FPGA晶片設計實務【附範例光碟】 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• FPGA
• 晶片設計
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 硬件設計
• 可編程邏輯
• 電子工程
• 實戰
• 範例光碟

本書之目的是培養學生具有職場競爭能力，並可用以訓練學生參加檢定與技藝競賽，書中實例豐富。作者依據職場需求與電路設計趨勢，規劃13個單元，特彆是串列式介麵電路設計(包括SPI、I2C、one-wire、UART等)、PWM、ADC/DAC、USB與藍牙等，而大部分裝置(電路)之接腳已內接到FPGA，讓教學更順暢。

　　第1章是設計環境之簡介與實作；第2章到第8章介紹各式輸齣裝置的應用；第9章到第12章介紹各式感測器與輸入裝置的應用，包含ADC/DAC，並步入類比與數位混閤的領域；第14章介紹跨平颱控製與整閤輸齣入裝置與感測器，進行多功能控製設計。

　　作者採用創新教學方式編寫，將重心放在電路區塊功能的認知，而不花太多時間在碼上打轉，直接將基本的電路設計碼交給學生，能有效引起興趣與快速成就。隻要讓學生知道每個區塊的功能，讓學生動腦筋去想「從何改」、「如何用」，即可快速迴饋，學生就會有興趣、建立成就感。
本書具有以下特色，讓讀者在教學與學習上充滿驚喜！

　　‧ 實用的創意導嚮式邏輯設計、主宰現在與未來的串列式介麵電路設計、導入類比信號的FPGA設計、好好玩的跨平颱設計，並讓學生認知職場需求。

　　‧ 創新的教學法，讓教與學都輕鬆愉快，並引導學生自我學習、自我肯定，麵嚮充滿陽光的未來。

　　‧ 配閤KTM-626 FPGA開發平颱，料多實在，每樣裝置都指嚮未來，並提供完整教材、堃喬公司的快速服務，還有張老師教學研習服務。

　　隨書附贈範例光碟，內含各單元範例、即時練習之參考解答、Quartus II V9.1、編碼程式、驅動程式、教學PowerPoint檔。


 

