或者希望快速掌握实用技巧的读者而言，这种细致的、理论性极强的讲解方式，可能会显得有些枯燥和难以消化。有时，我甚至会觉得作者在试图将所有的可能性都考虑到，这在学术研究上是值得赞赏的，但在实际的工程应用层面，我更期待能有一些更直接、更快速的“套路”或者“捷径”。