現代數字電子技術及Verilog設計/21世紀高等學校規劃教材·電子信息下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張春晶，張海寜，李冰著

圖書標籤:

數字電子技術
Verilog
電子信息
電路設計
21世紀高等學校規劃教材
高等教育
教材
電子工程
數字電路
Verilog HDL

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302333685

版次：1

商品編碼：11478532

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等學校規劃教材·電子信息

開本：16開

齣版時間：2014-05-01

頁數：287

具體描述

內容簡介

　　《現代數字電子技術及Verilog設計/21世紀高等學校規劃教材·電子信息》利用現代EDA技術設計數字係統，從教學和實際應用的角度齣發，介紹數字電路基礎知識、數字電路的分析方法、設計方法，著重說明采用Verilog HDL實現方式。本書主要內容包括數字邏輯基礎、組閤電路、時序電路、脈衝産生與變換電路、數字集成電路、QuartusⅡ軟件簡介、Verilog基本語法、可編程邏輯器件、Verilog HDL數字設計實例等，並將Verilog HDL的介紹滲透於各個章節。
　　《現代數字電子技術及Verilog設計/21世紀高等學校規劃教材·電子信息》內容精練、結構嚴謹、實用性強，既可以作為高等院校通信與電子類專業本科生的教材，也可作為從事電子係統設計和開發的工程技術人員的應用參考書。

前言/序言

　　《現代數字電子技術及Verilog設計》藉鑒瞭目前國外知名高校同類教材的選材和教學理念，將傳統手工數字電路的設計原理、硬件描述語言和電子設計自動化EDA設計相結閤，使學生能對由分立元件、中規模邏輯電路和可編程邏輯器件完成電路設計和實現方法進行分析和對比，從而更好地掌握現代數字電路設計。
　　本書在保證數字電路基礎知識的前提下，注重學生分析能力、實踐能力和創新能力的培養，既有實用性又有先進性。具有以下特點：
　　（1）內容與實踐結閤。大幅減少邏輯門底層電路結構和脈衝電路的介紹，最大限度地降低對前期基礎知識的依賴，重點介紹數字電路的分析和設計方法，強調數字電路的實用性。
　　（2）數字電路與Verilog HDL代碼結閤。書中以真值錶、波形圖等多種方式介紹瞭常用的數字電路，並用Verilog HDL程序設計，通過仿真後的波形圖與電路功能的相對應，注重對教學內容的理解。
　　（3）理論與實驗結閤。在書中將數字電路設計配備相應的Verilog HDL程序設計，使初學者很輕鬆地掌握瞭Verilog HDL語句的設計規則，使學生能流暢地實現從學習傳統數字技術基礎知識嚮現代數字技術的過渡及大幅跨越。
　　（4）基礎與係統結閤。在書中介紹Quartus Ⅱ軟件使用，使學生通過軟件進行基本電路設計，並學習分析問題、解決問題的方法。同時引入時序電路的有限狀態機Verilog HDL描述，並介紹瞭數字係統的設計方法，使學生盡早參與各種電子大賽，激發學生的創新意識，培養自主創新能力。
　　全書共分9章。第1章數字邏輯基礎，介紹瞭數字信號的錶達方法、邏輯代數的定理、公式、邏輯函數的化簡。第2章EDA軟件Quartus Ⅱ軟件使用和硬件描述語言Verilog HDL基本語法規則和常用語句。第3章組閤邏輯電路分析、設計及常用組閤電路邏輯器件。第4章觸發器和時序邏輯電路分析。第5章時序邏輯電路設計及有限狀態機的設計方法和要點。第6章介紹瞭算術運算、寄存器、計數器等常用數字電路。第7章脈衝産生與變換電路。第8章可編程邏輯器件，主要介紹可編程邏輯器件分類，以及各種PLD的結構與特點。通過介紹一些實例，由淺入深地介紹基本單元和常用的模塊以及設計技巧。第9章數字係統設計流程和Verilog HDL數字設計實例。
　　本書第1章和第3章由李冰編寫；第4章至第7章由張海寜編寫；第2章2。1節、第8章及附錄B由於明華編寫；第2章2。2節、第9章及書中從第5章開始的所有Verilog HDL語言描述部分均由張春晶編寫；附錄A由黃玉琴編寫。參加本書編寫的還有黃耀群、呂中誌、趙岩。
　　在本書的編寫過程中，黑龍江科技大學的邊莉老師、孫桂芝老師對書稿提齣瞭寶貴的建議和意見，學生鍾相燚在程序編寫過程中給予瞭很大幫助，在此錶示由衷的感謝！
　　由於編者水平有限，書中難免存在疏漏，敬請廣大讀者批評指正。
　　編者
　　2014年1月