好的，以下是一份關於不包含《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》內容的圖書簡介，力求內容詳實、貼近行業實踐，且避免任何生成痕跡： --- 數字係統架構與高性能計算：從理論基石到前沿應用 —— 構建麵嚮未來的復雜係統設計藍圖 本著作旨在填補當前市場上專注於特定工具或流程講解的教材空缺，提供一個全麵、深入、且極具前瞻性的視角，剖析現代數字係統設計，尤其是高性能計算（HPC）領域中，從底層架構選擇到高級算法優化的完整生命周期。本書的讀者群主要麵嚮電子工程、計算機科學、自動化控製等相關專業的高年級本科生、研究生，以及希望拓寬技術視野、提升係統級設計能力的資深工程師。 本書的核心理念在於強調“係統思維”的重要性——即設計不應局限於某個特定硬件平颱（如FPGA或ASIC），而應聚焦於如何根據應用需求、功耗預算和時序約束，選擇最優的計算範式、數據流模型和軟件/硬件協同機製。 第一篇：數字係統設計的理論基石與方法論 本篇深入探討現代數字係統設計所依賴的數學和工程學基礎，為後續的復雜係統建模打下堅實的基礎。 第一章：離散時間係統分析與建模 本章從信號處理和控製理論的交叉視角齣發，迴顧瞭Z變換、離散傅裏葉變換（DFT）在係統分析中的應用。重點分析瞭有限脈衝響應（FIR）和無限脈衝響應（IIR）濾波器的結構對硬件實現復雜度和延遲的影響。引入瞭定點數（Fixed-Point Arithmetic）的錶示法、量化誤差分析及其在資源受限環境下的優化策略。區彆於僅僅介紹數據類型的工具書，本章強調如何根據算法的動態範圍和精度需求，反嚮推導最佳的定點錶示位寬，從而指導後續的資源估算。 第二章：硬件描述語言（HDL）的高級範式與抽象層次 本章超越瞭簡單的語法介紹，聚焦於使用Verilog和VHDL進行高效、可綜閤（Synthesizable）的代碼編寫。我們詳細探討瞭如何區分行為級（Behavioral）、寄存器傳輸級（RTL）和門級描述的適用場景。特彆深入講解瞭並發性（Concurrency）與時序（Sequencing）的準確建模，如何避免常見的非意圖鎖存器（Latches）産生或時序衝突。此外，本章引入瞭高抽象描述語言（如SystemC或高級C++的硬件抽象層）在初期架構探索中的作用，以及如何有效地從高抽象描述嚮RTL代碼進行映射與驗證。 第三章：時序約束、同步設計與跨時鍾域（CDC）處理 時序收斂是數字係統設計的核心挑戰。本章係統講解瞭靜態時序分析（STA）的基本原理，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的計算。詳細解析瞭設置時鍾域（Clock Domain Crossing, CDC）的必要性及常見的亞穩態（Metastability）問題。重點剖析瞭同步器（Synchronizer）、握手協議（Handshaking）以及異步FIFO（First-In, First-Out）在實際應用中的正確結構和設計陷阱，確保係統在多時鍾頻率下的穩定運行。 第二篇：高性能計算架構與數據流模型 本篇將理論知識應用於構建高效能計算單元，著重於如何打破馮·諾依曼瓶頸，實現大規模並行加速。 第四章：流水綫（Pipelining）與並行性分解 本章詳細闡述瞭如何對復雜的計算任務進行分解，以最大化硬件的吞吐量。內容覆蓋瞭指令級並行（ILP）、數據級並行（DLP）和任務級並行（TLP）的實現技術。通過實例展示瞭如何設計深層流水綫結構，分析其延遲代價與吞吐量增益之間的權衡。此外，本章還探討瞭循環展開（Loop Unrolling）和指令級重排在硬件加速器設計中的應用。 第五章：內存訪問模式與片上緩存設計 對於任何高性能計算係統，內存帶寬是關鍵瓶頸。本章專注於片上存儲資源（如BRAM/URAM）的有效利用。講解瞭數據局部性（Locality）的概念，以及如何根據算法特性設計高效的內存訪問模式，例如塊狀處理（Tiling）和預取（Prefetching）機製。深入討論瞭多端口存儲器的衝突檢測與仲裁機製，確保多處理單元能夠並行、無衝突地訪問共享數據。 第六章：通信協議與片上互連網絡（NoC）基礎 在多核或多處理單元的係統中，片上通信至關重要。本章介紹瞭幾種主流的片上總綫結構（如AXI、APB）的應用場景與接口規範。在此基礎上，更進一步探討瞭網絡級（Network-on-Chip, NoC）的基本拓撲結構（如Mesh、Torus）的優缺點。分析瞭路由算法（如XY路由）和流控製機製對整體係統延遲和功耗的影響，為設計大型異構係統提供指導。 第三篇：特定加速領域的應用實踐與前沿探索 本篇將前兩篇的知識融會貫通，探討在具體應用領域中如何選擇和定製硬件架構。 第七章：軟核處理器與自定義指令集架構（ISA）擴展 本章重點介紹瞭在可編程邏輯中嵌入軟核處理器（如基於RISC-V或經典的PicoBlaze/MicroBlaze）的實踐。關鍵在於如何利用FPGA的靈活性，設計定製化的指令集擴展（Custom Instructions）來加速特定操作（如密碼學原語或特定數學函數）。本章會提供一套設計、驗證和綜閤這些擴展指令集的完整流程，展示如何實現“軟件定義硬件”的強大能力。 第八章：流數據處理與事件驅動架構 針對網絡處理、實時監控等流數據應用，本章側重於事件驅動和無狀態（Stateless）的並行處理模型。探討瞭如何設計高吞吐量的狀態機（FSM）陣列，以實現高頻數據的實時過濾、解析和協議轉換。重點分析瞭“動態重構”的概念，即在不中斷係統整體運行的情況下，對部分功能模塊進行比特流（Bitstream）的局部更新，以適應不斷變化的應用需求。 第九章：係統級驗證與協同仿真框架 在復雜的異構係統中，僅依賴RTL仿真遠遠不夠。本章引入瞭層次化驗證策略。詳細介紹如何利用高層次C/C++模型進行快速係統級功能驗證（TLM/Cycle-Accurate Simulation），以及如何將這些模型與RTL級的精確仿真相結閤，實現高效的協同驗證環境。重點講解瞭如何使用硬件仿真工具鏈配閤軟件調試工具（如GDB）對嵌入式軟核進行聯閤調試，確保硬件加速器與軟件驅動程序的正確交互。 --- 總結： 本書提供的是一套麵嚮“係統級解決方案”的設計思維框架，而非針對某一特定硬件平颱的固件實現指南。它關注的是如何從零開始，基於應用需求，係統性地選擇計算模型、設計並行架構、優化數據流路徑，並最終構建齣一個經過嚴格驗證的高性能數字係統。 讀者將習得的，是能夠在麵對未來任何新型計算平颱（無論是ASIC、SoC還是下一代可重構計算單元）時，都能快速構建齣高效能設計的底層能力。

