搭建你的数字积木——数字电路与逻辑设计（Verilog HDL&Vivado版）（高等学校电子信

图书标准信息

• 作者 汤勇明、张圣清、陆佳华 著
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2017-05
• 版次 1
• ISBN 9787302466628
• 定价 49.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 319页

【内容简介】

　　本书系统论述了数字电路与逻辑设计的理论、方法与实践技术。全书基于VerilogHDL与Vivado开发环境，共18章，详尽介绍了如下内容：逻辑设计与Vivado基础、布尔代数与VerilogHDL基础、组合逻辑电路设计基础、时序逻辑电路设计基础、有限状态机设计基础、逻辑设计工程技术基础、Vivado数字积木流程、串行通信接口控制器、RAM接口控制器、字符点阵显示模块接口控制器、VGA接口控制器、数字图像采集、数字逻辑系统设计案例、单周期CPU设计案例、数字信号处理设计案例（FIR）、数字图像处理设计案例、大学生FPGA设计案例以及Xilinx资源导读。

 

　　为便于教师和广大读者学习与动手实践，本书配套提供了教学课件、教学视频及程序代码等教学资源。

 

　　本书适合作为普通高等院校电子信息类、电气信息类、自动化类专业的本科生教材，也可作为相关专业研究生参考教材，并适合作为电子与电气工程技术领域的科研工程技术人员的参考用书。

 

【作者简介】

　　汤勇明教授，东南大学电子科学与工程学院副院长，先后参与完成了国家重点基础研究发展（973）计划项目、国家高技术发展（863）计划项目、国防科研项目、江苏省成果转化基金项目、国内外企业合作项目等大量科研项目与课题。参与“电子系统设计”等多门课程的教学工作，所指导的本科生、研究生多次参加各类竞赛并获奖。主持和参与校教学改革项目多项，先后获江苏省教学成果奖一等奖和二等奖各1次，江苏省科技进步一等奖1次。发表国际杂志、国际会议论文多篇，先后被SCI、EI、ISTP等收录，出版著作1部，累计已获授权国家发明专利超过10项。

 

　　张圣清博士，任教于东南大学信息科学与工程学院，负责“通信系统”综合课设计，“数字图像处理”等多门FPGA设计技术相关课程，具有丰富的学生创新创业与竞赛指导经验，所指导的学生团队曾多次夺得全国大学生电子设计竞赛一等奖。

 

　　陆佳华Xilinx学术合作亚太区经理，于2006年加入Xilinx公司，主要负责Xilinx公司在亚太区学术圈的教学与科研合作。在可编程逻辑器件领域有超过10年的研发及市场经验。曾参与了多个Xilinx技术应用指导项目的开发，同时也编著了全球*本NetFPGA开发指导图书以及*本Zynq开发指导图书。

 

【目录】

*部分逻辑设计基础

 

第1章逻辑设计概述及Vivado基础

 

1.1逻辑设计概况

 

1.2VerilogHDL语言基础

 

1.2.1硬件描述语言概述

 

1.2.2VerilogHDL语言要素和设计流程

 

1.3PLD器件基础

 

1.3.1可编程逻辑器件技术发展历程

 

1.3.2FPGA和CPLD简介

 

1.3.3XilinxFPGA介绍

 

1.3.4FPGA选型应该考虑的问题

 

1.4Vivado开发环境及设计流程

 

1.4.1Vivado功能介绍

 

1.4.2Vivado用户界面介绍和菜单操作

 

1.4.3Vivado开发流程

 

第2章布尔代数和VerilogHDL基础

 

2.1布尔代数

 

2.1.1三种基本逻辑门

 

2.1.2四种常用逻辑门

 

2.2布尔定律

 

2.2.1单变量布尔定律

 

2.2.2双变量和三变量的布尔定律

 

2.3布尔代数化简

 

2.3.1公式法化简

 

2.3.2卡诺图化简

 

2.4VerilogHDL语言基础

 

2.4.1VerilogHDL模块及端口

 

2.4.2VerilogHDL数据类型声明

 

2.4.3VerilogHDL运算操作

 

第3章组合逻辑电路设计基础

 

3.1组合电路中的always块

 

3.1.1基本语法格式

 

3.1.2过程赋值

 

3.1.3变量的数据类型

 

3.1.4简单实例

 

3.2条件语句

 

3.2.1ifelse语句

 

3.2.2case语句

 

3.3循环语句

 

3.3.1for语句

 

3.3.2repeat语句

 

3.3.3while语句

 

3.3.4forever语句

 

3.4always块的一般编码原则

 

3.4.1组合电路代码中常见的错误

 

3.4.2组合电路中always块的使用原则

 

3.5常数和参数

 

3.5.1常数

 

3.5.2参数

 

3.6设计实例

 

3.6.1多路选择器

 

3.6.2比较器

 

3.6.3译码器和编码器

 

3.6.4十六进制数七段LED显示译码器

 

3.6.5二进制—BCD码转换器

 

3.7练习题

 

第4章时序电路设计基础

 

4.1触发器和锁存器

 

4.1.1基本D触发器

 

4.1.2含异步复位的D触发器

 

4.1.3含异步复位和同步使能的D触发器

 

4.1.4基本锁存器

 

4.1.5含清0控制的锁存器

 

4.2寄存器

 

4.2.11位寄存器

 

4.2.2N位寄存器

 

4.2.3寄存器组

 

4.3移位寄存器

 

4.3.1具有同步预置功能的8位移位寄存器

 

4.3.28位通用移位寄存器

 

4.4计数器

 

4.4.1简单的二进制计数器

 

4.4.2通用二进制计数器

 

4.4.3模m计数器

 

4.5设计实例

 

4.5.1数码管扫描显示电路

 

4.5.2秒表

 

4.6练习题

 