《數字電路設計導論》第一章緒論數字電子技術是現代電子信息産業的基石，它滲透於我們生活的方方麵麵，從智能手機、計算機到通信係統、控製設備，無不依賴於數字電路的精密運作。本課程旨在為有誌於投身電子信息領域的學生提供紮實的數字電路基礎知識，並引導他們掌握現代數字電路的設計方法。在本章中，我們將首先探討數字電子技術的概念、發展曆程及其在當今社會中的重要地位。隨後，我們將簡要介紹數字電子技術的核心組成部分，包括邏輯門、觸發器、計數器等基本單元電路。接著，我們將概述數字係統設計的層次化方法，從邏輯門級到寄存器傳輸級（RTL）再到係統級，展示復雜的數字係統是如何逐步構建起來的。最後，我們將介紹本課程的學習目標和內容安排，幫助大傢建立清晰的學習路綫圖。學習目標：理解數字電子技術的基本概念和發展趨勢。瞭解數字係統設計的層次化方法。為後續深入學習數字電路原理和設計打下基礎。 1.1 數字電子技術的概念與發展數字電子技術是一種利用離散的、非連續的信號（通常錶示為0和1）來處理和傳輸信息的電子技術。與模擬電子技術相比，數字電子技術具有更高的抗乾擾能力、更強的計算精度和更易於實現復雜功能等優勢。數字電子技術的發展大緻可以分為幾個階段：早期階段（20世紀40-50年代）：以真空管為基礎的電子計算機的齣現，標誌著數字電子技術的萌芽。雖然體積龐大、功耗高，但它開啓瞭數字計算的時代。晶體管時代（20世紀50-60年代）：晶體管的發明極大地提高瞭電子設備的可靠性和縮小瞭體積，數字電路的設計和製造開始變得可行。集成電路時代（20世紀60年代至今）：集成電路（IC）的齣現，使得在單個芯片上集成大量的晶體管成為可能。從小規模集成（SSI）、中規模集成（MSI）到大規模集成（LSI）和超大規模集成（VLSI），集成度不斷提高，數字芯片的功能日益強大，應用範圍也越來越廣泛。微處理器與微計算機時代（20世紀70年代至今）：微處理器的齣現使得計算機的體積大大縮小，成本降低，催生瞭個人計算機和嵌入式係統的廣泛應用。數字信號處理（DSP）與專用集成電路（ASIC）/現場可編程門陣列（FPGA）時代（20世紀80年代至今）：隨著對信號處理能力的要求不斷提高，DSP技術得以迅速發展。同時，ASIC和FPGA的齣現為數字係統提供瞭更加靈活和高效的設計與實現方式。 1.2 數字係統設計的層次化方法現代數字係統的設計是一個復雜且多層次的過程，通常采用自頂嚮下、模塊化的設計方法。這種層次化的設計理念能夠有效地管理復雜性，提高設計效率和可維護性。係統級：在這個最高層次，我們關注的是整個數字係統的功能需求和宏觀架構。需要定義係統的輸入輸齣、主要功能模塊以及它們之間的交互方式。寄存器傳輸級（RTL）：這是硬件描述語言（HDL）進行設計的主要層次。在這個層次，我們描述數據如何在寄存器之間傳輸，以及如何通過組閤邏輯進行操作。RTL代碼是對硬件行為的抽象描述，可以被綜閤工具轉換為門級網錶。門級：在這個層次，RTL代碼被邏輯綜閤工具轉換為基本的邏輯門（如AND、OR、NOT、XOR等）及其連接關係。這個層次的描述已經非常接近硬件的物理實現。晶體管級（或開關級）：這是最底層的描述，直接關注構成邏輯門的晶體管的開關行為。通常由布局布綫工具在物理設計階段進行處理。 1.3 課程內容概述本課程將循序漸進地引導您掌握數字電路的設計方法。主要內容包括：二進製數製與邏輯運算：學習二進製數製、邏輯代數的基本原理，以及各種邏輯門的功能和特性。組閤邏輯電路設計：學習如何設計和分析組閤邏輯電路，包括真值錶、卡諾圖簡化、邏輯門實現等。我們將重點關注編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器等常見組閤邏輯模塊。時序邏輯電路設計：學習觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器）、移位寄存器、計數器等時序邏輯電路。掌握如何分析和設計同步和異步時序邏輯電路。有限狀態機（FSM）設計：學習如何用狀態圖和狀態錶來描述和設計具有記憶功能的數字係統，並將其轉化為硬件電路。存儲器芯片：介紹RAM（隨機訪問存儲器）、ROM（隻讀存儲器）等存儲器的工作原理和接口。可編程邏輯器件（PLD）：介紹CPLD和FPGA等可編程邏輯器件的基本結構和設計流程，使您瞭解現代數字係統實現的關鍵技術。基本的Verilog HDL語法與應用：學習Verilog HDL的基本語法，包括模塊定義、端口聲明、信號類型、數據流建模、行為建模等，並將其應用於上述數字電路的設計。通過本課程的學習，您將能夠理解數字電路的工作原理，掌握分析和設計各種數字電路的方法，並能利用硬件描述語言實現您的設計。 --- 第二章二進製數製與邏輯代數基礎在進入復雜的數字電路設計之前，我們必須掌握構成數字世界的語言——二進製數製，以及操作這些數字的工具——邏輯代數。本章將為您奠定堅實的理論基礎。學習目標：熟練掌握不同數製之間的轉換。理解邏輯代數的基本公理、定理和常用公式。掌握邏輯運算的性質和化簡方法。 2.1 二進製數製及其運算計算機內部的所有信息，無論是數據還是指令，最終都以二進製的形式錶示。二進製數製隻包含0和1兩個數字，逢二進一，這與我們日常使用的十進製數製（0-9，逢十進一）在錶示和運算上有所不同。 2.1.1 二進製數、八進製數、十六進製數與十進製數之間的轉換二進製轉十進製：將二進製數的每一位乘以其對應的權（2的冪次方），然後求和。例如： $(1101)_2 = 1 imes 2^3 + 1 imes 2^2 + 0 imes 2^1 + 1 imes 2^0 = 8 + 4 + 0 + 1 = (13)_{10}$。十進製轉二進製：采用“除2取餘法”。將十進製數反復除以2，直到商為0，將餘數倒序排列即為二進製數。例如，將13轉換為二進製： 13 ÷ 2 = 6 餘 1 6 ÷ 2 = 3 餘 0 3 ÷ 2 = 1 餘 1 1 ÷ 2 = 0 餘 1 倒序排列餘數得到 $(1101)_2$。二進製與八進製/十六進製之間的轉換：由於 $8 = 2^3$ 和 $16 = 2^4$，因此二進製數可以很方便地與八進製數和十六進製數相互轉換。二進製轉八進製：從小數點嚮左或嚮右每三位二進製數（不足補0）轉換為一位八進製數。例如： $(101110)_2 = (101 110)_2 = (5 6)_8$。八進製轉二進製：將每一位八進製數轉換為三位二進製數。例如： $(56)_8 = (101 110)_2$。二進製轉十六進製：從小數點嚮左或嚮右每四位二進製數（不足補0）轉換為一位十六進製數。例如： $(1101101)_2 = (0110 1101)_2 = (6 D)_{16}$。十六進製轉二進製：將每一位十六進製數轉換為四位二進製數。例如： $(6D)_{16} = (0110 1101)_2$。 2.1.2 二進製數的運算二進製加法：與十進製加法類似，按位進行，逢二進一。 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0，進位1 例如： ``` 1011 (11) + 0110 (6) ------ 10001 (17) ``` 二進製減法：可以通過加法和補碼運算實現。二進製乘法：與十進製乘法類似，通過移位和加法實現。二進製除法：與十進製除法類似，通過移位和減法實現。 2.2 邏輯代數（布爾代數）基礎邏輯代數是數字邏輯電路設計和分析的數學基礎。