VHDL数字电路设计教程 9787121186721 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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巴西佩德罗尼 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121186721

商品编码：29221410495

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名：VHDL数字电路设计教程

定价：35.00元

作者：(巴西)佩德罗尼

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787121186721

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.241kg

编辑推荐

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内容提要

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自从VHDL在1987年成为IEEE标准之后，就因其在电路模型建立、仿真、综合等方面的强大功能而被广泛用于复杂数字逻辑电路的设计中。本书共分为三个基本组成部分，首先详细介绍VHDL语言的背景知识、基本语法结构和VHDL代码的编写方法；然后介绍VHDL电路单元库的结构和使用方法，以及如何将新的设计加入到现有的或自己新建立的单元库中，以便于进行代码的分割、共享和重用；后介绍CPLD和FPGA的发展历史、主流厂商提供的开发环境使用方法。本书在结构组织上有独特之处，例如将并发描述语句、顺序描述语句、数据类型与运算操作符和属性等独立成章，使读者更容易清晰准确地掌握这些重要内容。本书注重设计实践，给出了大量完整设计实例的电路图、相关基本概念、电路工作原理以及仿真结果，从而将VHDL语法学习和如何采用它进行电路设计有机地结合在一起。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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VHDL数字电路设计原理与实践 本书并非“VHDL数字电路设计教程”，而是另一本着眼于VHDL语言在现代数字电路设计中的核心地位，并着重于理论深度与实践广度的著作。它将带领读者深入探索数字电路设计的本质，理解VHDL语言如何成为描述、仿真和实现复杂数字系统的强大工具。本书旨在为具备一定数字电路基础的工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一条通往精通VHDL数字电路设计的清晰路径。 核心内容与章节概述： 全书共分为三个主要部分，层层递进，构建起完整的VHDL数字电路设计知识体系。 第一部分：VHDL语言基础与数字系统建模 本部分是理解VHDL数字电路设计的基石。我们不仅会介绍VHDL的基本语法和结构，更会深入剖析其在数字系统建模中的独特优势。 第一章 VHDL语言概述与发展历程： 追溯VHDL的起源，理解其设计初衷和标准化历程。探讨VHDL如何从一种硬件描述语言演变为行业标准，以及其在不同设计流程中的作用。 第二章 VHDL基本语法与数据类型： 详细介绍VHDL中的实体（Entity）、结构（Architecture）、端口（Port）、信号（Signal）、变量（Variable）、常量（Constant）等核心概念。深入讲解标准数据类型（如BIT, BOOLEAN, INTEGER, REAL, TIME, CHARACTER, STRING）以及用户定义类型（如枚举类型、数组类型、记录类型），并阐述它们在描述数字信号特性时的关键作用。 第三章 VHDL并发语句与进程： 重点讲解VHDL的并发执行模型，这是其能够精确描述硬件并行特性的核心。深入分析`PROCESS`语句，理解其敏感列表（Sensitivity List）的作用，以及如何利用`WAIT`语句控制仿真时序。对比`SIGNAL`和`VARIABLE`在进程中的赋值行为，以及`IF`、`CASE`、`LOOP`等结构在并发语句中的应用。 第四章 VHDL顺序语句与仿真时序： 详细阐述VHDL中的顺序语句，包括赋值语句、条件语句（`IF-THEN-ELSIF-ELSE`）、选择语句（`CASE`）、循环语句（`LOOP`, `WHILE`, `FOR`）以及`NEXT`和`EXIT`等控制流语句。着重分析这些语句在描述组合逻辑和时序逻辑中的应用，以及它们如何影响仿真结果的时序。 第五章 VHDL结构化语句与层次化设计： 探讨VHDL如何支持模块化和层次化的设计方法。详细讲解`COMPONENT`声明、`INSTANTIATION`（实例化）和`CONFIGURATION`（配置）语句，演示如何将大型设计分解为可管理的子模块，并通过接口进行连接，实现代码重用和设计复用。 第六章 VHDL运算符与表达式： 全面介绍VHDL中的逻辑运算符（`AND`, `OR`, `NOT`, `XOR`, `NAND`, `NOR`）、关系运算符（`=`, `/=`, `<`, `>`, `<=`, `>=`）、加法运算符（`+`, `-`）、乘法运算符（``）、移位运算符（`<<`, `>>`）、连接运算符（`&`）以及算术运算符。深入分析这些运算符在构建复杂的数字逻辑表达式时的应用。 第七章 VHDL信号赋值与时序行为建模： 重点关注VHDL中信号的赋值方式，包括延迟赋值（`<=`）和惯性延迟（`INERTIAL`）与传输延迟（`TRANSMISSION`）的细微差别。