第5章有限状态机设计基础

 

5.1引言

 

5.1.1有限状态机的特点

 

5.1.2Mealy状态机和Moore状态机

 

5.1.3有限状态机的表示方法

 

5.2有限状态机代码实现

 

5.3设计实例

 

5.3.1序列检测器设计

 

5.3.2ADC采样控制电路设计

 

5.3.3按键消抖电路设计

 

5.4课程练习

 

第6章逻辑设计工程技术基础

 

6.1数字电路稳定性

 

6.2组合逻辑与毛刺

 

6.2.1组合逻辑设计中的毛刺现象

 

6.2.2组合逻辑设计中毛刺的处理

 

6.3异步设计与毛刺

 

6.3.1异步时序电路中的毛刺现象

 

6.3.2异步时序电路中毛刺的处理

 

6.4VerilogHDL设计中的编程风格

 

6.4.1强调代码编写风格的必要性

 

6.4.2强调编写规范的宗旨

 

6.4.3变量及信号命名规范

 

6.4.4编码格式规范

 

6.5Xilinx开发环境中的其他逻辑设计辅助工具

 

第二部分常用逻辑设计模块

 

第7章Vivado数字积木流程

 

7.1IP基础

 

7.2打包属于自己的IP

 

7.3IP设计示例——二进制转格雷码

 

7.4练习题

 

第8章串行通信接口控制器

 

8.1UART串口通信协议及控制器设计

 

8.1.1UART协议介绍

 

8.1.2UART协议实例

 

8.2PS/2协议及实例设计

 

8.2.1PS/2协议介绍

 

8.2.2PS/2设计实例

 

8.3SPI同步串行总线协议及控制器设计

 

8.3.1SPI协议介绍

 

8.3.2SPI控制器模块实例

 

8.4I2C两线式串行总线协议及控制器设计

 

8.4.1I2C协议介绍

 

8.4.2I2C模块设计实例

 

8.5练习题

 

第9章RAM接口控制器

 

9.1内部存储器

 

9.1.1FIFO

 

9.1.2单端口RAM设计

 

9.1.3双端口RAM设计

 

9.2外部存储器

 

9.2.1DRAM介绍

 

9.2.2DDRSDRAM原理

 

9.2.3DDRSDRAM控制器原理

 

9.3练习题

 

第10章字符点阵显示模块接口控制器

 

10.1字符型液晶控制器设计

 

10.1.1LCD原理

 

10.1.2字符型LCD1602模块

 

10.1.3字符型液晶模块显示实例

 

10.2点阵OLED控制器设计

 

10.2.1OLED原理

 

10.2.2OLED驱动原理

 

10.2.3OLED显示实例

 

10.3练习题

 

第11章VGA接口控制器

 

11.1CRT显示器原理

 

11.2VGA控制器设计

 

11.2.1VGA视频接口的概念

 

11.2.2VGA的接口信号

 

11.2.3行同步和场同步

 

11.3VGA接口设计实例

 

11.3.1VGA显示条纹和棋盘格图像

 

11.3.2VGA图像显示实例(文字/图片显示或者数码相框)

 

11.3.3VGAIP的使用

 

11.4练习题

 

第12章数字图像采集

 

12.1数字图像采集概述

 

12.2系统设计原理

 

12.2.1系统架构

 

12.2.2OV7725芯片介绍

 

12.2.3OV7725SCCB协议

 

12.2.4OV7725配置寄存器

 

12.2.5OV7725图像采集

 

12.2.6BlockRAM存储单元

 

12.2.7VGA显示的实现

 

12.3模块搭建与综合实现

 

12.4系统调试及板级验证

 

12.4.1引脚分配

 

12.4.2模块连接

 

12.5练习题

 

第三部分逻辑系统设计案例

 

第13章数字逻辑系统设计案例：数字钟

 

13.1数字钟设计案例

 

13.1.1实验原理

 

13.1.2实验设计流程

 

13.2基于集成逻辑分析仪的调试

 

13.3约束设计

 

13.3.1物理约束

 

13.3.2时序约束

 

13.4练习题

 

第14章单周期处理器设计实例

 

14.1单周期处理器体系架构简介

 

14.1.1单周期处理器指令集简介

 

14.1.2单周期处理器系统结构

 

14.2设计流程

 

14.2.1实验原理

 

14.2.2设计与验证

 

第15章数字信号处理实例：FIR滤波器

 

15.1FIR滤波器简介

 

15.2基于HLS的FIR滤波器实现流程

 

15.3工程测试

 

15.4生成IP

 

15.5练习题

 

第16章数字图像处理设计案例

 

16.1项目概述

 

16.2硬件介绍

 

16.3模块介绍

 

16.3.1RGB转HSV模块

 

16.3.2ColorDetect色彩检测及坐标计算

 

16.4舵机控制模块

 

16.5实例实现过程

 

16.6板级验证

 

16.7练习题

 

第17章大学生FPGA设计案例

 

17.1逻辑控制

 

17.2图像处理

 

17.2.1VGA控制颜色

 

17.2.2视力表

 

17.2.3手部运动检测系统

 

17.3仪表仪器

 

17.3.1数字示波器

 

17.3.2逻辑分析仪

 

17.3.3波形发生器

 

17.4其他

 

第18章Xilinx资源导读

 

18.1获取本书参考例程

 

18.1.1Github介绍及使用

 

18.1.2OpenHW介绍

 

18.1.3Xilinx各类比赛

 

18.2Xilinx网站

 

18.2.1FPGA应用与解决方案

 

18.2.2文档资料查找

 

18.2.3Vivado工具和License的下载以及更新

 

18.2.4问题的查找

 

18.2.5Xilinx社区

 

18.3视频教程

 

18.4Vivado学习参考文档

 

参考文献