它研究的是命題（或邏輯變量）的真假（或0和1）之間的關係，以及由這些關係組成的邏輯運算。 2.2.1 邏輯變量與邏輯運算邏輯變量：隻能取兩個值（通常錶示為0和1）的變量。基本邏輯運算：邏輯與 (AND)：用符號“·”或“∧”錶示。當且僅當所有輸入都為1時，輸齣纔為1。 $A cdot B = 1$ 當且僅當 $A=1$ 且 $B=1$ 真值錶： | A | B | A · B | |---|---|-------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 邏輯或 (OR)：用符號“+”或“∨”錶示。隻要有任何一個輸入為1，輸齣就為1。 $A + B = 1$ 當至少 $A=1$ 或 $B=1$ 真值錶： | A | B | A + B | |---|---|-------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 邏輯非 (NOT)：用符號“¯”或“'”錶示。將輸入值反轉。 $overline{A} = 1$ 當 $A=0$；$overline{A} = 0$ 當 $A=1$ 真值錶： | A | $overline{A}$ | |---|----------| | 0 | 1 | | 1 | 0 | 其他常用邏輯運算：邏輯異或 (XOR)：用符號“⊕”錶示。當輸入值不同時，輸齣為1。邏輯與非 (NAND)：是邏輯與運算的非。邏輯或非 (NOR)：是邏輯或運算的非。 2.2.2 邏輯代數的基本公理與定理這些公理和定理是化簡邏輯錶達式、簡化電路設計的重要工具。基本公理：同一律： $A cdot 1 = A$；$A + 0 = A$ 互補律： $A cdot overline{A} = 0$；$A + overline{A} = 1$ 零律： $A cdot 0 = 0$；$A + 1 = 1$ 常用定理：交換律： $A cdot B = B cdot A$；$A + B = B + A$ 結閤律： $(A cdot B) cdot C = A cdot (B cdot C)$；$(A + B) + C = A + (B + C)$ 分配律： $A cdot (B + C) = A cdot B + A cdot C$；$A + (B cdot C) = (A + B) cdot (A + C)$ 重疊律（冪等律）： $A cdot A = A$；$A + A = A$ 吸收律： $A + A cdot B = A$；$A cdot (A + B) = A$ 反演定理（德摩根定律）： $overline{A cdot B} = overline{A} + overline{B}$；$overline{A + B} = overline{A} cdot overline{B}$ 雙重否定律： $overline{overline{A}} = A$ 其他重要公式： $A cdot B + overline{A} cdot C + B cdot C = A cdot B + overline{A} cdot C$ $(A+B)(A+C) = A + BC$ 2.2.3 邏輯函數與邏輯門邏輯函數描述瞭數字電路的輸入和輸齣之間的關係。邏輯門是實現基本邏輯運算的電子電路。AND門實現邏輯與，OR門實現邏輯或，NOT門實現邏輯非。 2.3 練習與鞏固本章的知識是後續學習的基礎，請務必掌握。建議大傢進行大量的數製轉換練習，並嘗試使用邏輯代數定理化簡一些給定的邏輯錶達式。例如，化簡錶達式 $overline{(A+B) cdot (overline{C}+D)}$。通過理解二進製數製及其運算，以及掌握邏輯代數的基本原理和化簡方法，我們將為設計復雜的數字電路打下堅實的基礎。 --- 第三章組閤邏輯電路的設計與分析組閤邏輯電路是數字電路中最基本的一類。其特點是，任何時刻的輸齣信號僅取決於該時刻的輸入信號，而與過去的輸入信號無關，沒有記憶功能。本章將深入探討組閤邏輯電路的設計方法和分析過程。學習目標：掌握組閤邏輯電路的分析方法，能夠根據電路圖寫齣邏輯錶達式。掌握組閤邏輯電路的設計方法，能夠根據功能需求設計齣邏輯電路。熟悉常見組閤邏輯功能模塊的工作原理和應用。能夠使用邏輯圖和狀態圖等工具來描述組閤邏輯。 3.1 組閤邏輯電路的分析組閤邏輯電路的分析是指根據給定的電路圖，確定其邏輯功能，並寫齣相應的邏輯錶達式。步驟： 1. 識彆基本邏輯門：確定電路中使用的所有邏輯門類型（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR等）。 2. 定義輸入和輸齣變量：為電路的每一個輸入端和輸齣端指定一個邏輯變量。 3. 逐級推導邏輯錶達式：從輸入端開始，根據邏輯門的連接關係，逐級寫齣中間節點的邏輯錶達式，直至最終輸齣端。 4. 化簡邏輯錶達式（可選）：對最終的邏輯錶達式進行化簡，以便更清晰地理解電路功能，並為後續的設計提供更簡潔的形式。示例：考慮一個由三個AND門、一個OR門和一個NOT門組成的電路。輸入：A, B, C 輸齣：Y 假設邏輯圖如下（簡要描述，實際應為圖形）： AND1的輸入是 A, B，輸齣是 $X1 = A cdot B$ AND2的輸入是 B, C，輸齣是 $X2 = B cdot C$ AND3的輸入是 A, C，輸齣是 $X3 = A cdot C$ OR1的輸入是 $X1, X2, X3$，輸齣是 $X4 = X1 + X2 + X3 = A cdot B + B cdot C + A cdot C$ NOT1的輸入是 $X4$，輸齣是 $Y = overline{X4} = overline{A cdot B + B cdot C + A cdot C}$ 通過邏輯代數化簡，我們可以得到： $Y = overline{A cdot B} cdot overline{B cdot C} cdot overline{A cdot C}$ 3.2 組閤邏輯電路的設計組閤邏輯電路的設計是指根據給定的邏輯功能要求，設計齣相應的邏輯電路。設計步驟： 1. 明確邏輯功能需求：詳細描述電路應實現的功能，包括輸入和輸齣信號的含義。 2. 列齣真值錶：根據邏輯功能需求，列齣所有可能的輸入組閤及其對應的輸齣。真值錶是設計的基礎。 3. 寫齣邏輯錶達式：從真值錶中提煉齣邏輯錶達式。通常有兩種方法：最小項之和 (Sum of Minterms, SOP)：對於輸齣為1的每一行，寫齣對應的最小項（所有輸入變量的乘積，變量取原值或反值，使得該行輸入下錶達式為1），然後將這些最小項相加。最大項之積 (Product of Maxterms, POS)：對於輸齣為0的每一行，寫齣對應的最大項（所有輸入變量的和，變量取反值或原值，使得該行輸入下錶達式為0），然後將這些最大項相乘。 4. 化簡邏輯錶達式：使用邏輯代數定理或卡諾圖（Karnaugh Map）對得到的邏輯錶達式進行化簡，以獲得最簡形式。化簡的目的是減少邏輯門的數量，降低電路的復雜度，提高性能。 5. 繪製邏輯圖：根據化簡後的邏輯錶達式，使用基本邏輯門（AND, OR, NOT等）繪製齣電路圖。 3.2.1 卡諾圖（Karnaugh Map）化簡法卡諾圖是一種圖形化的方法，用於簡化隻有兩個、三個或四個變量的邏輯函數。其原理是利用相鄰單元格的規律性來閤並項。卡諾圖的繪製：對於n個變量，卡諾圖有 $2^n$ 個單元格。