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邹彦 著

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• 系统设计

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787801839183

商品编码：29729838807

包装：平装

出版时间：2007-02-01

基本信息

书名:数字系统设计

：33.50元

售价：22.8元,便宜10.7元,折扣68

作者:邹彦

出版社：航空工业出版社

出版日期：2007-02-01

ISBN：9787801839183

字数：478000

页码：294

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.459kg

编辑推荐

内容提要

本书主要阐述了数字系统设计方法和可编程逻辑器件的应用，较系统地介绍了PLD器件、HDL设计语言、流行的EDA设计软件和数字系统设计方法等内容，力求涵盖数字系统开发设计所涉及到的主要方面，并在内容上进行了精心编排，以着眼于综合开发能力的提高。
全书共分为五个部分：部分详细地阐述了数字系统设计，包括数字系统的组成、描述方法、设计方法；第二部分介绍了可编程逻辑器件的基本结构和工作原理；第三部分较详细地介绍了ABEL-HDL硬件设计语言，并配有大量的设计实例；第四部分主要介绍了EDA设计的开发软件，包括Lattice公司的ispDesignEXPERT开发软件和Ahera公司的MAX—PlusⅡ开发软件，这两种软件是开发PLD广泛使用的开发工具；第五部分介绍了基于EDA技术的现代数字系统设计方法，并列举了设计实例和设计选题。
本书取材广泛、内容新颖、重点突出，并着眼于实用性，提供了丰富的实例，所有的实例均经过仿真和验证。
本书可作为高等院校电子信息、通信工程、自动化和计算机应用等信息工程类及相近专业的本专科教学用书，或课程设计用书，也可作为从事电子设计工程技术人员的参考书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《模拟世界的脉动：晶体管的艺术与电子学的奥秘》 在这个信息爆炸的时代，我们身边的各种设备——从掌中的智能手机到浩瀚的宇宙探测器，无不依赖于一种无形却至关重要的力量：电子。而电子之所以能被驾驭，离不开那些微小却强大的开关——晶体管。本书将带您踏上一场穿越模拟世界的奇妙旅程，深入探索电子学的核心奥秘，揭示晶体管如何成为现代科技的基石，以及它们如何编织出我们所依赖的数字生活的宏伟图景。 第一章：电流的低语——电子学基础探秘 在展开激动人心的晶体管之旅前，我们需要先倾听电流的低语。本章将从最基础的电学概念入手，为读者构建一个坚实的知识框架。我们将探讨电荷的本质，理解电压、电流和电阻之间的基本关系，就像理解语言中的基本单元一样。欧姆定律将不再是枯燥的公式，而是描述电路行为的优雅法则。我们将通过生动的类比，例如水流和管道，让抽象的电学概念变得触手可及。 电荷与静电： 物质是由原子构成的，原子又包含带正电的质子和带负电的电子。正是这些带电粒子的存在，构成了电的基础。我们将追溯电荷的起源，理解静电现象，例如摩擦起电，以及电荷如何在物体之间转移。 电压、电流与电阻： 电压是驱动电荷流动的“压力”，电流则是电荷流动的“速率”，而电阻则是阻碍电荷流动的“阻力”。我们将深入理解这三者之间的定量关系，并学习如何使用万用表等基本工具来测量它们。 电路的基本组成： 任何一个完整的电路都需要电源、导体和负载。我们将学习简单的串联和并联电路，理解电流在电路中的路径，以及不同元件的接入方式对电路整体行为的影响。 交流与直流电： 我们将区分两种主要的电流形式——直流电（DC）和交流电（AC），理解它们的特性和应用场景。