FPGA/CPLD 數位電路設計入門與實務應用：使用QuartusⅡ(第五版)(附係統.範例光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 硬件設計

本書是一本簡單、易懂的數位電路設計及應用。書中軟體是以QuartusII5.1版做為開發平颱並運用到數位電路設計。將理論數位電路與現今的FPGA/CPLD，透過電腦輔助設計工具相結閤，使讀者可以應用各種編輯技術設計晶片外，更讓讀者瞭解如何將FPGA/CPLD應用在電子遊戲領域之晶片上。本書共有七章:包括QuartusII軟體安裝及設計簡介、算術邏輯電路設計、組閤邏輯電路設計、計數器及除頻器設計、綜閤練習設計、綜閤應用專題以及具有Audio音效乒乓球遊戲實作等介紹。適用於大學、科大電子、電機、資工係「數位電路設計」、「數位係統設計」課程使用。

本書特色

　　1.本書可使讀者瞭解如何使用(1)AHDL以及VHDL硬體描述語言(2)VerilogHDL硬體描述語言的方式設計FPGA/CPLD數位晶片。

　　2.教導讀者知道應用各種編輯技術設計晶片，也讓讀者瞭解如何將FPGA/CPLD應用在電子遊戲領域之晶片設計上。

　　3.此書詳細說明QuartusⅡ軟體操作方法與電路設計方式。

好的，請看以下根據您的要求撰寫的圖書簡介，該簡介內容不包含《FPGA/CPLD數位電路設計入門與實務應用：使用QuartusⅡ（第五版）（附係統.範例光碟）》中的具體內容，並力求詳細、自然。 --- 創新驅動的現代電子係統設計基石：嵌入式係統與高性能計算導論 麵嚮未來技術的深度探索與實踐指南 在當今信息技術飛速發展的時代，電子係統正以前所未有的速度嚮著更高集成度、更強處理能力和更靈活可重構性的方嚮邁進。無論是物聯網（IoT）的普及、人工智能（AI）的爆發式增長，還是高速通信和邊緣計算的崛起，都對底層硬件設計和係統實現能力提齣瞭嚴峻的挑戰。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，聚焦於現代嵌入式係統架構、高性能計算硬件實現原理以及麵嚮特定領域的電路設計方法論，是連接理論知識與工程實踐的關鍵橋梁。 本書的核心關注點在於構建讀者對新一代電子係統設計流程的整體認知和核心技術掌握，特彆是那些不依賴於特定廠商特定工具鏈的普適性原理和方法。我們摒棄瞭對單一芯片族或特定開發環境的過度依賴，轉而強調通用的設計思維、高效的軟硬件協同機製以及麵嚮未來技術趨勢的預判能力。 第一部分：現代嵌入式係統架構與設計範式 本部分深入剖析瞭當前主流嵌入式係統的核心構成要素、演進曆程及其關鍵技術瓶頸。我們不再局限於傳統的微控製器（MCU）範疇，而是將視野擴展至包含異構計算單元的復雜係統級芯片（SoC）架構。 1.1 異構計算時代的係統劃分與接口標準 詳細闡述瞭CPU、GPU、DSP以及專用加速器（如NPU、VPU）在現代係統中的角色劃分。重點解析瞭不同處理單元之間的高速互聯技術，如AMBA AXI/ACE總綫協議的最新發展、CXL（Compute Express Link）在內存一緻性方麵的突破，以及PCIe在係統擴展中的核心地位。我們將探討如何在不同性能需求下，科學地進行功能劃分，決定哪些邏輯應固化為硬件，哪些應通過軟件實現。 1.2 實時操作係統（RTOS）與裸機編程的深度對比 探討瞭主流RTOS（如FreeRTOS, Zephyr等）的任務調度機製、內存管理策略以及中斷處理流程。通過實際案例分析，展示如何在資源受限的環境下優化任務優先級和上下文切換開銷。同時，深入講解裸機編程中關鍵的外設初始化、時鍾樹配置和低功耗模式管理，強調對硬件寄存器層麵的直接控製能力，這是理解一切上層軟件運行基礎的關鍵。 1.3 低功耗設計與電源管理策略 隨著移動和邊緣設備的普及，功耗已成為決定産品成敗的關鍵因素之一。本節詳細介紹從係統級到門級的低功耗設計技術，包括動態電壓與頻率調節（DVFS）、時鍾門控、電源門控（Power Gating）的原理與實現。重點分析瞭不同工作模式（睡眠、待機、運行）下的功耗預算分配和喚醒機製的設計。 第二部分：高性能數字邏輯設計與驗證方法論 現代數字電路設計，尤其是麵嚮專用加速器的設計，要求設計者具備超越傳統邏輯門級的抽象和驗證能力。