單元格的排列遵循格雷碼（Gray Code）順序，即相鄰的兩個單元格隻有一個變量發生變化。卡諾圖的填錶：根據真值錶中輸齣為1（SOP）或輸齣為0（POS）的位置，在卡諾圖的對應單元格填入1或0。卡諾圖的閤並：尋找並閤並相連的1（或0）。閤並的區域必須是2的整數次冪（1, 2, 4, 8...）的矩形或正方形。閤並的區域越大，化簡效果越好。寫齣化簡錶達式：每個閤並區域對應一個化簡後的項。對於SOP，每個區域對應一個乘積項；對於POS，每個區域對應一個和項。 3.2.2 常見組閤邏輯功能模塊編碼器 (Encoder)：將多種輸入信號中的一個激活，轉換為一個二進製代碼輸齣。例如，8-to-3編碼器，有8個輸入，當其中一個輸入有效時，輸齣3位二進製數代錶該輸入綫的編號。譯碼器 (Decoder)：與編碼器功能相反。輸入一個n位的二進製碼，輸齣 $2^n$ 個信號中的一個激活。例如，3-to-8譯碼器，有3個輸入，可以産生8個獨立的輸齣。多路選擇器 (Multiplexer, MUX)：具有多路數據輸入、幾路選擇輸入和一路數據輸齣。選擇輸入決定瞭哪一路數據輸入被選中並輸齣。常用於數據路由和選擇。數據分配器 (Demultiplexer, DEMUX)：與多路選擇器功能相反。具有一路數據輸入、幾路選擇輸入和多路數據輸齣。選擇輸入決定瞭輸入數據被送往哪一路輸齣。加法器 (Adder)：實現二進製數的加法運算。半加器 (Half Adder)：接收兩個輸入位，産生一個和位和一個進位位。全加器 (Full Adder)：接收三個輸入位（兩個加數位和一個來自低位的進位），産生一個和位和一個進位位。串行加法器、並行加法器、超前進位加法器等。比較器 (Comparator)：比較兩個二進製數的大小，輸齣大於、小於或等於的信號。數碼顯示器驅動電路：將二進製計數器的輸齣轉換為驅動數碼管（如七段數碼管）顯示的特定編碼。 3.3 組閤邏輯電路的優缺點與應用優點：實現簡單，響應速度快（因為信號傳播路徑較短），適用於要求實時響應的場閤。缺點：無法存儲信息，不能實現具有記憶功能的係統。應用：數據選擇、譯碼、編碼、算術運算、邏輯判斷等。在計算機、通信設備、控製係統等領域都有廣泛應用。 3.4 練習與鞏固設計一個三輸入的多數錶決器，當輸入中多數為1時，輸齣1，否則輸齣0。分析一個由邏輯門組成的電路，並寫齣其輸齣邏輯錶達式。使用卡諾圖化簡一個四變量的邏輯函數。通過本章的學習，您將能夠熟練掌握分析和設計組閤邏輯電路的基本方法，理解常見組閤邏輯模塊的功能，並能將這些知識應用於實際的數字係統設計中。 --- 第四章時序邏輯電路的設計與分析與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路不僅依賴於當前的輸入信號，還依賴於其過去的狀態，即具有“記憶”功能。這種記憶功能是通過存儲信息的元件——觸發器來實現的。本章將介紹時序邏輯電路的核心——觸發器，以及基於觸發器設計的各種時序邏輯電路，如寄存器、計數器和有限狀態機。學習目標：理解觸發器的工作原理，掌握不同類型觸發器的特性。學習分析和設計寄存器、移位寄存器。掌握計數器的分類、原理和設計方法。理解有限狀態機（FSM）的概念，並能設計簡單的FSM。掌握同步和異步時序邏輯電路的區彆與設計要點。 4.1 觸發器（Flip-Flop）觸發器是構成時序邏輯電路的基本存儲單元，它可以存儲一位二進製信息（0或1），並且能夠根據時鍾信號和輸入信號改變其存儲的狀態。 4.1.1 異步觸發器異步觸發器的狀態變化不受時鍾信號控製，僅由輸入信號直接觸發。最基本的異步觸發器是SR鎖存器。 SR鎖存器：由兩個交叉耦閤的NAND門或NOR門構成。有兩個輸入S（置位）和R（復位），以及兩個輸齣Q和$overline{Q}$。 S=1, R=0時，Q=1 (置1狀態) S=0, R=1時，Q=0 (復位狀態) S=0, R=0時，保持原狀態 S=1, R=1時，為禁止狀態，輸齣不確定（對於NAND門構成）或Q=$overline{Q}$（對於NOR門構成），應避免使用。 4.1.2 同步觸發器同步觸發器的狀態變化是受到時鍾信號（Clock, CLK）控製的。隻有在時鍾信號的特定沿（上升沿或下降沿）到來時，觸發器纔會根據輸入信號更新其狀態。這使得整個電路的時序更加規整，易於設計和控製。時鍾信號：同步電路的核心，通常是一個周期性的脈衝信號。時鍾沿：時鍾信號從低電平到高電平的跳變（上升沿）或從高電平到低電平的跳變（下降沿）。常見的同步觸發器： SR觸發器（帶有時鍾）：在時鍾信號有效時，根據S和R輸入更新狀態。 D觸發器（Data/Delay Trigger）：隻有一個數據輸入D和一個時鍾輸入。在時鍾沿到來時，將D端的輸入值傳遞給Q端輸齣。Q的狀態總是等於D的狀態。這是最常用的觸發器之一。真值錶（以上升沿觸發為例）： | CLK | D | Q(t+1) | |-----|---|--------| | ↑ | 0 | 0 | | ↑ | 1 | 1 | | — | X | Q(t) | (—錶示非時鍾沿) JK觸發器：具有兩個輸入J和K，以及時鍾輸入。其功能比SR觸發器更豐富，可以實現置位、復位、保持和翻轉（Toggle）功能。 J=0, K=0：保持原狀態 J=0, K=1：復位 (Q=0) J=1, K=0：置位 (Q=1) J=1, K=1：翻轉 (Q(t+1) = $overline{Q(t)}$) T觸發器（Toggle Trigger）：隻有一個輸入T和一個時鍾輸入。當T=0時，保持原狀態；當T=1時，翻轉狀態。T觸發器可以看作是JK觸發器中J=K=T的特例。 4.2 寄存器（Register）寄存器是由一組觸發器組成的，用於存儲多個位的二進製信息。最常見的是n位的D觸發器寄存器，可以存儲n位數據。移位寄存器 (Shift Register)：是一種特殊的寄存器，其存儲的數據可以在時鍾信號的作用下，沿著寄存器中的觸發器嚮左或嚮右移動。串入串齣（SISO）：數據按位串行輸入，按位串行輸齣。串入並齣（SIPO）：數據按位串行輸入，但可以同時讀齣所有位的數據。常用於將串行數據轉換為並行數據。並入串齣（PISO）：數據一次性輸入所有位，然後按位串行輸齣。常用於將並行數據轉換為串行數據。並入並齣（PIPO）：數據一次性輸入所有位，也可以同時讀齣所有位的數據。本質上是普通的n位寄存器。應用：數據延遲、串/並轉換、數字信號延遲、流水綫處理等。 4.3 計數器（Counter）計數器是一種能夠對輸入脈衝的個數進行計數的時序邏輯電路，其輸齣是一個與計數值相對應的二進製數。分類：異步計數器（Ripple Counter）：利用觸發器的輸齣作為下一個觸發器的時鍾輸入，時鍾信號逐級傳遞，故稱為“脈衝傳播”或“漣漪”計數器。結構簡單，但速度較慢，且存在“冒尖”（glitch）問題。同步計數器：所有觸發器的時鍾輸入都連接到同一個外部時鍾信號。通過組閤邏輯控製觸發器的翻轉，使計數過程同步進行。速度快，可靠性高。計數模式：加法計數器：計數順序為0, 1, 2, ... 減法計數器：計數順序為N, N-1, ..., 0。可逆計數器：可以根據控製信號實現加法或減法計數。模數（Modulus）：計數器計數到一定值後又迴到初始狀態的循環次數。例如，模10計數器（0-9）。設計方法： 1. 確定計數器的模數和計數序列。 2. 繪製狀態圖（或狀態轉移圖）。 3. 為每個狀態分配唯一的二進製碼。 4. 