从电池提供的直流电到家庭供电的交流电，它们共同支撑着我们的现代生活。 功率与能量： 电力是现代工业的血液，而功率和能量则是衡量电力消耗与输出的重要指标。本章将介绍电功率的计算方法，以及能量的储存和转化，为理解更复杂的电子设备奠定基础。 第二章：半导体奇迹——晶体管的诞生与原理 晶体管，这个看似微小的元件，却是20世纪最伟大的发明之一，它彻底改变了电子学的面貌，开启了信息时代的序幕。本章将聚焦于晶体管的诞生，深入剖析其内部的奥秘，理解它是如何通过控制电子流来实现信号的放大和开关功能的。 从真空管到晶体管的飞跃： 在晶体管出现之前，真空管是电子设备的核心。我们将回顾真空管的辉煌历史，并分析其存在的局限性，例如体积庞大、功耗高、易损坏等，从而突显晶体管的革命性意义。 半导体的神奇世界： 晶体管并非凭空出现，它的诞生离不开半导体材料的发现和应用。本章将介绍硅（Si）和锗（Ge）等半导体材料的特性，以及掺杂（Doping）这一关键工艺如何改变半导体的导电性能，创造出N型半导体和P型半导体。 PN结的秘密： PN结是半导体器件的核心结构。我们将深入理解P型半导体和N型半导体结合形成的PN结，学习其在正向偏置和反向偏置下的特性，以及二极管的整流原理。 BJT：电流的放大器： 双极结型晶体管（BJT）是最早出现的晶体管之一。我们将详细解析BJT的结构，理解其三个电极——基极（Base）、集电极（Collector）和发射极（Emitter）的功能。我们将学习BJT的电流放大原理，理解为什么微小的基极电流能够控制较大的集电极电流，并探讨BJT在放大电路中的应用。 FET：电压的控制器： 场效应晶体管（FET）是另一种重要的晶体管类型，它以电压控制电流，具有输入阻抗高等优点。本章将介绍JFET（结型场效应晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的结构和工作原理，理解栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）的功能，以及它们在不同应用中的优势。 晶体管的开关特性： 晶体管不仅仅是信号的放大器，更是理想的电子开关。我们将学习如何利用晶体管的开关特性，实现数字信号的“通”与“断”，为构建数字逻辑电路打下基础。 第三章：逻辑的基石——二极管与晶体管在逻辑门中的应用 数字世界由0和1组成，而0和1的运算则依赖于逻辑门。本章将揭示二极管和晶体管如何巧妙地组合，构建出最基本的逻辑门，从而构筑起整个数字系统的基础。 布尔代数：逻辑的语言： 在深入了解逻辑门之前，我们需要学习布尔代数，这是一种特殊的数学系统，用于描述和分析逻辑关系。我们将学习布尔代数的基本运算，如“与”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT），以及它们在数字逻辑中的意义。 二极管逻辑（DL）与晶体管逻辑（TL）： 我们将探索如何利用二极管构建简单的逻辑门，并分析其局限性。随后，我们将重点关注晶体管逻辑，学习如何使用晶体管来实现AND、OR、NOT等基本逻辑门的功能。 AND门： 只有当所有输入都为真（1）时，输出才为真（1）。我们将通过晶体管的连接方式，直观理解AND门的实现。 OR门： 只要有任何一个输入为真（1），输出就为真（1）。我们将学习OR门的晶体管实现方式。 NOT门（反相器）： 输入为真（1）时，输出为假（0）；输入为假（0）时，输出为真（1）。NOT门是实现逻辑反转的关键。 NAND门与NOR门： NAND门（非与）和NOR门（非或）是另外两种重要的基本逻辑门，它们具有“万能”的特性，意味着仅用NAND门或NOR门就可以构建出所有其他逻辑门。我们将学习它们的实现原理，并理解它们在数字系统设计中的重要性。 组合逻辑电路： 将多个逻辑门组合在一起，就可以形成功能更加复杂的组合逻辑电路，例如加法器、译码器等。我们将初步了解组合逻辑电路的设计思想。 