普通高等教育“十二五”规划教材 数字电子与EDA技术实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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秦进平 著

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• 数字电路
• Verilog
• FPGA
• Quartus II

店铺： 广影图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512358454

商品编码：29692731054

包装：平装

出版时间：2014-07-01

基本信息

书名：普通高等教育“十二五”规划教材 数字电子与EDA技术实验教程

定价：18.00元

作者：秦进平

出版社：中国电力出版社

出版日期：2014-07-01

ISBN：9787512358454

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书主要作为普通高等院校电子信息工程、测控技术与仪器、计算机科学与技术、自动化、电子科学与技术和通信工程等专业数字电子技术与EDA技术及相关课程的实验教材，也可供相关工程技术人员参考。

内容提要

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本教材以数字电子技术基本理论和基本技能为引导，以EDA平台和硬件描述语言为主要设计手段，以全面提升学生的课程应用能力为宗旨，将传统的数字电子技术课程和EDA技术课程深度融合，建立传统数字电子技术设计和现代设计方法设计相结合的新课程体系。在电子系统设计中，突出现代设计方法设计；在传统设计中，有效的利用EDA工具加强教学。

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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精炼数字逻辑，洞悉EDA精髓：开启电子设计新纪元 在这个日新月异的电子技术时代，数字电路的设计与实现已成为推动科技进步的核心驱动力。从微小的嵌入式系统到庞大的通信网络，数字逻辑无处不在，而EDA（Electronic Design Automation）技术的崛起，更是极大地提升了设计的效率和复杂性。本书《普通高等教育“十二五”规划教材 数字电子与EDA技术实验教程》正是为了响应这一时代需求而生，它将系统地引导读者深入理解数字电子学的基本原理，并熟练掌握EDA工具在实际设计中的应用。本书并非仅仅是理论的堆砌，而是通过大量的实验操作，将抽象的逻辑概念具象化，将复杂的编程代码转化为实际可工作的电路，让读者在实践中真正领悟数字电子与EDA技术的魅力与力量。 一、 数字电子学的基石：从基础概念到逻辑运算 数字电子学是本书的基石。我们将从最基本的概念出发，逐步构建起完整的知识体系。 二进制的世界： 数字电路之所以称为“数字”，是因为它处理的是离散的、不连续的信号，而二进制（0和1）便是这种信号的最小单位。本书将详细介绍二进制的表示方法，包括原码、补码、反码等，并解释它们在计算机内部的运算和存储中的重要作用。我们将通过实际的数制转换练习，帮助读者建立起对二进制世界的直观认识。 逻辑门电路： 作为数字电路最基本的构建单元，逻辑门电路（如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR门）是理解数字系统运作的关键。本书将逐一剖析每种逻辑门的逻辑功能、真值表以及在实际电路中的实现方式。通过搭建和测试简单的逻辑门电路，读者将直观地看到不同逻辑门如何组合实现特定的逻辑功能。 布尔代数与逻辑化简： 布尔代数是描述和化简数字逻辑电路的数学工具。我们将深入学习布尔代数的公理、定理和基本运算规则，并掌握卡诺图（Karnaugh Map）等化简方法。通过一系列的化简练习，读者将学会如何用最少的逻辑门实现最优化的电路设计，从而提高电路的性能、降低功耗和成本。 组合逻辑电路： 基于逻辑门和布尔代数，我们可以设计出功能各异的组合逻辑电路。本书将重点讲解几种经典的组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）、加法器、减法器等。我们将通过实验，让读者亲手实现这些电路，并理解它们在数据处理、信号选择与分配等方面的应用。例如，学习半加器和全加器的实现，能清晰地揭示二进制加法运算的底层逻辑。 时序逻辑电路： 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路 past 的状态有关。这引入了“存储”的概念。本书将深入探讨触发器（Flip-Flop），这是构成时序逻辑电路的基本存储单元，包括SR触发器、JK触发器、T触发器以及D触发器。我们将详细分析它们的构成、工作原理以及不同时钟触发方式（上升沿、下降沿）对电路行为的影响。 寄存器与计数器： 基于触发器，我们可以构建出寄存器和计数器。寄存器用于存储一组二进制数据，是CPU和内存的关键组成部分。计数器则可以实现对时钟脉冲的计数，广泛应用于定时、分频、状态机等场合。