根據狀態轉移關係，設計驅動觸發器的組閤邏輯（對於同步計數器）。 5. 選擇閤適的觸發器類型（通常是JK或T觸發器）。 4.4 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）有限狀態機是描述和設計復雜時序邏輯係統的一種強大模型。它由一組有限的狀態、狀態之間的轉移條件以及輸入輸齣動作組成。組成部分：狀態寄存器：存儲當前狀態，通常由觸發器構成。組閤邏輯：根據當前狀態和輸入信號，決定下一個狀態和輸齣信號。時鍾：控製狀態的更新。類型：摩爾型（Moore Model）：輸齣僅取決於當前狀態。米利型（Mealy Model）：輸齣取決於當前狀態和輸入信號。設計步驟： 1. 理解需求：明確係統的輸入、輸齣和所需的狀態。 2. 繪製狀態圖：用圖形化的方式錶示所有可能的狀態以及狀態之間的轉移。 3. 列齣狀態轉移錶：將狀態圖轉換為錶格形式，列齣當前狀態、輸入、下一個狀態和輸齣。 4. 編碼狀態：為每個狀態分配唯一的二進製編碼。 5. 設計組閤邏輯：根據狀態轉移錶，設計驅動觸發器（用於狀態寄存器）和産生輸齣信號的組閤邏輯。 6. 實現電路：使用觸發器和組閤邏輯電路實現FSM。應用：序列檢測器、交通燈控製器、通信協議實現、微處理器控製單元等。 4.5 同步與異步時序邏輯電路同步時序邏輯電路：所有的觸發器都由同一個時鍾信號控製。狀態的變化是同步發生的，時序控製簡單，設計和分析較為容易，是現代數字係統設計的主流。異步時序邏輯電路：觸發器狀態的變化不受統一時鍾控製，而是由輸入信號直接或通過組閤邏輯間接觸發。設計和分析復雜，容易齣現競爭與冒險（Race Condition）等問題，但在某些對速度要求極高的場閤仍有應用。 4.6 練習與鞏固設計一個4位移位寄存器，要求能夠實現串入串齣和並入串齣功能。設計一個模12的加法計數器，使用D觸發器實現。設計一個序列檢測器，能夠檢測到輸入序列“1011”，使用米利型FSM。通過本章的學習，您將深入理解時序邏輯電路的原理，掌握設計和分析寄存器、計數器和有限狀態機的關鍵技術，為構建更復雜的數字係統打下堅實的基礎。 --- 第五章可編程邏輯器件（PLD）與硬件描述語言（HDL）簡介隨著集成電路技術的飛速發展，傳統的門級電路設計方式已經難以滿足現代復雜數字係統的需求。可編程邏輯器件（PLD）以及基於硬件描述語言（HDL）的設計方法應運而生，極大地提高瞭數字係統設計的效率、靈活性和可重用性。本章將為您介紹PLD的基本概念，以及最常用的硬件描述語言——Verilog HDL。學習目標：理解可編程邏輯器件（PLD）的基本概念和分類。瞭解FPGA（現場可編程門陣列）的架構和工作原理。認識到硬件描述語言在現代數字設計中的重要性。初步瞭解Verilog HDL的基本語法結構和應用場景。 5.1 可編程邏輯器件（PLD） PLD是一類可以在生産後根據用戶需求進行編程配置的集成電路。它們提供瞭一係列可配置的邏輯單元和連接資源，用戶可以通過編程來定義這些單元的功能和它們之間的連接關係，從而實現特定的數字邏輯功能。分類：可編程隻讀存儲器（PROM）：結構相對簡單，但靈活性較低，編程後不能修改。通用可編程邏輯器件（GAL）：具有固定的AND/OR陣列，可編程連接，可以擦寫。復雜可編程邏輯器件（CPLD）：由多個邏輯陣列（通常是宏單元）組成，宏單元內部包含邏輯門和觸發器，宏單元之間通過可編程互連綫連接。CPLD的結構更復雜，可實現的功能也更強大，並且在編程後通常具有較穩定的時序特性。現場可編程門陣列（FPGA）：包含數量龐大（成韆上萬甚至上百萬）的可配置邏輯塊（CLB），以及大量的可編程輸入/輸齣塊（IOB）和可編程布綫資源。FPGA提供瞭極高的靈活性和密度，可以實現非常復雜的數字係統。 5.2 現場可編程門陣列（FPGA） FPGA是目前最流行和應用最廣泛的PLD類型。其核心思想是在芯片上集成大量的基本邏輯單元和靈活的互連機製，允許用戶在“現場”（即設計完成後、部署前）通過特定的編程工具來配置這些單元和連接，從而實現任意的數字邏輯功能。 FPGA的基本結構：可配置邏輯塊（Configurable Logic Block, CLB）： FPGA的基本構建單元，通常包含查找錶（Look-Up Table, LUT）、觸發器和多路選擇器等。LUT可以實現任意的組閤邏輯函數。輸入/輸齣塊（Input/Output Block, IOB）：用於FPGA與外部電路進行數據交互的接口。可編程互連綫（Programmable Interconnect）：連接CLB和IOB的開關網絡，允許用戶定義邏輯信號的路徑。時鍾管理單元（Clock Management Unit）：提供時鍾信號的生成、分頻、倍頻和延遲等功能。其他專用硬核（Hard Cores）：一些高級FPGA還集成瞭高性能的處理器（如ARM）、DSP單元、SerDes（串行/解串器）等硬核，以提供更強大的功能。 FPGA的工作流程： 1. 設計輸入：使用硬件描述語言（如Verilog, VHDL）描述設計功能。 2. 綜閤（Synthesis）：將HDL代碼轉換為門級網錶。 3. 布局布綫（Place and Route）：將門級網錶中的邏輯單元映射到FPGA的CLB資源，並將它們之間的連接配置到FPGA的互連綫上。 4. 生成比特流（Bitstream）：生成FPGA配置文件，該文件包含瞭配置FPGA所有邏輯單元和互連綫的信息。 5. 下載配置：將比特流文件下載到FPGA芯片中，完成對硬件功能的配置。 5.3 硬件描述語言（Hardware Description Language, HDL）硬件描述語言是一種用於描述數字電路結構、行為和特性的語言。與傳統編程語言（如C/C++）主要描述算法流程不同，HDL直接描述硬件的並行性、結構和時序。為什麼需要HDL？抽象層次高：允許在比門級更高的層次上進行設計。設計效率高：能夠快速描述復雜電路。可移植性：同一份HDL代碼可以用於不同的PLD或ASIC設計。仿真驗證：可以在軟件環境中對設計進行仿真和驗證，大大降低瞭硬件調試成本。易於維護和修改：代碼化的描述使得修改和維護更加方便。兩種主流HDL： Verilog HDL：語法上與C語言類似，易於學習和使用，是業界廣泛使用的HDL之一。 VHDL：語法上更接近於Ada語言，功能強大，在一些特定領域（如軍事、航天）有較多應用。 5.4 Verilog HDL 簡介 Verilog HDL是一種IEEE標準化的硬件描述語言，用於描述數字邏輯電路的設計，從門級到寄存器傳輸級（RTL）再到行為級。基本構成單元：模塊（Module）： Verilog設計的基本單位，代錶一個獨立的硬件單元，有輸入、輸齣和內部邏輯。 ```verilog module my_module ( input wire a, input wire b, output wire y ); // 模塊體：描述邏輯功能 endmodule ``` 端口（Port）：模塊的輸入、輸齣接口，如 `input`, `output`, `inout`。信號（Signal）：模塊內部用於傳遞數據的綫，如 `wire`, `reg`, `integer`。`wire` 通常用於錶示物理連接，而 `reg` 用於錶示存儲單元（如觸發器），即使它在行為級描述中。行為級描述（Behavioral Modeling）：使用過程塊（如 `always` 塊）來描述電路的行為。這是RTL設計中最常用的方式。 ```verilog always @(a or b) begin // 敏感列錶，當a或b變化時觸發 y = a & b; // 組閤邏輯賦值 end ``` 或者使用 `assign` 語句描述組閤邏輯： ```verilog assign y = a & b; // 連續賦值，自動推斷組閤邏輯 ``` 數據流級描述（Dataflow Modeling）：使用連續賦值語句（`assign`）來描述數據之間的流動關係，主要用於組閤邏輯。結構級描述（Structural Modeling）：使用實例化（Instantiation）其他模塊來構建更復雜的電路，類似於門級連接。時序邏輯描述：使用帶有觸發器特性的過程塊（如 `always @(posedge clk)`）來描述時序邏輯。 ```verilog always @(posedge clk) begin if (reset) begin q <= 1'b0; // 異步或同步復位 end else begin q <= d; // D觸發器行為 end end ``` 5.5 Verilog HDL 的應用 Verilog HDL廣泛應用於： ASIC（專用集成電路）設計：設計復雜的集成電路芯片。 FPGA設計：配置和編程FPGA實現各種數字係統。數字電路仿真與驗證：通過軟件仿真來測試設計的正確性。 IP核（Intellectual Property Core）開發：開發可重用的功能模塊。 5.6 練習與鞏固嘗試編寫一個簡單的Verilog模塊，實現一個AND門的功能。瞭解一個FPGA開發闆的基本結構和開發流程（如使用Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime）。閱讀一些簡單的Verilog HDL示例代碼，理解其結構和描述方式。本章為您打開瞭現代數字設計的大門。通過瞭解PLD和掌握Verilog HDL，您將能夠邁嚮更高級、更復雜的數字係統設計領域。 --- 第六章 Verilog HDL 語法與應用實踐在上一章中，我們對Verilog HDL有瞭初步的認識，瞭解瞭它的基本結構和在數字設計中的重要性。本章將深入探討Verilog HDL的常用語法，並結閤實際設計需求，通過具體的例子來展示如何使用Verilog HDL來實現各種數字電路。學習目標：掌握Verilog HDL中常用的數據類型和運算符。熟練運用過程塊（`always`）和賦值語句（`assign`）進行邏輯描述。學習如何實例化模塊，實現模塊化的設計。通過具體實例，掌握Verilog HDL在組閤邏輯和時序邏輯設計中的應用。瞭解Verilog HDL的一些進階概念，如參數化設計和生成語句。 6.1 Verilog HDL 的數據類型 Verilog HDL提供瞭多種數據類型來錶示硬件中的不同元素。 `wire`：最基本的數據類型，代錶物理導綫，用於連接模塊實例或邏輯單元。默認值是X（未知）。 `reg`：用於錶示存儲元件（如觸發器）或過程塊內的寄存器。`reg` 類型的值隻能在過程塊（如 `always`, `initial`）中被賦值。其值在過程塊結束後會保持，直到下一次賦值。默認值是X。 `integer`：用於錶示32位有符號整數，常用於循環計數或存儲一般數值。 `parameter`：用於定義常量，實現參數化設計，提高代碼的可讀性和可維護性。 6.2 Verilog HDL 的運算符 Verilog HDL支持多種運算符，用於進行邏輯運算、算術運算、關係運算、邏輯位運算等。算術運算符： `+` (加), `-` (減), `` (乘), `/` (除), `%` (取模), `` (冪) 關係運算符： `>` (大於), `<` (小於), `>=` (大於等於), `<=` (小於等於) 相等運算符： `==` (等於), `!=` (不等於), `===` (邏輯等於), `!==` (邏輯不等於) 邏輯運算符： `&&` (邏輯與), `||` (邏輯或), `!` (邏輯非) 按位運算符： `&` (按位與), `|` (按位或), `^` (按位異或), `~` (按位非), `~^` 或 `^~` (按位同或/異或) 移位運算符： `<<` (左移), `>>` (右移), `<<<` (算術左移), `>>>` (算術右移) 條件運算符： `? :` (三元運算符，類似於C語言的條件錶達式) 6.3 Verilog HDL 的過程塊與賦值語句 `assign` 語句（連續賦值）：用於描述組閤邏輯。賦值是連續的，當右側錶達式的任何輸入值發生變化時，左側的綫網 `wire` 會立即被更新。 ```verilog assign y = a & b; // 簡單的AND門 ``` `always` 塊（過程賦值）：用於描述組閤邏輯或時序邏輯。組閤邏輯 `always` 塊：必須有一個事件控製（如 `always @(a or b)` 或 `always @()`，`@()` 錶示敏感列錶中包含所有左側變量）。在組閤邏輯 `always` 塊中，所有輸齣信號（`reg` 類型）在每次執行時都必須被賦值，否則會産生鎖存器（latch），這通常是設計錯誤。 ```verilog always @() begin if (select) y = data_in1; else y = data_in2; end ``` 時序邏輯 `always` 塊：必須有一個時鍾觸發事件（如 `always @(posedge clk)` 或 `always @(negedge clk)`）。可以包含復位（`reset`）邏輯。賦值語句通常是阻塞賦值 `=`（對於組閤邏輯部分）或非阻塞賦值 `<=`（用於觸發器狀態更新）。 ```verilog always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin q <= 1'b0; // 復位時將q設為0 end else begin q <= d; // 在時鍾上升沿將d的值賦給q end end ``` 非阻塞賦值 (`<=`)：用於時序邏輯，錶示在時鍾沿到來時，目標變量的值被更新為右側錶達式的值。所有非阻塞賦值在同一時鍾周期內同時發生（按右側錶達式的值計算，然後同時更新左側變量）。阻塞賦值 (`=`)：用於組閤邏輯，錶示右側錶達式的值立即計算並賦值給左側變量。同一過程塊內的阻塞賦值是順序執行的。 6.4 Verilog HDL 的模塊實例化模塊實例化允許我們將一個模塊作為子模塊添加到另一個模塊中，從而實現模塊化設計。 ```verilog // 定義一個AND門模塊 module and_gate ( input wire a, input wire b, output wire y ); assign y = a & b; endmodule // 定義一個使用AND門的模塊 module my_circuit ( input wire clk, input wire reset, input wire data1, input wire data2, output wire result ); wire intermediate_signal; // 實例化一個AND門 and_gate and1 ( .a(data1), // 端口連接：實例and1的a端口連接到data1 .b(data2), // 實例and1的b端口連接到data2 .y(intermediate_signal) // 實例and1的y端口連接到中間信號 ); // 實例化一個D觸發器 (假設存在一個d_flipflop模塊) d_flipflop ff1 ( .clk(clk), .reset(reset), .d(intermediate_signal), .q(result) ); endmodule ``` 6.5 Verilog HDL 設計實踐我們將通過幾個實例來展示Verilog HDL在組閤邏輯和時序邏輯設計中的應用。 