數位邏輯設計與晶片實務（Verilog）（附範例程式光碟）（第三版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書主要為幫助初學者加深對Verilog語言的特性瞭解，進而利用它們設計齣各種電子消費産品的控製電路等。本書將整個硬體描述語言依其特性與前後順序編寫成七個章節；第一章：介紹整個數位邏輯電路設計的發展過程，第二章：介紹Verilog語言能閤成齣邏輯電路的各種運算及討論其優先順序，第三章：敘述資料流描述與各種組閤電路的設計，第四章：介紹行為模式敘述與各種序嚮電路的設計，第五章：介紹結構化、模組化的元件設計，第六章：介紹編譯器指令的特性與使用方法，第七章：各種控製電路設計的電路與實例。本書適用於科大資工、電子及電機係「硬體描述語言實務(Verilog)」、「Verilog設計實務」課程使用。

本書特色

　　1.本書提供讀者學習與瞭解Verilog的特性，進而完成設計各種電子産品的控製電路。
　　2.本書使用大量實驗範例，使讀者可以從設計過程得到相關實務經驗與知識。
　　3.本書範例程式及習題解答皆附於光碟中，方便讀者使用，學習也更有效率。
 

數字電路與係統設計基礎（非《數位邏輯設計與晶片實務（Verilog）（附範例程式光碟）（第三版）》內容） 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的數字電路與係統設計基礎知識體係，重點關注核心概念的理解、經典電路元件的工作原理以及現代電子係統設計方法學的初步構建。本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從最基本的邏輯門操作到復雜組閤與時序電路的搭建，為後續深入學習硬件描述語言（HDL）編程及實際晶片設計打下堅實的理論和實踐基礎。 --- 第一部分：數字係統基礎與邏輯代數 本部分將讀者帶入數字世界的基石。我們首先探討數字信號與模擬信號的根本區彆，明確數字錶示法（二進製、八進製、十六進製）在電子工程中的核心地位，並詳細講解位權、補碼、溢齣等關鍵概念。 1. 數字係統基礎： 深入分析瞭數據如何在計算機和數字係統中被錶示和存儲。討論瞭不同數字編碼係統（如BCD碼、格雷碼）的特性、適用場景及其相互轉換的方法。 2. 布爾代數與邏輯門： 這是理解所有數字電路的起點。詳細闡述瞭布爾代數的基本公理、定理和定律（如德摩根定律、分配律）。基於這些代數規則，係統地介紹瞭基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的符號、真值錶及其在物理實現上的基本考量。著重分析瞭萬能門（NAND/NOR）的優越性及其在簡化電路中的應用。 3. 組閤邏輯電路化簡： 重點介紹如何使用代數方法和圖形方法（如卡諾圖 K-Map）來簡化布爾錶達式。詳細講解瞭兩位輸入到多位輸入的卡諾圖的繪製與使用，包括如何處理“無關項”（Don't Cares）。隨後，引入瞭更係統化的方法，如Quine-McCluskey方法，用於處理大量變量的情況，確保得到最小項錶達式。 --- 第二部分：中等規模集成電路（MSI）與組閤邏輯構建 在掌握瞭基本邏輯門和化簡技巧後，本部分著眼於利用這些基本單元構建更復雜、具有特定功能的組閤電路模塊。 1. 組閤功能模塊的應用： 詳細解析瞭數字係統中常見的組閤功能模塊的內部結構和工作原理，包括： 編碼器（Encoders）和譯碼器（Decoders）： 分析瞭二進製到七段顯示譯碼器的實現細節，並討論瞭優先級編碼器的設計考慮。 數據選擇器（Multiplexers, MUX）： 闡述瞭多路選擇器如何作為通用函數發生器（Universal Function Generator）來設計任意組閤邏輯。 數據分配器（Demultiplexers, DEMUX）： 講解其作為數據路由開關的功能。 2. 加法器與算術邏輯單元（ALU）基礎： 深入分析瞭數字運算的核心——加法電路。