第四章：信息的流动与存储——组合逻辑与时序逻辑的初步探索 数字系统不仅仅是进行逻辑运算，还需要能够处理和存储信息。本章将进一步深入，探讨组合逻辑电路和时序逻辑电路，理解信息如何在系统中流动和被保留。 组合逻辑电路的深入： 我们将复习组合逻辑电路的定义，即输出仅取决于当前输入，不受历史状态影响。我们将学习更复杂的组合逻辑电路，例如多路选择器（Multiplexer）和译码器（Decoder），理解它们在数据选择和信号解码中的作用。 算术逻辑单元（ALU）： ALU是计算机中央处理器（CPU）的核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算。我们将学习如何利用逻辑门构建一个简单的加法器，并展望ALU的复杂设计。 时序逻辑的引入： 与组合逻辑不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路的“状态”（即历史信息）有关。这使得时序逻辑电路能够实现信息的存储和状态的演变。 触发器（Flip-Flop）： 触发器是时序逻辑电路中最基本的存储单元，能够存储一位二进制信息（0或1）。我们将介绍RS触发器、D触发器、JK触发器等不同类型的触发器，理解它们的工作原理和状态转换。 寄存器（Register）： 寄存器是由多个触发器组成的电路，可以存储一组二进制数据。我们将理解寄存器在临时存储数据、数据暂存等方面的作用。 计数器（Counter）： 计数器是一种能够按照预设顺序计数的时序逻辑电路。我们将学习不同类型的计数器，例如异步计数器和同步计数器，以及它们在频率分频、数字控制等方面的应用。 状态机的概念： 状态机是一种用于描述和设计时序逻辑电路的数学模型，它能够清晰地表示电路在不同输入下的状态转移和输出。我们将初步了解状态机的基本概念。 第五章：信号的转换与传递——模拟与数字世界的桥梁 现实世界是模拟的，而数字系统则运行在0和1的世界里。本章将关注如何在模拟世界和数字世界之间建立起联系，介绍模数转换（ADC）和数模转换（DAC）等关键技术。 模拟信号的特点： 我们将回顾模拟信号的连续性和变化性，例如声音、温度等，并理解它们与数字信号的本质区别。 采样、量化与编码： 将模拟信号转换为数字信号需要经过采样（Sample）、量化（Quantize）和编码（Encode）三个过程。我们将详细解释每个过程的原理和作用。 模数转换器（ADC）： ADC是将模拟信号转换为数字信号的电路。我们将介绍不同类型的ADC，例如逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC等，理解它们的转换速度、分辨率和精度。 数模转换器（DAC）： DAC是将数字信号转换为模拟信号的电路，它在音频输出、信号发生器等领域扮演着重要角色。我们将介绍不同类型的DAC，例如二进制加权型DAC、R-2R梯形DAC等。 信号滤波与调理： 在进行模数转换之前，通常需要对模拟信号进行滤波和调理，以去除噪声，增强信号的有用成分。我们将简要介绍滤波器（Filter）和信号放大器（Amplifier）的作用。 应用场景： 我们将通过实例，例如数字音频设备、传感器接口、通信系统等，展示ADC和DAC在实际生活中的广泛应用。 结语：不止于“数字”——电子学的无限可能 《模拟世界的脉动：晶体管的艺术与电子学的奥秘》不仅仅是对数字系统设计基础知识的介绍，更是一次对电子学奇妙世界的探索。从电流的低语，到晶体管的精密控制，再到逻辑门的组合运算，我们一步步揭开了现代科技的面纱。本书旨在激发读者对电子学更深层次的兴趣，理解这些基础原理如何支撑起从微处理器到人工智能的宏大工程。电子学领域仍然在不断发展，每一次微小的突破都可能带来巨大的变革，而掌握了这些基本原理，您就拥有了理解和参与这场变革的钥匙。无论您是初学者还是有一定基础的爱好者，本书都希望为您点亮通往电子世界的大门，感受那份来自微观世界的澎湃脉动。