6.5.1 組閤邏輯實例：4位全加器 ```verilog // 半加器模塊 module half_adder ( input wire a, b, output wire sum, carry ); assign sum = a ^ b; assign carry = a & b; endmodule // 全加器模塊 module full_adder ( input wire a, b, cin, output wire sum, cout ); wire s1, c1, c2; half_adder ha1 ( .a(a), .b(b), .sum(s1), .carry(c1) ); half_adder ha2 ( .a(s1), .b(cin), .sum(sum), .carry(c2) ); assign cout = c1 | c2; endmodule // 4位全加器模塊 module four_bit_adder ( input wire [3:0] a, b, // 4位輸入 input wire cin, // 進位輸入 output wire [3:0] sum, // 4位和輸齣 output wire cout // 進位輸齣 ); wire c1, c2, c3; // 中間進位信號 // 實例化4個全加器 full_adder fa0 (.a(a[0]), .b(b[0]), .cin(cin), .sum(sum[0]), .cout(c1)); full_adder fa1 (.a(a[1]), .b(b[1]), .cin(c1), .sum(sum[1]), .cout(c2)); full_adder fa2 (.a(a[2]), .b(b[2]), .cin(c2), .sum(sum[2]), .cout(c3)); full_adder fa3 (.a(a[3]), .b(b[3]), .cin(c3), .sum(sum[3]), .cout(cout)); endmodule ``` 6.5.2 時序邏輯實例：8位D觸發器移位寄存器（串入並齣） ```verilog module shift_register_sipo ( input wire clk, input wire reset, input wire data_in, // 串行數據輸入 output wire [7:0] data_out // 並行數據輸齣 ); // 使用8個D觸發器來構建移位寄存器 // 信號聲明 wire q0, q1, q2, q3, q4, q5, q6; // 實例化D觸發器 always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin data_out[0] <= 1'b0; data_out[1] <= 1'b0; data_out[2] <= 1'b0; data_out[3] <= 1'b0; data_out[4] <= 1'b0; data_out[5] <= 1'b0; data_out[6] <= 1'b0; data_out[7] <= 1'b0; end else begin data_out[0] <= data_in; // 第一個觸發器接收串行輸入 data_out[1] <= data_out[0]; // 後一個觸發器接收前一個觸發器的輸齣 data_out[2] <= data_out[1]; data_out[3] <= data_out[2]; data_out[4] <= data_out[3]; data_out[5] <= data_out[4]; data_out[6] <= data_out[5]; data_out[7] <= data_out[6]; end end endmodule ``` 6.5.3 時序邏輯實例：模10計數器（使用D觸發器） ```verilog module mod_10_counter ( input wire clk, input wire reset, output reg [3:0] count // 4位計數器，可以錶示0-15 ); always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin count <= 4'd0; // 復位時計數器清零 end else begin // 檢查當前計數是否達到9，如果是，則下一個計數歸零，否則加1 if (count == 4'd9) begin count <= 4'd0; end else begin count <= count + 4'd1; end end end endmodule ``` 6.6 Verilog HDL 的進階概念（簡述）參數化設計（Parameterization）：使用 `parameter` 關鍵字定義常量，使得模塊可以適應不同的參數值，例如改變移位寄存器的位數或計數器的模數。 ```verilog parameter WIDTH = 8; // 定義寬度為8 module shift_register (parameter WIDTH = 8) ( input wire clk, input wire reset, input wire data_in, output wire [WIDTH-1:0] data_out ); // ... 邏輯實現 endmodule ``` 生成語句（Generate Statement）：用於根據參數值生成重復的邏輯結構，如實例化多個相同的模塊。 ```verilog generate for (genvar i = 0; i < WIDTH; i = i + 1) begin : reg_gen // 實例化D觸發器 d_flipflop (parameter BIT_WIDTH = 1) ff ( .clk(clk), .reset(reset), .d(i == 0 ? data_in : data_out[i-1]), .q(data_out[i]) ); end endgenerate ``` 任務（Task）與函數（Function）：用於代碼復用和組織。函數通常用於組閤邏輯，隻能有返迴值；任務可以有多個返迴值，也可用於時序邏輯。 6.7 練習與鞏固使用Verilog HDL編寫一個8選1多路選擇器的模塊。編寫一個D觸發器的Verilog模塊。實現一個簡易的4位二進製轉BCD碼的譯碼器。嘗試使用參數化設計來創建可配置位寬的寄存器。通過本章的詳細講解和實例分析，您應該能夠更加熟練地使用Verilog HDL進行數字電路的設計。掌握好HDL的語法和常用設計模式，將為您在數字邏輯設計領域打下堅實的基礎。 ---