本书将引导读者设计并实现各种类型的寄存器（如移位寄存器）和计数器（如二进制计数器、十进制计数器、移位计数器），并通过实验验证其功能。 状态机（有限状态机）： 状态机是一种描述和设计顺序逻辑电路的强大模型。本书将介绍摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的区别与联系，并指导读者如何根据需求设计状态转换图和状态表，进而实现复杂的状态控制逻辑。这对于理解和设计微处理器、控制器等复杂数字系统至关重要。 二、 EDA技术：赋能现代电子设计 EDA技术是现代电子设计不可或缺的工具。它将原本繁琐的手工设计过程转化为高效、自动化的流程，极大地缩短了产品开发周期，并提升了设计的可靠性。本书将引导读者掌握主流EDA工具的使用。 EDA工具概览： 本书将介绍当前主流的EDA工具，如Xilinx ISE/Vivado、Altera Quartus等，并阐述它们在数字系统设计中的地位和作用。我们将重点介绍其中一种常用的EDA开发环境，带领读者熟悉其基本界面、项目管理、代码编写、编译仿真、综合实现以及下载配置等流程。 硬件描述语言（HDL）： HDL是使用EDA工具进行数字电路设计的核心语言。本书将重点讲解Verilog HDL（一种广泛使用的HDL）。我们将从最基本的Verilog语法开始，逐步学习如何使用它来描述门级电路、数据流模型以及行为级模型。通过将前面学习的数字逻辑概念用Verilog代码实现，读者将深刻体会HDL的强大表达能力。 Verilog基础： 学习Verilog的基本语法，包括模块（module）、端口（port）、信号类型（wire, reg）、赋值语句（assign, always）、运算符、条件语句（if-else）、循环语句（for, while）等。 HDL描述电路： 学习如何使用Verilog描述组合逻辑电路，如加法器、译码器、多路选择器等。我们将对比不同的描述方式，例如门级描述、数据流描述和行为级描述，并分析它们的优缺点。 HDL描述时序逻辑： 学习如何使用Verilog描述时序逻辑电路，如触发器、寄存器、计数器和状态机。理解如何利用always块和时钟信号来建模时序行为。 仿真与验证： 仿真是在实际硬件上实现电路之前，通过软件模拟电路的行为，以验证设计是否正确。本书将详细介绍如何使用EDA工具中的仿真器，编写测试向量（testbench），对设计的Verilog模块进行功能仿真和时序仿真。通过观察仿真波形，读者可以直观地发现和纠正设计中的错误。 综合与实现： 综合（Synthesis）是将HDL代码转换为门级网表的过程，它将HDL代码映射到目标FPGA（Field-Programmable Gate Array）或ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的逻辑单元上。实现（Implementation）则包括布局（Placement）和布线（Routing），将逻辑单元放置在芯片的物理位置上并连接起来。本书将详细介绍综合和实现的过程，以及如何解读综合报告和实现报告，理解关键路径、时序违例等概念，并学会如何优化设计以满足时序要求。 FPGA应用： FPGA是现代数字逻辑设计常用的硬件平台，它提供了高度的灵活性和可重构性。本书将重点介绍如何将设计好的数字逻辑模块部署到FPGA开发板上，并通过板载LED、数码管、按键、开关等外设进行实际测试和验证。这将使读者亲身体验从代码到物理实现的完整过程。 三、 实验教程：在实践中精益求精 本书的核心价值在于其丰富的实验内容。每个理论章节都配有相应的实验，力求做到理论与实践的紧密结合。 循序渐进的实验设计： 实验内容从最基础的逻辑门电路搭建开始，逐步过渡到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路的设计与实现，最终实现完整的系统级应用。例如，在学习了触发器后，会有一个实验是设计并实现一个4位二进制计数器。 软硬件协同： 实验将涵盖使用EDA软件进行HDL编程、仿真验证，以及使用FPGA开发板进行硬件实现。读者将亲手体验从逻辑设计到最终硬件工作的全过程。 丰富的例程与源代码： 为了帮助读者更好地完成实验，书中将提供详尽的实验指导、操作步骤以及关键的Verilog源代码示例。这些例程不仅是实验的参考，也是学习HDL编程的绝佳范本。 解决常见问题： 在实验过程中，难免会遇到各种问题。本书将提供针对性的指导，帮助读者分析和解决在仿真、综合、实现和硬件调试过程中可能遇到的常见问题，培养读者独立解决问题的能力。 本书特色总结： 理论与实践并重： 兼顾数字电子学的理论深度与EDA技术的实践应用，使读者既能理解“为什么”，也能掌握“怎么做”。 核心知识体系： 全面覆盖数字电子学的基础概念、组合逻辑、时序逻辑，以及EDA工具链的核心流程。 HDL精通： 以Verilog HDL为载体，通过大量实例引导读者熟练掌握硬件描述语言编程。 FPGA实战： 紧密结合FPGA开发平台，提供丰富的实验项目，让读者在实际硬件环境中验证设计。 培养创新能力： 通过模块化设计和系统集成，引导读者构建复杂的数字系统，为未来的创新设计奠定基础。 