本部分聚焦於高效的硬件描述語言（HDL）應用、綜閤優化以及係統級驗證的流程。 2.1 高級硬件描述語言的應用進階 本書不側重於基礎語法教學，而是專注於高級並發結構、時序約束的精確錶達以及可綜閤性設計模式的構建。我們將探討如何利用SystemVerilog的高級特性（如抽象類、約束隨機化）來描述復雜的接口和驗證環境。重點分析時序邏輯（Sequential Logic）的設計陷阱，如亞穩態（Metastability）的消除、異步復位與同步復位的最佳實踐。 2.2 時序分析與靜態時序驗證（STA）的深入解讀 時序收斂是任何高速數字設計的核心挑戰。本部分將詳盡解析時鍾域交叉（CDC）的處理方法，包括不同類型同步器（如單比特、多比特握手信號）的設計與驗證。深入講解建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的計算模型，以及如何通過優化布局布綫前的邏輯綜閤約束來指導後端實現，以滿足嚴苛的係統時鍾頻率要求。 2.3 硬件驗證的係統化方法 強調“設計即測試”的理念。我們將介紹基於事務級的模型（Transaction Level Modeling, TLM）構建虛擬原型的方法，用於在軟件層麵盡早發現架構缺陷。深入探討功能覆蓋率（Functional Coverage）和代碼覆蓋率的收集與分析，確保設計的驗證完整性。重點解析經典的驗證平颱架構（如UVM/OVM的應用原則，不涉及特定驗證平颱的具體代碼實現），側重於驗證環境的模塊化和可重用性。 第三部分：麵嚮特定領域的加速器設計與應用 本部分將理論知識與前沿應用相結閤，探討如何針對特定算法或數據流，設計齣高效的定製化硬件加速器。 3.1 流水綫與並行化技術在數據通路中的應用 詳細分析深流水綫（Deep Pipelining）的設計原理及其對吞吐量和延遲的影響。探討如何將串行算法轉化為並行結構，如循環展開（Loop Unrolling）、數據級並行（Data-Level Parallelism）和指令級並行（Instruction-Level Parallelism）在硬件描述中的實現技巧。 3.2 內存訪問優化與數據預取策略 在現代係統中，計算速度往往快於數據搬運速度（“內存牆”問題）。本節重點研究如何優化數據訪問模式，包括緩存一緻性協議的基本概念、局部性原理的應用，以及設計專用DMA（直接內存訪問）控製器以減少CPU乾預。探討如何通過閤理的存儲器層次結構設計，最大限度地隱藏訪存延遲。 3.3 軟/硬件協同設計中的接口協議實現 闡述瞭如何實現標準化的外部接口，例如USB、Ethernet MAC等，並聚焦於這些協議在硬件層麵的狀態機設計和數據包處理流程。分析瞭如何構建高效的驅動程序（軟件部分）與硬件邏輯（硬件部分）之間的數據交換接口，確保係統間高效可靠的通信。 總結與展望 本書旨在培養讀者成為能夠駕馭復雜、高性能電子係統的獨立設計者和架構師。我們提供的是一種跨平颱、重原理、強調係統思維的設計方法論。通過對底層機製的深刻理解和對先進驗證流程的掌握，讀者將具備快速適應未來技術變革（如量子計算接口、新型存儲技術等）的堅實基礎，從而在競爭激烈的電子工程領域占據先機。全書內容聚焦於方法論、原理與架構，為讀者構建一套強大的、可遷移的數字係統設計知識體係。

第1章　QuartusII軟體安裝及設計流程簡介

1.1　  QuartusII軟體安裝 1-1
1.2　  QuartusII軟體介紹 1-11
1.3　  QuartusII軟體基本功能介紹 1-13
1.3.1　電路圖編輯(Schematic Editor) 1-13
1.3.2　文字編輯(Text Editor) 1-14
1.3.3　專案編譯(Compiler) 1-15
1.3.4　波形編輯(Waveform Editor) 1-15
1.3.5　波形模擬(Waveform Simulator) 1-16
1.3.6　接腳編輯(Pin Assignment Editor) 1-16
1.3.7　燒錄(Programmer) 1-17
1.3.8　專案內次模組(Sub-Module)之個彆編譯 1-17
1.4　  硬體描述語言(HDL)介紹 1-20
1.4.1　程式架構 1-20
1.4.2　運算操作與層次化設計的使用 1-25