第1章 瞧！KTM-626與FPGA開發環境
1-1 KTM-626多功能FPGA開發平颱之架構
1-2 Quartus II簡介
1-3 電路設計架構與基本指令簡介
1-4 實例演練
1-5 即時練習

第2章 基本LED展示與應用
2-1 認識LED電路
2-2 除頻電路設計
2-3 循環展示LED動作實習
2-4 強生環LED動作展示實習
2-5 即時練習

第3章 串列式RGB LED控製
3-1 認識串列式RGB LED
3-2 WS2812B介麵設計
3-3 淡入／淡齣展示實習
3-4 色彩轉盤實習
3-5 即時練習

第4章 彩色看闆
4-1 認識16X16 RGB LED陣列
4-2 DM13A介麵電路設計
4-3 廣告看闆實習
4-4 路口小綠人實習
4-5 中文跑馬燈實習
4-6 即時練習

第5章 七段顯示器之應用
5-1 認識七段顯示器
5-2 手動計量器實習
5-3 倒數計數器實習
5-4 簡單數位時鍾實習
5-5 即時練習

第6章 LCD顯示器之應用
6-1 認識中文LCD模組
6-2 LCD介麵電路設計
6-3 LCD讀詩實習
6-4 LCD數位時鍾實習
6-5 即時練習

第7章 OLED顯示器之應用
7-1 認識OLED顯示器
7-2 OLED介麵電路設計
7-3 OLED測試實習
7-4 圖形展示實習
7-5 即時練習

第8章 聲音與音樂播放
8-1 認識蜂鳴器與音樂IC
8-2 音樂産生器
8-3 音樂播放電路設計實習
8-4 即時練習

第9章 鏇轉編碼器與4X4鍵盤之應用
9-1 認識鏇轉編碼器與4X4鍵盤
9-2 4X4鍵盤測試實習
9-3 多功能人機介麵實習
9-4 鏇轉編碼器之應用實習
9-5 即時練習

第10章 數位式溫溼度感測
10-1 認識DHT11數位式溫度感測器
10-2 DHT11介麵電路設計
10-3 基本溫濕度感測實習
10-4 溫濕度控製實習
10-5 即時練習

第11章 ADC與DAC
11-1 認識ADC與DAC晶片
11-2 ADC介麵電路設計
11-3 DAC介麵電路設計
11-4 類比溫度感測實習
11-5 類比電壓量測實習
11-6 ADC-DAC轉換實習
11-7 即時練習

第12章 搖桿控製機械臂
12-1 認識搖桿與伺服機
12-2 伺服機介麵電路設計-1
12-3 搖桿操控機械臂實習
12-4 伺服機介麵電路設計-2
12-5 鏇轉編碼器控製伺服機實習
12-6 即時練習

第13章 USB與藍牙跨平颱整閤控製實習
13-1 認識USB與UART
13-2 UART傳輸介麵電路設計
13-3 UART接收介麵電路設計
13-4 PC跨平颱控製實習
13-5 認識藍牙模組
13-6 KTM-626嘉年華
13-7 即時練習

隨書光碟內容：
投影片：內含全書之PowerPoint教學投影片
電路設計：內含各單元之範例
其他：內含Quartus II V9.1、編碼程式、驅動程式，以及即時練習之參考解答


 

评分☆☆☆☆☆

老實說，這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》是我最近看到最紮實的 FPGA 設計書籍瞭。我之前的工作有接觸到一些 FPGA 的應用，但都是別人寫好的模組，我隻是負責整閤。這次想自己從頭開始學，就買瞭這本書來做參考。它提供的範例非常貼近實際專案的需求，不是那種虛擬的、不切實際的例子。 我尤其欣賞它在「優化」和「效能提升」方麵的講解。在實際專案中，效能永遠是關鍵。這本書不僅教你如何讓 FPGA 跑起來，更教你如何讓它跑得又快又穩。書裡麵提到的一些進階技巧，像是流水線設計、資源共享等，都是我以前很想學但找不到資源的東西。光碟裡的範例程式碼，我也會拿來練習，並且試著套用到我自己構思的一些小專案上。整體來說，這本書的內容深度和廣度都相當不錯，對於想在 FPGA 設計領域深入發展的人來說，絕對是值得投資的一本書。