学习如何利用这些机制精确地描述硬件器件的时序特性，如建立时间、保持时间、传播延迟等。 第八章 VHDL函数与过程： 介绍用户自定义函数（`FUNCTION`）和过程（`PROCEDURE`）的定义与调用。分析函数和过程在封装通用逻辑、简化代码、提高可读性和可维护性方面的作用。讨论函数和过程在仿真和综合过程中的不同行为。 第二部分：数字电路设计模式与VHDL实现 本部分将理论与实践相结合，深入探讨常见的数字电路设计模式，并展示如何用VHDL高效地实现它们。 第九章 组合逻辑电路设计： 深入分析各种组合逻辑电路的结构和功能，包括编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器、比较器、奇偶校验器等。提供清晰的VHDL设计范例，演示如何根据逻辑功能要求，编写高效的VHDL代码实现这些电路。 第十章 时序逻辑电路设计： 重点讲解时序逻辑电路的基本单元——触发器（Flip-Flops）和寄存器（Registers）的设计。分析D触发器、JK触发器、T触发器等不同类型的触发器，并学习如何利用VHDL实现带或不带同步/异步复位/置位的寄存器。 第十一章 有限状态机（FSM）设计： 详细阐述有限状态机的原理，包括状态编码、状态转移和输出逻辑。深入讲解Mealy型和Moore型状态机的区别，以及如何采用不同的VHDL编码风格（如三段式、两段式）来实现状态机。 第十二章 同步/异步复位与时钟使能： 探讨在数字系统中同步和异步复位的重要性，以及如何用VHDL实现。讲解时钟使能（Clock Enable）信号的作用，以及如何将其应用于寄存器和计数器，实现对数据更新的控制。 第十三章 计数器与移位寄存器设计： 介绍各种类型的计数器，如加法计数器、减法计数器、可预置计数器、可置数计数器等。讲解移位寄存器的原理，包括串入串出、串入并出、并入串出、并入并出等模式。提供多种VHDL实现方式，并分析其效率和适用性。 第十四章 存储器（RAM/ROM）接口设计： 讲解RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的基本原理和接口规范。学习如何用VHDL描述RAM和ROM的读写操作，以及如何将其集成到更大的系统中。 第十五章 接口电路设计： 关注常用的数字接口技术，如SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等。演示如何用VHDL设计这些接口的控制器，实现与外部设备的数据通信。 第十六章 信号处理与滤波器设计： 介绍数字信号处理（DSP）的基本概念，如采样、量化、量化噪声等。学习如何用VHDL实现简单的数字滤波器，如FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器，并理解其在实际应用中的意义。 第三部分：高级VHDL设计技术与验证 本部分将带领读者深入到更高级的VHDL应用层面，包括设计优化、形式验证以及系统级设计。 第十七章 VHDL代码优化与综合： 探讨VHDL代码的结构和写法如何影响综合工具的输出。学习如何编写易于综合的VHDL代码，避免综合陷阱，以及如何利用综合工具的选项进行性能和面积的优化。 第十八章 仿真验证技术： 强调验证在数字电路设计中的极端重要性。深入讲解测试平台（Testbench）的设计原理，以及如何利用VHDL编写高效的测试向量，全面覆盖各种设计场景。介绍仿真器的工作流程和常用命令。 第十九章 形式验证与等价性检查： 介绍形式验证的概念，理解其与仿真验证的区别和互补性。讲解形式验证在保证设计正确性和安全性方面的作用，并介绍常用的形式验证技术，如属性规约语言（PSL）和逻辑模型检查（LMC）。 第二十章 FPGA/CPLD 目标平台的VHDL设计： 讲解VHDL代码如何映射到FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）等硬件平台。介绍目标平台的设计流程，包括综合、布局布线、时序分析等关键步骤。 第二十一章 高级VHDL结构与IP核复用： 探索一些高级的VHDL结构，如`ATTRIBUTES`（属性）、`RECORDS`（记录类型）的深度应用，以及`GENERICS`（泛型）在参数化设计中的作用。讨论如何有效地复用IP核（Intellectual Property Core）来加速设计进程。 第二十二章 VHDL在SoC（片上系统）设计中的应用： 介绍SoC设计的理念和挑战。探讨VHDL在构建复杂的SoC系统中的作用，包括处理总线接口、多核处理器通信以及片上外设的设计。 第二十三章 VHDL设计中的低功耗技术： 随着功耗在现代电子系统中的重要性日益增加，本书将探讨如何在VHDL设计中引入低功耗策略，例如时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及低功耗状态机的设计。 本书特色： 理论深度与实践广度并重： 既深入讲解VHDL语言的内在机制，又提供大量针对实际数字电路设计的工程范例。 循序渐进的学习路径： 从基础语法到高级应用，层层递进，确保读者能够稳步提升。 丰富的代码示例： 每个章节都配有精心设计的VHDL代码示例，并附有详细的解释，帮助读者理解设计思路。 强调验证与优化： 突出验证在数字设计中的重要性，并教授有效的代码优化和综合策略。 面向实际应用： 紧密结合当前数字电路设计领域的热点和难点，为读者解决实际工程问题提供指导。 通过系统学习本书，读者将能够熟练掌握VHDL语言，理解其在数字电路设计中的核心作用，并能够独立完成复杂数字系统的设计、仿真和实现，为从事FPGA/ASIC设计、嵌入式系统开发以及相关领域的工程师和研究人员打下坚实的基础。