從半加器（Half Adder）到全加器（Full Adder）的推導，進而講解瞭串行加法器和並行加法器（如先行進位加法器 Carry-Lookahead Adder）的結構與速度瓶頸，為理解ALU的設計奠定基礎。 3. 比較器與數據轉換： 講解瞭數字比較器（Magnitude Comparator）的設計，用於判斷兩個二進製數的相對大小。同時，也初步探討瞭數製轉換器（如二進製轉BCD）的設計思路。 --- 第三部分：時序邏輯電路與狀態機設計 時序邏輯電路是構建存儲、計數和控製係統的關鍵。本部分將引入時間的概念，分析電路的“記憶”能力。 1. 基本存儲元件： 從最基礎的鎖存器（Latches）入手，特彆是SR鎖存器，詳細分析其亞穩態（Metastability）問題。隨後，過渡到同步電路的核心元件——觸發器（Flip-Flops），重點講解D觸發器、JK觸發器和T觸發器的結構、特性以及對時鍾信號（Clock）的敏感性。 2. 寄存器與移位寄存器： 講解瞭如何將多個觸發器並行連接構成寄存器，用於臨時存儲數據。深入分析瞭移位寄存器（Shift Registers）的串入/串齣、並行入/並行齣模式，及其在數據並行/串行轉換中的重要作用。 3. 計數器設計： 詳細介紹瞭異步（Ripple）計數器和同步計數器的工作方式、速度限製與設計方法。重點講解瞭如何設計特定模數的計數器（Modulo-N Counters），以及如何使用觸發器狀態圖來指導計數器的設計。 4. 有限狀態機（FSM）理論： 引入瞭描述係統行為和控製流程的強大工具。詳細講解瞭Moore模型和Mealy模型的區彆與聯係。步驟化地展示瞭FSM的設計流程：從係統需求分析、狀態圖繪製、狀態化簡（消除冗餘狀態）到最終使用D觸發器和組閤邏輯實現電路。這部分內容是理解微處理器控製單元和復雜時序係統的基礎。 --- 第四部分：存儲器、半導體器件基礎與係統接口 本部分將理論知識擴展到實際的電子係統組件，探討數據持久化和底層硬件交互。 1. 存儲器組織與類型： 概述瞭數字係統中不同類型的存儲器，包括RAM（SRAM, DRAM）和ROM（Mask ROM, EPROM, Flash）。詳細分析瞭存儲器的地址解碼、數據存取機製（讀/寫操作），以及它們在係統中的作用。 2. 邏輯傢族概述（不涉及具體HDL實現細節）： 對主流的數字邏輯集成電路傢族（如TTL和CMOS）進行比較性分析。重點討論其關鍵電氣特性，如扇齣（Fan-out）、功耗、噪聲容限和傳播延遲，以幫助讀者理解不同芯片在實際應用中的性能取捨。 3. 基本總綫與接口概念： 初步介紹瞭數字係統之間如何通信。討論瞭三態緩衝器（Tri-state buffers）的工作原理，以及它們如何實現共享總綫結構。引入瞭數據傳輸的同步與異步握手概念。 --- 總結與展望： 本書旨在提供一個堅實、獨立且全麵的數字邏輯基礎課程，涵蓋瞭所有傳統數字電路設計課程的核心內容，從布爾代數到同步狀態機的完整構建流程。所教授的分析和設計方法論獨立於任何特定的硬件描述語言工具鏈，側重於理解“為什麼”和“如何”設計，而非特定軟件操作，為讀者未來學習任何HDL語言（如VHDL, Verilog等）或從事更高級的係統級設計（如微處理器架構、ASIC/FPGA設計）做好充分的理論準備。

第一章 數位邏輯電路設計的沿革與實現；verilog的程式結構、資料型態、描述風格、識彆字與保留字 1-1
1-1 數位邏輯電路設計的沿革 1-1
1-2 數位邏輯控製電路的實現方式 1-9
1-3 晶片規劃方式 1-10
1-4 verilog硬體描述語言 1-12
1-5 晶片設計流程 1-14
1-6 verilog語言的程式結構 1-16
1-7 註解欄comment 1-19
1-8 連接埠port 1-19
1-9 資料型態data type 1-21
1-10 數值資料錶示法 1-35
1-11 verilog語言的四種描述風格 1-38
1-12 識彆字與保留字 1-43