评分☆☆☆☆☆

我最近在尝试将书中的理论应用到实际的项目中，这本书的表现简直像一位随身携带的资深顾问。例如，在学习有限状态机（FSM）的可综合性设计时，我曾经困惑于如何避免使用不可综合的结构。这本书里明确指出了哪些结构在综合工具中会导致不可预测的结果，并提供了推荐的编码范式，比如如何保证自动生成的同步复位信号的正确性。这种对“可综合性”的执着，表明作者编写此书的目的绝非停留在学术讨论，而是实打实地服务于工程实现。它的语言风格虽然专业，但绝不晦涩难懂，很多复杂的逻辑关系都通过结构化的语言清晰地表达出来，读起来有一种被“引导”的感觉，思路不会跑偏。我个人认为，对于那些希望从理论学习者成功转型为能够独立完成复杂数字模块设计的工程师来说，这本书的价值无可替代，它弥补了学术教育与工业实践之间的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我原本对这类教科书抱着很大的抵触情绪，总觉得它们是堆砌公式和标准流程的工具书，缺乏真正的“灵魂”。但这本书彻底颠覆了我的看法。它不仅仅是一本“教你做”的指南，更像是一本“带你思考”的哲学著作。作者在深入讲解硬件描述语言（如VHDL或Verilog）的应用时，并没有止步于语法层面的介绍，而是着重强调了代码如何映射到实际的硬件结构上，如何进行综合和后仿真，以及如何优化资源利用率。书中穿插的案例研究非常贴近工业界的实际需求，比如一个简易的微处理器总线仲裁器的设计，细节丰富到让人感觉自己真的参与到了一个项目开发中。更让我印象深刻的是，作者对时序约束和竞争冒险（Hazard）问题的讨论，这些往往是初学者最容易忽略，但却是实际系统中导致错误的关键点。他用近乎偏执的严谨性，将这些“陷阱”一一揭示出来，并提供了切实可行的规避策略。阅读过程中，我时不时会停下来，拿起笔在草稿纸上重新推演一遍流程，这种主动思考的体验感是其他很多教材无法给予的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版真是让人眼前一亮，封面设计简洁大气，那种理工科书籍特有的严谨感扑面而来，拿到手里就有一种沉甸甸的实在感。我一直对这方面的技术很感兴趣，但很多教材总是枯燥乏味，读起来就像在啃石头。然而，这本书的章节划分逻辑性极强，从最基础的逻辑门开始，层层递进到复杂的组合电路和时序电路设计，整个学习路径设计得非常平滑。特别是作者在讲解一些核心概念时，总能用一些非常巧妙的比喻来辅助理解，比如将状态机的设计比作工厂的生产流程，一下子就将抽象的理论变得生动起来。而且，书中的插图和示意图质量非常高，线条清晰，标注准确，很多时候，一个好的图胜过千言万语的文字描述。我尤其欣赏它对不同设计方法的比较分析，比如对不同译码器或多路选择器实现方案的优劣势探讨，这使得读者不仅仅是学会了“怎么做”，更理解了“为什么这么做是最好的选择”。这种注重底层原理和工程实践的写作风格，对于想要深入理解数字电路本质的初学者和有一定基础的工程师来说，都是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都达到了一个很高的水准，绝对不是市面上那些浮于表面的入门读物可比拟的。我特别关注了其中关于可编程逻辑器件（PLD/FPGA）的部分，那块内容写得极其详尽。它没有简单地将FPGA描述为一个黑箱，而是深入剖析了查找表（LUT）的原理、触发器（Flip-Flop）的结构，甚至涉及到了底层布线资源的分配策略。对于想要从事ASIC或FPGA设计验证的专业人士来说，这些细节是至关重要的“内功”。我发现，作者对不同抽象层次的描述把握得炉火纯青——时而宏观地描述系统架构，时而微观地深入到晶体管级别的延迟模型。这种在不同粒度之间自由切换的能力，体现了作者深厚的理论功底和丰富的工程经验。此外，书后附带的习题设计也非常巧妙，它们不是简单的套用公式，而是需要结合前面章节所学知识进行综合应用和设计迭代，真正考验了读者的综合分析和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

从整体的阅读体验来看，这本书无疑是经过精心打磨的。它的装帧质量，纸张的触感，甚至字体和行距的选择，都体现出出版方对读者的尊重。但真正让我爱不释手的是它对“设计方法学”的强调。它不只是罗列了已有的设计技巧，而是系统性地阐述了从需求分析到结构划分，再到具体实现的完整设计流程。书中对“模块化”和“自顶向下/自底向上”设计思想的反复强调，构建了一个强大的思维框架。我发现，在阅读完这部分内容后，即使面对一个全新的、从未接触过的数字系统设计任务，我也能迅速地将其分解为若干个可管理的小模块，并按照书中所述的最佳实践进行着手。这种思维方式的重塑，比单纯记住几个电路图或几个设计模式要宝贵得多。它培养了一种严谨的、面向验证的设计思维，这在当前快速迭代的电子产品开发中显得尤为重要。这本书，绝对称得上是该领域内的一部里程碑式的参考书。