掌握本书内容，您将具备设计和实现复杂数字系统的能力，能够熟练运用EDA工具解决实际工程问题，为成为一名优秀的电子工程师打下坚实的基础。本书将是您在数字电子与EDA技术领域探索与成长的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本教材给我的感觉，就像是终于找到了一把能够精确开启数字世界大门的钥匙。初接触的时候，电路图和逻辑门那些抽象的概念总是让人望而却步，感觉像是隔着一层厚厚的毛玻璃在看世界。然而，这本书的编排实在是用心良苦，它没有急于抛出复杂的理论，而是像一个耐心的老师，一步一步地引导我们进入EDA（Electronic Design Automation）的实际操作层面。我特别欣赏它在实验设计上的循序渐进，从最基础的元器件识别和简单的逻辑功能实现开始，稳扎稳打地推进。特别是对于那些初次接触FPGA或者CPLD的同学来说，书中对于开发环境的配置和基本流程的介绍，简直是救星般的存在。它不是那种只罗列公式和原理的枯燥读物，而是真正地将理论与动手实践紧密结合起来。当我第一次亲手在仿真软件中看到自己设计的电路按照预期工作时，那种成就感是看书本理论推导时完全无法比拟的。教材中对于波形图的分析和调试技巧的讲解，也异常详尽，使得原本令人头疼的Debug过程变得有章可循，大大提高了实验的效率和趣味性。这种注重实操、强调应用的学习路径，无疑是现代工程教育中最为需要的模式。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在内容覆盖的广度和深度上取得了相当不错的平衡，这对于一个“规划教材”而言，实属难得。它并没有仅仅停留在介绍“是什么”，而是深入探讨了“为什么”以及“如何做”。举例来说，它对不同类型的组合逻辑和时序逻辑电路的处理，不仅展示了其Verilog或VHDL代码的编写方式，更重要的是，它还配有相应的仿真结果分析，这对于理解亚稳态、时钟域交叉等高级概念至关重要。很多其他教材往往只是简单提及这些复杂现象，而这本教程则通过实验场景，将这些理论上的难点具象化了。此外，它对设计流程的强调也让我受益匪浅。从需求分析、架构设计、代码实现、综合与实现，再到最终的硬件验证，每一个环节都有清晰的指导和对应的实验任务。这种全流程的训练，使得我们不仅仅是一个代码搬运工，而是真正开始像一个电子工程师那样去思考问题，去规划一个完整的数字系统设计项目。这种系统化的训练，远超出了我预期的普通实验指导书的范畴。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校学生，我对于教材的易读性和资源的配套性有很高的要求，而这本教程在这方面做得非常出色，甚至有些出乎意料的细致。书中的图例和示意图，清晰度非常高，而且逻辑框图的绘制规范，使得即使是第一次接触某个特定模块的人，也能迅速抓住其核心功能。更重要的是，对于每一个实验，教材都非常体贴地提供了所需的底层文件或者参考代码的指引。这一点极为关键，因为在实际操作中，环境配置的差异和初期代码的编写往往是最大的障碍。有了这些配套资源作为起点，学习的门槛被大大降低了。我尤其欣赏它对“陷阱”的预警，比如在进行I/O约束设置时容易出现的错误，或者在综合过程中可能被优化掉的关键信号处理，书中都会用加粗的字体或单独的提示框进行强调。这种预防性的指导，极大地减少了我们在实验台上浪费的时间，让我们的精力能更集中在核心的逻辑设计和算法实现上，而不是被琐碎的工具使用问题所困扰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我认为在于它培养了一种“务实创新”的工程思维，而非仅仅是知识的堆砌。在进行到项目综合和系统集成部分时，教材并没有给出标准答案式的固定范例，而是提供了一个开放性的设计挑战。例如，它可能要求设计一个特定速率的FIFO或者一个简单的状态机控制器，但对具体实现方法给予了较大的自由度。这种设置迫使我们必须回顾之前所有学到的知识点——如何优化资源利用率、如何确保时序满足要求、如何进行模块化设计——并将它们融会贯通。这种“做中学”的模式，极大地提升了我们独立解决问题的能力。我记得有一次实验，我尝试了一种效率不高的状态机写法，在仿真阶段就暴露了问题，通过对照教材中关于有限状态机编码优化的章节，我才意识到原来可以通过更紧凑的编码方式来减少触发器数量并提高运行速度。这本书真正做到了“授人以渔”，它教会我们的不是某个特定功能的代码，而是一套设计和验证的通用方法论。

评分☆☆☆☆☆

从排版和整体设计语言来看，这本书体现了现代教材应有的专业水准。它成功地避开了传统教材那种陈旧、呆板的风格，整体视觉上更贴近工业界的文档规范，显得专业且有条理。内容之间的逻辑衔接非常顺畅，前一个实验的结论往往会自然地引出下一个实验需要解决的新问题，形成了一个知识的闭环。例如，基础逻辑门电路的仿真结束后，紧接着就是用这些门来构建更复杂的译码器和多路选择器，然后这些模块又被抽象出来作为更大型控制逻辑的积木。这种层层递进的结构，有效地避免了知识点的碎片化。此外，书中对EDA工具的命名和版本说明也相对及时，这对于一个依赖软件环境的实验教程来说非常重要，保证了我们可以在相对主流和稳定的软件版本上顺利进行实验，避免了因软件版本迭代过快而带来的兼容性困扰。总而言之，这是一本在教学质量、实践指导和资源配套上都做得非常扎实的优秀教材。