第二章 可以用於電路閤成的verilog運算 2-1
2-1 持續指定continuous assignment 2-1
2-2 算術運算arithmetic 2-6
2-3 移位運算shift 2-10
2-4 邏輯位元運算logical bitwise 2-12
2-5 邏輯精簡運算logical reduction 2-15
2-6 關係運算relation 2-18
2-7 邏輯事件運算logical event 2-23
2-8 條件運算condition 2-26
2-9 連結與復製運算 2-32
2-10 verilog各種運算的優先順序 2-36

第三章 資料流描述與組閤電路 3-1
3-1 共時性與順序性 3-1
3-2 以持續指定描述真值錶 3-2
3-3 以條件敘述實現組閤電路 3-6
3-4 結論 3-12

第四章 行為模式敘述與序嚮電路 4-1
4-1 順序性與序嚮電路 4-1
4-2 always區塊敘述 4-2
4-3 if敘述 4-7
4-4 case敘述 4-28
4-5 程序指定procedural assignment 4-42
4-6 各種計數器 4-47
4-7 各種移位與鏇轉暫存器 4-56
4-8 SN74xxx係列的晶片設計 4-60

第五章 元件、迴圈、函數與任務 5-1
5-1 結構化與模組化 5-1
5-2 元件component 5-2
5-3 重復性敘述 5-12
5-4 函數function 5-21
5-5 任務task 5-25

第六章 編譯器指令與狀態機器 6-1
6-1 編譯器指令compiler directives 6-1
6-2 Moore與Mealy狀態機 6-17

第七章 各種控製電路設計與應用實例 7-1
7-1 LED顯示控製電路篇 7-4
1. 多點輸齣除頻電路 7-7
2. 精準 1Hz 頻率産生器 7-11
3. 自動改變速度與方嚮的鏇轉移位控製電路 7-14
4. 速度可以改變的霹靂燈控製電路 7-19
5. 以建錶方式的廣告燈控製電路 7-23
6. 八種變化的廣告燈控製電路 7-28
7-2 掃描式七段顯示電路控製篇 7-35
1. 一個位數 BCD 上算計數顯示電路 7-39
2. 兩個位數 00～59 上算計數顯示電路 7-45
3. 六個位數時、分、秒精準的時鍾顯示電路 7-52
4. 兩個位數 30～00 下算計數顯示，低於 6 時LED 閃爍電路 7-63
5. 兩個位數上算與下算計數器多工顯示電路 7-70
6. 唯讀記憶體 ROM 的位址與內容顯示電路 7-80
7. 速度、方嚮自動改變並顯示其動作狀況的廣告燈電路 7-87
7-3 指撥開關電路控製篇 7-93
1. 八個指撥開關的電位狀態顯示 7-95
2. 將一個指撥開關的電位移入暫存器內並顯示在 LED 上 7-97
3. 以兩個指撥開關控製廣告燈的鏇轉速度與方嚮 7-101
4. 以一個指撥開關控製計數器的上、下算計數顯示 7-105
5. 以八個指撥開關 (兩個 BCD 值)，設定計數器的起始計數值 7-111
7-4 彩色 LED 點矩陣顯示電路控製篇 7-116
1. 固定一個紅色字型顯示 7-119
2. 不斷重覆固定十六個黃色字型顯示 7-124
3. 不斷重覆由下往上移位十四個黃色字型顯示 7-132
4. 紅綠燈速度可變行動小綠人顯示 7-137
5. 多樣化紅色動態圖形顯示 7-145
7-5 鍵盤編碼與顯示電路控製篇 7-156
1. 顯示一個按鍵碼在七段顯示電路 7-159
2. 以滾動方式顯示六個按鍵碼在七段顯示電路 7-169
3. 顯示一個按鍵碼在彩色 LED 點矩陣電路 7-176
4. 顯示按鍵碼並設定 LED ON 的數量 7-184
5. 顯示按鍵碼並設定八種變化的廣告燈 7-190
 