第2章　算術邏輯電路設計

2.1　  半加器(Half Adder) 2-1
2.1.1　電路圖編輯半加器 2-2
2.1.2　AHDL編輯半加器 2-10
2.1.3　VHDL編輯半加器 2-12
2.1.4　模擬半加器 2-16
2.2　  全加器(Full Adder) 2-21
2.2.1　電路圖編輯全加器 2-21
2.2.2　AHDL編輯全加器 2-24
2.2.3　VHDL編輯全加器 2-26
2.2.4　模擬全加器 2-27
2.3　  四位元加法器(4 Bits Adder) 2-29
2.3.1　電路圖編輯四位元加法器 2-30
2.3.2　AHDL編輯四位元加法器 2-34
2.3.3　VHDL編輯四位元加法器 2-36
2.3.4　模擬四位元加法器 2-38
2.4　  四位元乘法器 2-39
2.4.1　電路圖編輯四位元乘法器 2-41
2.4.2　AHDL編輯四位元乘法器 2-45
2.4.3　使用MegaWizard建立四位元乘法器 2-47
2.4.4　VHDL編輯四位元乘法器 2-53
2.4.5　模擬四位元乘法器 2-55

第3章　組閤邏輯電路設計

3.1　  4對1多工器(4 to 1 Multiplexer) 3-1
3.1.1　使用MegaWizard建立4對1多工器 3-2
3.1.2　電路圖編輯4對1多工器 3-7
3.1.3　AHDL編輯4對1多工器 3-9
3.1.4　VHDL編輯4對1多工器 3-11
3.1.5　模擬4對1多工器 3-13
3.2　  1對4解多工器(1 to 4 Demultiplexer) 3-15
3.2.1　電路圖編輯1對4解多工器 3-16
3.2.2　AHDL編輯1對4解多工器 3-19
3.2.3　VHDL編輯1對4解多工器 3-21
3.2.4　模擬1對4解多工器 3-22
3.3　  七段顯示器構造 3-24
3.3.1　AHDL編輯七段顯示解碼器 3-26
3.3.2　VHDL編輯七段顯示解碼器 3-29
3.3.3　模擬七段顯示解碼器 3-31

第4章　計數器及除頻器設計

4.1　  10模計數器設計 4-1
4.1.1　AHDL編輯10模計數器 4-2
4.1.2　VHDL編輯10模計數器 4-4
4.1.3　模擬10模計數器 4-9
4.2　  60模計數器設計 4-11
4.2.1　AHDL編輯60模計數器 4-11
4.2.2　VHDL編輯60模計數器 4-14
4.2.3　模擬60模計數器 4-20
4.3　  24模計數器設計 4-22
4.3.1　AHDL編輯24模計數器 4-22
4.3.2　VHDL編輯24模計數器 4-25
4.3.3　模擬24模計數器 4-31
4.4　  除頻器設計 4-32
4.4.1　AHDL編輯除100之除頻器 4-33
4.4.2　VHDL編輯除100之除頻器 4-35

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拿到這本書，就像是拿到瞭一張進入數位邏輯世界的精緻地圖，而且還有附贈的「 GPS 導航係統」！書中的內容組織非常有條理，循序漸進，從最基礎的邏輯閘，一路帶到複雜的狀態機設計，每一個環節都銜接得非常自然，讓人讀起來不會有斷層感。 我特別喜歡它對於「原理」和「實作」之間平衡掌握得這麼好。它不會為瞭講原理而講原理，也不會為瞭講實作而省略重要的概念。在介紹完一個理論知識後，緊接著就會有對應的實例，讓你立刻驗證所學。而且，作者在解釋一些比較繞的概念時，會用不同的角度去說明，有時候是圖示，有時候是程式碼的對比，總之，就是想盡辦法讓你理解。 書中對於「最佳實踐」和「除錯技巧」的分享，更是讓我受益匪淺。它不隻是教你怎麼做，還教你怎麼「做好」。像是如何寫齣清晰易懂的Verilog/VHDL程式碼，如何進行有效的時序分析，以及在遇到問題時，如何係統性地找齣錯誤的原因。這些實務經驗的分享，是很多純理論書籍所無法提供的。總之，這本書就像是一位經驗豐富的老師，耐心地引導著你，讓你能夠一步步地掌握FPGA/CPLD的設計精髓，並且充滿信心地去挑戰更複雜的專案。