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個亮點在於其豐富的實踐指導。書中提供的每一個Verilog設計實例，都不僅僅是代碼的堆砌，而是圍繞一個具體的數字係統應用展開，例如，一個簡單的ADC控製器、一個UART通信模塊、一個簡單的CPU控製器等。這些實例的設計過程，清晰地展示瞭從需求分析、係統設計、模塊劃分，到Verilog編碼、仿真驗證的完整流程。作者還特彆強調瞭仿真在數字設計中的重要性，提供瞭詳細的仿真流程和常見的仿真技巧。通過對這些實例的學習，我不僅能夠鞏固Verilog的語法和編程思想，更能學習到如何將抽象的理論轉化為實際可用的設計。例如，書中關於一個簡易CPU控製器的Verilog設計，從指令解碼到狀態機控製，每一步都剖析得很到位，並且提供瞭相應的測試激勵文件，讓讀者可以親手跑通整個設計，這極大地提升瞭學習的趣味性和有效性。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最直觀感受是，它有效地架起瞭理論知識與工程實踐之間的橋梁。作者在闡述數字電子技術的基礎原理時，總是會巧妙地引入Verilog語言的應用，反之亦然，在講解Verilog編程時，也常常會引用數字電路的實際應用場景。這種“學以緻用”的設計理念貫穿全書，讓讀者在學習理論知識的同時，不會感到脫離實際。例如，在講解二進製加法器時，書中不僅有邏輯圖和布爾錶達式，還會展示如何用Verilog實現一個並行加法器，並對仿真的結果進行分析。這種緊密的結閤，讓數字電路的學習不再是碎片化的知識點，而是形成瞭一個完整的知識體係。此外，書中還提及瞭一些高級的數字係統設計方法學，如流水綫設計、並行處理等，這些內容雖然篇幅不長，但足以讓讀者對現代數字係統設計的發展方嚮有一個初步的瞭解，激發進一步探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱這本《現代數字電子技術及Verilog設計》，就被其紮實的理論基礎和前沿的設計理念所吸引。書中對數字電路的基本原理，如邏輯門、組閤邏輯、時序邏輯等，進行瞭深入淺齣的闡述，每一個概念的引入都銜接自然，循序漸進，讓初學者也能迅速掌握核心知識。特彆值得一提的是，作者在講解組閤邏輯和時序邏輯時，不僅給齣瞭詳細的公式推導和原理分析，還結閤瞭豐富的實際電路圖例，這對於理解抽象的邏輯概念至關重要。比如，在介紹狀態機的設計時，書中不僅有理論模型，還提供瞭多個不同復雜度的狀態機實例，並配以清晰的狀態轉移圖，讓讀者能夠直觀地理解狀態的轉換過程和時序控製。此外，書中對觸發器、寄存器、計數器等基本時序元件的講解也十分透徹，從最簡單的D觸發器到復雜的JK觸發器，再到移位寄存器和各種計數器，每一個元件的構成、工作原理和應用場景都被描繪得淋灕盡緻。即使是對數字電子技術稍有瞭解的讀者，也能從中獲得新的啓發和更深層次的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書在Verilog HDL語言的介紹和應用方麵，給我留下瞭深刻的印象。作者並沒有將Verilog僅僅作為一種描述語言，而是將其上升到瞭數字係統設計的層麵。從最基礎的Verilog語法，如模塊定義、端口聲明、數據類型、賦值語句等，到復雜的行為級建模、數據流建模和結構化建模，書中都進行瞭詳盡的講解。尤其是在行為級建模部分，作者通過多個實際的數字電路設計實例，展示瞭如何用Verilog來描述電路的功能，例如，如何通過always塊和if-else語句來構建組閤邏輯和時序邏輯，如何使用for循環和generate語句來簡化代碼的編寫。書中還特彆強調瞭綜閤工具的工作原理，並提供瞭許多編寫可綜閤Verilog代碼的技巧和注意事項，這對於培養讀者麵嚮實際應用的編程習慣非常有幫助。例如，在介紹異步復位和同步復位時，書中不僅給齣瞭兩種方式的Verilog代碼，還深入分析瞭它們在時序和功耗上的差異，以及在不同應用場景下的選擇策略。這種深度和廣度，讓Verilog的學習不再是枯燥的代碼練習，而是轉化為一種強大的數字係統設計能力。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我對現代數字電子技術的脈絡有瞭更加清晰的認識。書中不僅涵蓋瞭傳統的數字邏輯電路，還將目光投嚮瞭更廣闊的領域。例如，在介紹FPGA技術時，作者並沒有停留在概念層麵，而是詳細解釋瞭FPGA的內部結構，包括查找錶（LUT）、寄存器、布綫資源等，以及它們是如何協同工作的。書中還演示瞭如何將Verilog代碼映射到FPGA芯片上，並介紹瞭常用的FPGA開發流程，從RTL設計到邏輯綜閤、布局布綫，再到時序約束和比特流生成。這對於希望深入瞭解硬件實現細節的讀者來說，無疑是一份寶貴的資料。此外，書中還涉及瞭一些現代數字係統設計中的熱點話題，如低功耗設計、時序分析、測試與驗證等。這些內容的處理方式，讓我感受到作者的精心布局和對行業發展趨勢的深刻把握。即使是其中的一個章節，例如關於時序收斂的講解，也提供瞭許多實用的建議和方法，遠超齣瞭基礎教程的範疇，讓我在麵對復雜的時序問題時，能夠有章可循。