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我一直对数字电路设计充满兴趣，尤其是VHDL这种强大的硬件描述语言。在网上搜寻相关教程时，偶然看到了这本《VHDL数字电路设计教程》。虽然我还没有机会深入阅读，但从目录和一些试读章节来看，它似乎能很好地满足我对VHDL学习的需求。我特别看重的是教程的系统性和实用性。很多人学VHDL往往停留在语法层面，真正能够将其应用到实际的FPGA项目中就会遇到很多障碍。这本书如果能够从基础概念讲起，逐步深入到复杂的数字电路设计，并提供丰富的实例，那么对于初学者来说无疑是一个极大的福音。我期待它能讲解清楚VHDL的各个组成部分，比如实体、结构体、进程、信号、变量等，以及如何有效地利用这些元素来描述不同的数字逻辑功能。例如，对于时序逻辑的设计，如何正确地使用时钟信号和复位信号，如何避免竞争冒险等问题，如果教程能够详细解答，那就太棒了。而且，如果它还能涉及一些高级的主题，比如状态机的设计、IP核的调用、或者与EDA工具（如Vivado, Quartus）的配合使用，那这本书的价值将大大提升。总之，我对这本书的期望很高，希望它能带领我真正掌握VHDL，并能够独立完成一些有趣的数字电路设计项目。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有一定FPGA开发经验的工程师，我一直在寻找一本能够帮助我巩固和深化VHDL知识的书籍。市面上VHDL的教材很多，但很多要么过于理论化，要么过于浅显。我希望这本书能够提供更深入的讲解，尤其是在一些关键的设计技巧和优化方法上。例如，关于综合（synthesis）和仿真（simulation）的深入讨论，以及如何编写可综合（synthesizable）的VHDL代码，这是一个非常重要的环节。如果这本书能够提供一些关于代码风格、模块化设计、以及性能优化的指导，比如如何减少逻辑门数量、如何提高时序收敛速度等，那就对我非常有价值。另外，我还希望书中能够包含一些更复杂的数字系统设计实例，比如微处理器、内存控制器、或者通信接口等，并通过VHDL来实现它们。通过学习这些实际的例子，我不仅可以理解VHDL的应用，还能学习到系统级的思考方式和设计流程。如果这本书还能涉及到一些调试技巧和性能分析的方法，那就更完美了。我希望它不仅仅是一本语言教程，更是一本实用的设计指南。