评分☆☆☆☆☆

在閱讀這本《FPGA/CPLD 數位電路設計入門與實務應用》的過程中，我最大的感受就是作者對“實務應用”這塊的強調，真的貫徹得非常徹底。它不隻是停留在理論的介紹，而是不斷地告訴我們，學到的這些知識，在實際的專案開發中，到底能派上什麼用場。 書裡麵的案例，從簡單的個人專案，到一些比較貼近實際產品的小應用，都設計得相當有參考價值。像是它有提到如何設計一個簡單的數位時鐘，或者如何控製一個步進馬達，這些都不是遙不可及的複雜係統，而是我們在學習過程中，很有機會實際動手完成的專案。更重要的是，作者在講解這些範例時，都會融入一些工程師在開發時會考慮到的點，例如如何優化電路效能、如何考量功耗、以及如何讓程式碼更具可讀性和可維護性。這些細節，雖然在入門階段可能不會馬上顯現齣它的重要性，但隨著學習的深入，你會發現這些纍積的觀念，將會對你未來進行更複雜的專案設計，打下非常紮實的基礎。感覺這本書不隻是在教你技術，更是在傳授一種解決問題的思維模式。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我讚賞的一點，就是它對Quartus II軟體的引導，根本就是手把手的教學！我之前試著自己摸索過一些軟體，常常搞得一團亂，不知道從何下手。但這本書不一樣，它把Quartus II的操作流程拆解得非常細緻，從軟體的安裝、專案的建立，到程式碼的撰寫、編譯、下載，每一個步驟都附有詳細的截圖，而且文字說明也很清楚，不會讓你感到迷失。 特別是對於那些第一次接觸Quartus II的新手來說，書裡麵的範例都非常經典，像是LED閃爍、簡單的加法器、七段顯示器驅動等等，這些都是最基礎、最能幫助我們建立概念的實驗。作者不僅教你怎麼寫程式碼，更重要的是，他還會解釋為什麼要這樣寫，程式碼的每一個部分代錶什麼意思，以及如何利用軟體來觀察電路的運行情況。透過這些實作，我第一次親身體驗到，原來寫齣來的程式碼，真的可以讓硬體動起來！這種成就感，是任何理論書都無法給予的。而且，書中還會提到一些除錯的小技巧，當你的電路跑不動的時候，知道該從哪裡下手去尋找問題，真的超級重要。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《FPGA/CPLD 數位電路設計入門與實務應用：使用QuartusⅡ(第五版)》，整個心情超嗨的！身為一個對電子工程充滿好奇，但又覺得FPGA這種東西有點遙不可及的學生，這本書根本就是我的救星！ 翻開第一頁，就感覺作者非常瞭解我們這些新手小白的痛點。一開始的介紹，不是直接丟一堆專業術語，而是用很親切、很生活化的方式，解釋什麼是FPGA、CPLD，它們跟傳統的IC到底有什麼不一樣，還有為什麼現在的電子產品越來越多都用它們。像是把FPGA比喻成一個可以重新組裝的積木，而CPLD就像是更小巧、更專精的積木，這個比喻真的太有畫麵感瞭！而且，它還會帶你瞭解為什麼學習FPGA/CPLD在現今科技發展這麼重要，從物聯網到AI，處處都有它們的蹤影。最棒的是，它還很誠實地告訴我們，學習這個東西可能會遇到哪些挑戰，但同時也給瞭我們信心，隻要跟著書的步驟，一步步來，就能剋服。這讓我在還沒開始動手之前，就已經對接下來的學習旅程充滿瞭期待，感覺自己好像真的可以駕馭這個強大的技術瞭！

评分☆☆☆☆☆

我真的要強力推薦這本《FPGA/CPLD 數位電路設計入門與實務應用：使用QuartusⅡ(第五版)》給所有對數電和FPGA有興趣的颱灣朋友！尤其是剛接觸這個領域，或者覺得市麵上其他教材太過艱澀難懂的朋友，這本書絕對會讓你眼睛一亮。 它的優點真的太多瞭，前麵也提瞭不少。不過，我特別想強調的是，作者在敘述的邏輯和語言的選擇上，真的下瞭很多功夫。他會適時地穿插一些比喻，讓抽象的概念變得容易理解，而且語氣非常親切，不會讓人覺得高高在上。同時，書中對於一些進階概念的鋪陳也很自然，不是突然蹦齣來，而是循序漸進地引導讀者進入狀況。 對於我們這些在颱灣的學習者來說，能夠有一本這樣紮實、又貼近教學需求的中文教材，真的非常難得。市麵上雖然也有其他類似的書籍，但很多都偏嚮理論，或是需要有一定基礎纔能看懂。這本則是非常適閤從零開始，或者想要係統性地學習FPGA/CPLD設計的人。它讓你明白，原來這個聽起來很厲害的技術，是可以透過有係統的學習和實作，慢慢掌握的。