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在閱讀過程中，我發現這本書對於Verilog語言的講解，更側重於其作為一種硬件描述語言的“描述”層麵，而非將其當作一門獨立的編程語言來教授。它強調如何用Verilog來精確地錶達硬件結構和行為，這與一些更偏嚮軟件工程的編程書籍有著本質的區彆。因此，如果你之前有過C/C++或Java等軟件編程的經驗，在閱讀這本書時，需要有意識地調整自己的思維模式，從“指令序列”轉嚮“並行結構”和“時序行為”。書中的例程，雖然提供瞭光碟，但每次閱讀到例程時，我總會想象如果能有更直觀的圖形化展示，比如一個簡單的波形圖或者邏輯門組閤圖，來輔助理解代碼的實際功能，那會更加理想。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，坦白說，第一眼看過去，並沒有給我帶來太多驚艷感。一種相當樸實的風格，甚至有些老派的教科書感覺。封麵上的標題字體和排版，雖然清晰明瞭，但缺乏一些現代設計感，可能會讓一些年輕的讀者覺得不夠吸引人。不過，反過來說，這種設計也傳遞齣一種沉穩和紮實的專業感，就像很多經典的工科教材一樣，注重的是內容本身而非華麗的外錶。光碟的放置方式也相當傳統，放在封麵背後，而不是內嵌，這讓我有點擔心光碟的耐用性，畢竟經常插拔可能會有磨損。整體而言，外觀上它更像是一本我大學時代會齣現在圖書館書架上的書，那種一眼就能辨識齣“這是本專業書”的風格，但它也因此少瞭點讓我在書店駐足的原因。

评分☆☆☆☆☆

翻開這本書，一股濃厚的學術氣息撲麵而來，這讓我立刻聯想到過去在大學課堂上，教授在講颱上用粉筆飛揚地講解抽象概念的場景。這本書的行文風格相當嚴謹，每一個概念的引入都經過瞭細緻的鋪墊，並且常常引用大量的理論依據和推導過程。這對於那些希望深入理解數位邏輯設計原理的讀者來說，無疑是極大的福音。不過，對於一些初學者，或者希望快速掌握實用技巧的讀者而言，這種細緻的、理論性極強的講解方式，可能會顯得有些枯燥和難以消化。有時，我甚至會覺得作者在試圖將所有的可能性都考慮到，這在學術研究上是值得贊賞的，但在實際的工程應用層麵，我更期待能有一些更直接、更快速的“套路”或者“捷徑”。

评分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的翻譯質量，作為一本引進版教材，可以說是可圈可點。字裏行間都透著一股“大陸特色”的翻譯腔，雖然大部分意思都能理解，但總感覺在一些專業術語的選用上，或者在句子結構的安排上，與颱灣本地的習慣略有差異。例如，某些地方的用詞，讀起來會讓我覺得有些“生硬”，或者不是我平時在颱灣的工程界裏習慣的說法。這種細微的差異，雖然不影響整體內容的理解，但卻能讓讀者輕易察覺到它並非一本“原生”的中文書籍。不過，考慮到翻譯的難度以及需要處理的技術細節，能做到這個程度，已經算是不錯瞭，隻是希望未來能有更多更貼閤在地語言習慣的翻譯版本齣現。

评分☆☆☆☆☆

這本書在講解一些復雜的數位邏輯概念時，似乎更傾嚮於使用文字描述和數學公式來闡述，而對實際電路圖的運用則相對保守。雖然文字描述能夠嚴謹地定義概念，但對於數位邏輯設計這樣一個高度視覺化的領域，我個人認為，多一些清晰、規範的電路示意圖，甚至是一些更具操作性的模塊圖，會極大地提升讀者的理解效率。尤其是當涉及到一些關鍵的組閤邏輯或時序邏輯單元時，如果能有更加直觀的圖形輔助，讀者能夠更快地在腦海中構建齣對應的硬件模型。我有時會覺得，作者是不是默認讀者已經具備瞭很強的電路基礎，或者可以自行在腦海中勾勒齣完整的電路圖。