评分☆☆☆☆☆

我是一名计算机科学专业的学生，对硬件和底层开发有着浓厚的兴趣。在学习过程中，我了解到VHDL在嵌入式系统和专用集成电路（ASIC）设计中的重要地位。因此，我一直在寻找一本能够系统介绍VHDL的教材。《VHDL数字电路设计教程》的出现，让我眼前一亮。我非常看重书籍的结构和讲解的循序渐进性。我希望它能够从最基本的逻辑门开始，一步一步地介绍VHDL的语法和结构，然后逐步过渡到更复杂的数字电路，如加法器、寄存器、计数器等。而且，我希望书中能提供大量的代码示例，并且这些示例都经过实际的仿真和验证，能够直接运行。此外，对于初学者来说，理解不同VHDL语句的含义和它们在硬件实现上的对应关系至关重要。如果书中能够清晰地解释这一点，例如，`process`语句在硬件上是如何实现的，`signal`和`variable`有什么区别等等，那将对我非常有帮助。我非常期待这本书能够帮助我建立起坚实的VHDL基础，为我未来在硬件设计领域的深入学习打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名软件开发人员，我对于如何将软件思维转化为硬件语言感到好奇。VHDL作为一种重要的硬件描述语言，吸引了我。我希望这本书能够以一种更加直观和易于理解的方式来介绍VHDL。如果它能够将一些抽象的概念，比如时序逻辑、并行处理等，用类比或者图形化的方式来解释，我相信会大大降低学习门槛。我特别希望书中能够包含一些实际的应用场景，例如，如何用VHDL来实现一个简单的微控制器，或者如何设计一个用于信号处理的硬件模块。通过这些具体的例子，我不仅可以学习VHDL的语法，还能理解它在解决实际问题中的作用。如果书中还能提及一些关于VHDL设计流程的介绍，比如从需求分析到代码编写，再到仿真和硬件实现的全过程，那对我这样的跨领域学习者来说将非常有价值。我对这本书的期望是，它能够帮助我快速掌握VHDL的核心概念，并能够理解如何用VHDL来构建功能性的数字电路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对电子工程领域充满热情的研究生。在进行一些实验和项目时，我发现掌握一门强大的硬件描述语言至关重要，而VHDL无疑是其中的佼佼者。《VHDL数字电路设计教程》吸引我的地方在于它的专业性和深度。我希望这本书能够涵盖VHDL的许多高级特性，例如并发语句、层次化设计、生成语句（generate statements）的使用，以及如何进行有效的测试平台（testbench）设计。对于复杂的数字系统，如流水线结构、缓存机制、或者总线接口，如果书中能够提供VHDL的实现方法和设计思路，那将极大地开阔我的视野。我尤其看重书籍在设计原理和综合优化方面的讲解。例如，如何根据时序约束编写高效的代码，如何避免综合工具产生不期望的逻辑，以及如何对代码进行性能分析和调试。如果书中能够提供一些关于FPGA架构的介绍，以及VHDL代码如何映射到FPGA器件上的原理，那将是锦上添花。这本书如果能成为我深入研究数字系统设计的有力助手，我将非常满意。