數字邏輯電路實踐教程——基於FPGA和Verilog
魯鵬程、張麗艷、邵溫、高雪園
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商品描述
"本書是一本數字邏輯電路設計的實踐教材。全書分為7章，第1～3章以“技術”為主，主要介紹現代邏輯電路的發展、主流FPGA的軟硬件開發平臺、Verilog硬件描述語言及Quartus和Vivado兩款EDA軟件的使用；第4、5章以“理論”為主，主要介紹數字邏輯電路中常用的邏輯電路及Verilog實現、狀態機理論及硬件實驗中常用的外圍電路；第6、7章以“實踐”為主，分為基礎實驗和綜合設計兩個環節。基礎實驗題目具有一定的層次性、設計性和應用性，可幫助學生鞏固知識並掌握基本技能；綜合設計題目具有一定的系統性和工程性，並留有創新的空間，通過這些題目的練習，能夠提升數字邏輯電路的設計能力、動手能力及工程實踐能力。 本書可作為高等院校計算機科學與技術、物聯網工程、電子信息、自動控制等專業“數字邏輯電路設計”“數字系統設計”等課程的實驗教學用書，也可作為從事數字系統設計相關技術人員的參考書。 "
作者簡介
魯鵬程，博士，高級實驗師，長期從事計算機系統、嵌入式等領域的科研和教學工作，先後主講“計算機組成原理”、“計算機體系結構”、“數字邏輯實驗”及“計算機硬件類綜合型課程設計”等多門本科生課程，參與出版教材2本，譯著3部，在國內外重要期刊和會議上發表10余篇學術論文。
目錄大綱
目錄
第1章概述1
1.1邏輯器件概述1
1.1.1固定邏輯芯片1
1.1.2可編程邏輯器件2
1.2主流FPGA平臺概述7
1.2.1Intel FPGA產品概況7
1.2.2Xilinx FPGA產品概況9
1.3FPGA開發軟硬件平臺11
1.3.1硬件平臺選擇11
1.3.2軟件開發平臺11
1.4基於FPGA的數字邏輯實驗12
1.4.1實驗預習12
1.4.2實驗過程14
1.4.3實驗報告14
第2章Verilog HDL基礎16
2.1Verilog HDL簡介16
2.2Verilog HDL基本結構17
2.2.1模塊定義17
2.2.2模塊實例化20
2.3Verilog HDL語言要素22
2.3.1標識符22
2.3.2關鍵字22
2.3.3註釋22
2.3.4常量22
2.3.5參數23
2.3.6變量25
2.3.7運算符25
2.4Verilog HDL基本語句29
2.4.1賦值語句29
2.4.2always塊語句30
2.4.3initial塊語句32
2.4.4條件語句33
2.4.5循環語句35
2.4.6任務和函數37
2.5Verilog HDL驗證40
2.5.1Testbench文件的基本格式40
2.5.2時鐘激勵產生41
2.5.3復位信號設計42
2.5.4數據信號的產生43
2.5.5系統函數和系統任務45
2.6Verilog代碼規範49
2.6.1命名規範49
2.6.2編碼規範50
2.6.3註釋規範51
第3章基於FPGA和EDA的數字邏輯電路設計52
3.1FPGA設計流程52
3.2設計實例——四人表決器54
3.3基於Quartus的數字邏輯電路開發流程58
3.3.1創建工程58
3.3.2設計輸入62
3.3.3編譯工程67
3.3.4波形仿真68
3.3.5引腳分配75
3.3.6編程下載77
3.3.7層次化設計78
3.4基於Vivado的數字邏輯電路開發流程81
3.4.1創建工程81
3.4.2添加設計文件84
3.4.3仿真87
3.4.4綜合88
3.4.5實現90
3.4.6編程下載91
3.4.7層次化設計91
第4章基本邏輯電路設計實例94
4.1常用組合邏輯電路的設計94
4.1.1編碼器94
4.1.2譯碼器96
4.1.3數據選擇器98
4.1.4數值比較器99
4.1.5加法器100
4.2常用時序邏輯電路的設計101
4.2.1鎖存器和觸發器102
4.2.2計數器106
4.2.3寄存器107
4.2.4移位寄存器107
4.2.5存儲器109
4.3有限狀態機的設計111
4.3.1有限狀態機簡介111
4.3.2有限狀態機設計實例114
第5章數字系統常用外圍電路121
5.1輸入模塊121
5.1.1開關和按鍵121
5.1.2矩陣式鍵盤123
5.2顯示模塊124
5.2.1發光二極管124
5.2.2數碼管127
5.2.3LED點陣130
5.2.4LCD液晶屏131
5.2.5OLED液晶屏135
5.2.6VGA顯示138
5.3機電控制模塊142
5.3.1繼電器模塊142
5.3.2直流電機143
5.3.3步進電機145
5.3.4舵機148
5.4其他模塊150
5.4.1蜂鳴器150
5.4.2超聲波測距151
5.4.3溫濕度傳感器153
第6章基礎實驗156
6.1組合邏輯電路設計156
6.1.1實驗目的156
6.1.2實驗任務及要求156
6.1.3實驗步驟166
6.2寄存器電路設計167
6.2.1實驗目的167
6.2.2實驗任務及要求167
6.3計數器電路設計173
6.3.1實驗目的173
6.3.2實驗任務及要求173
6.4狀態機電路設計184
6.4.1實驗目的184
6.4.2實驗任務及要求184
6.5常用外設驅動電路的設計187
6.5.1實驗目的187
6.5.2實驗任務及要求187
6.6常用接口協議設計196
6.6.1實驗目的196
6.6.2實驗任務及要求196
第7章綜合設計206
7.1數字系統設計206
7.1.1數字系統的構成206
7.1.2設計方法206
7.1.3設計過程207
7.2設計實例——數字秒表208
7.2.1設計要求208
7.2.2系統設計209
7.2.3詳細設計210
7.3設計題目243
7.3.1自動售票機243
7.3.2四人搶答器245
7.3.3交通燈控制器246
7.3.4保險箱數字鎖控制器247
7.3.5乒乓球遊戲機248
7.3.6數字鐘電路250
7.3.7出租車計價器251
7.3.8洗衣機控制器252
7.3.9電梯控制器253
7.3.10自命題254
附錄A數碼管字形碼255
附錄BVerilog HDL中的關鍵字256
附錄C實驗臺外設引腳分配表257
附錄D實驗任務單259
參考文獻260
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