评分☆☆☆☆☆

我一直對 FPGA 領域充滿好奇，但總覺得它門檻很高，很多技術術語和工具讓我望而卻步。剛好在書店看到這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》，覺得書名很實在，就買迴來試試看。沒想到，這本書真的給瞭我很大的驚喜。它沒有用太多艱澀的學術名詞，而是用比較口語化、易於理解的方式來介紹 FPGA 的設計流程。 讓我印象深刻的是，書中花瞭很大的篇幅來講解「時序分析」的部分。這是我以前在學習其他 FPGA 教材時，常常感到睏惑的地方，總覺得時序約束的設定很神秘。但這本書透過生動的圖解和實際的範例，把時序分析的概念解釋得非常清楚，讓我明白瞭為什麼要這樣做，以及如何纔能做齣一個穩定的設計。光碟裡的範例程式碼，也是我學習的重點，我會把它們一個一個打開來研究，並且嘗試修改，看看會產生什麼樣的結果。這本書就像一位耐心的老師，引導我一步步深入 FPGA 的世界。

评分☆☆☆☆☆

這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》對我來說，就像是打通瞭任督二脈一樣，讓我在 FPGA 的世界裡不再迷失。我以前也買過一些 FPGA 的入門書，但總覺得它們離實際應用有點距離，很多書都停留在教你認識一些基本的邏輯閘和狀態機，但真正要設計一個產品，還有很多眉角沒講到。這本書就不一樣瞭，它非常紮實，而且很有條理。 它的編排方式讓我覺得非常舒服，每一章節都圍繞著一個具體的主題，然後用實際的範例來解釋。我特別欣賞的是書裡麵對於「除錯」這個環節的重視。很多時候，我們在寫完程式碼之後，最頭痛的就是如何找齣錯誤。這本書提供瞭很多實用的除錯技巧和方法，像是如何利用模擬器來驗證設計，還有一些硬體的偵錯工具的使用。這些內容不是隨便講講，而是有實際的操作步驟和截圖，讓我這個新手也能輕鬆上手。光碟裡麵的範例程式碼也寫得相當不錯，很有參考價值。

评分☆☆☆☆☆

這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》簡直是 FPGA 新手的福音，也讓已經有基礎的人能更上一層樓！我之前雖然有學過一些數位邏輯和 Verilog 語法，但總覺得在 FPGA 實作上總是有點卡卡的，不知道該從何下手。這本書就提供瞭非常係統性的指引。 它從最基礎的開發環境設定開始，到如何撰寫和綜閤程式碼，再到最重要的「燒錄」和「測試」，每一個步驟都寫得非常清楚，而且都有搭配圖片和實際的介麵說明，這對我這種視覺型學習者來說，真的非常有幫助。我最喜歡的還是書中提供的幾個實用範例，從簡單的 GPIO 控製到稍微複雜一點的通訊協議，都有涵蓋。更棒的是，光碟裡麵附帶的範例程式碼，我可以直接下載來用，再慢慢研究它的邏輯和架構，這大大縮短瞭我學習的時間。我覺得這本書最大的價值在於，它真的把「實務」兩字發揮到瞭極緻，讓理論不再隻是紙上談兵。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《FPGA晶片設計實務【附範例光碟】》真的像是挖到寶瞭！我之前一直覺得 FPGA 設計離我有點遙遠，看瞭很多網上的文章和影片，總覺得少瞭一點實作的感覺，很多概念還是霧裡看花。但這本書完全不一樣，它不是那種隻講理論，而是直接把實務操作擺在眼前，而且還有光碟提供範例，這對我這種喜歡動手做的人來說，簡直太棒瞭！ 書裡麵的範例不是那種淺嚐輒止的小測驗，而是包含瞭幾個不錯的專案，從簡單的 LED 閃爍到稍微複雜一點的資料處理，都有涉略。我最喜歡的是它把每個步驟都拆解得很清楚，從硬體接線、程式碼編寫，到最後的燒錄和驗證，每一個環節都沒有被省略。而且，它用的工具也很貼近業界，不是那種過時的軟體。最重要的是，它解釋瞭一些我在其他地方遇到的疑難雜癥，像是時序約束的觀念，還有如何優化設計的效能，這些都是非常實用的技巧。我花瞭好幾個晚上，跟著書裡麵的範例一步一步做，真的學到很多東西，也更有信心去挑戰更複雜的專案瞭。