IP核芯志——數字邏輯設計思想 ( 簡體 字) |
| 作者：吳濤 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 42334
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NT售價： 340 元 |
| 出版日：8/1/2015 |
| 頁數：320 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121269790 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：楔 子
開場詩一首：“半世傲物半世狂，且掃紅葉且掃霜。老來流落說書場，勸君莫學老僧樣。”
叫大家破費了，老衲這里一揖到地，感謝施主們捧場。這些日子，就由貧僧給諸位說一陣子書。既然各位買了預付費的套票，就請耐心聽灑家?嗦。中途退場的，灑家倒是無所謂，就是您老自己虧了。
閑話少說，書歸正文。卻說東勝神州傲來國花果山，因為出了美猴王齊天大圣孫悟空，遂成了一方名勝之地，終日游客不斷。太白金星見此情景，上報玉帝曰：“想那弼馬溫是因為大鬧天宮出的名，世人現在人人羨慕，終非好事。萬一再來一個小鬧天宮什么的，也影響安定團結的局面。”玉皇大帝一聽有理，就將花果山一帶劃為軍事禁區禁止閑人進出，派了天將角牴龍、父犁闖和兩個天兵把守。本來奇跡就不是天天有的，所以過去了多年，花果山基地一帶也無什么動靜。把守的四人除了一天打打“斗地主”之外無事可做，倒也落得一個逍遙自在。
話分兩頭，那塊曾經化出大圣的石頭卻是自有玄妙。西游記記載：“那座山正當頂上，有一塊仙石。其石有三丈六尺五寸高，有二丈四尺圍圓。三丈六尺五寸高，按周天三百六十五度；二丈四尺圍圓，按政歷二十四氣。上有九竅八孔，按九宮八卦。四面更無樹木遮陰，左右倒有芝蘭相襯。蓋自開辟以來，每受天真地秀，日精月華，感之既久，遂有靈通之意。”所謂集腋成裘，經過幾多寒暑，日精月華的積累，日復一日的孕育，終于又出異象：但只見白日一道閃電，白虹灌日，那石又崩裂開來，產出一只肉球。這個球比較細，僅僅魚卵大小。那日二將二兵正好才打完八圈，眼花身乏的，沒有看到如此細微之物，生生把一妖孽放到人間為禍。這是后話，眼把前的是這枚卵滴溜溜亂轉，最后化為一只一寸長度的肉蟲逃到深山之中去也。
此蟲與猴王雖然一石所生，但是本性卻是喜靜不喜動，不似大圣是惹事的精靈、闖禍的元帥。說來這也不奇怪，常言道“龍生九子，各個不同”。蟲兒一路向西，直到見到少林寺別院小木庵，甚是喜愛，于是在此處蘭若的房梁上定居下來。從此之后，不知經歷了幾多滄海桑田，度過了多少天劫，石蟲也修得人性，化身一胖大和尚法名加菲/加肥（待考）繼續修行。此間加和尚也曾去過28、26這種大廟掛單，最終于一所無名小寺終日練習“秋風功”（掃地了）不輟，也算悟到幾分佛法。
某年某月，加菲正在參詳無名上法，突然心血來潮抬頭觀看。但見僧舍屋頂是霞光萬道、瑞彩千條，老和尚曉得是有哪方神圣降臨，于是伏身下拜，五體投地。再抬頭，只見一位端詳莊重的女子正在面前，正是觀音座前龍女姐姐。
“不知龍女小主光臨寒舍，有失遠迎，當面請罪！不知小主降臨，有何吩咐？”
“你這和尚甚是?嗦，某家直接撈干的，和你打開天窗說亮話。觀音法牒：加菲悟道已久，但仍屬小乘終非正道，著龍女點化，令其歸于大乘為妙。我說和尚，知道大乘不？一句話涵蓋：度人度己，普度眾生。話僅到此，自己頓悟！”
老僧叫道：“姐姐且慢，再多聊幾句又不會死……”
可是卻早已不見龍女蹤影。
老衲思量良久：真正能夠世人受用的上法乃厚黑之學，奈何老僧不會，否則也不會偌大年紀還在“秋風功”的干活了，如果去教導別人總有欺世盜名、大忽悠的嫌疑；中法就是辦公室政治學，這個也不符合貧僧的情況，經歷數十年到現在連個飯頭都不是，去說政治和鉤心斗角，豈不是孔圣人門前賣詩書，純屬貽笑大方之舉了；看來只有講解這下法數字邏輯設計與系統思想，倒尚且適合，能給聽書的施主們有所借鑒。方針已定，不禁沾沾自喜，得意洋洋了起來。至于如何聯絡這書場的主家，以及其他都與本書無關，按下不表。反正一個技術僧人就這樣榮耀出場了。
這一段書叫作“荒山古寺，龍女點化老和尚；孤燈青卷，加菲欲說下法書”。
大政方針已定，下來炒作層面的事情卻也是紛繁浩雜，很費經歷。
首先需要解決的是本套書的風格問題：是陽春白雪還是是下里巴人，這個是一個亙古的難題。按照老衲的出身，那是亦正亦邪，雖然癡長幾十年，但是還沒有學會正兒八經講學的本領。這個甚是為難啊。正在貧僧“為伊熬的人疲憊，衣帶見窄終不悔”（漸寬那是虛言，壓力越大，體重增加越快，這才是真理）、“日晚倦梳頭”之際，東北方向來了一位得道高僧來本院住錫。山人的口頭禪是：“講解技術問題的至高境界就是，能叫文科學生娃子理解！”
哎呀呀，吉人自有天相啊！這正是“一句話點醒夢中人”的味道。即使做不到至高境界，向這個方向努力總是沒錯的。方針一定思如泉涌，看來老衲還真是執行拉車的命。
本套書的第一宗旨被定義為：讓工程師們，在工作八小時（雖然大多數人遠超這個數值，但是“八小時”隱喻工作目前在語言學層面還沒有被其他數字替代）之后，還看得進去、能夠理解。為了這個目標，說書的要做到“四化”，分別是：語言幽默化、技術庸俗化、學術通俗化和數學生活化。這個“四化”說起簡單做到難啊，請施主們監督老衲。
為了這個語言風格的問題，貧僧還專門給聽眾做了分類（評語：可謂處心積慮也）：
（1）ASIC前端/FPGA工程師。此類施主動手能力極強，但是可能被很多外道所惑盡管用過很多IP核，但是對于這個模塊的內部不甚了解。通過這套書，客官們就知道那些核里面的奧義了，并且會自己設計或者修改核，來更加適合系統的要求。
（2）希望了解具體實現的算法工程師。這些施主有著很好的理論知識，但是因為沒有親手做過數字邏輯有關的設計，所以經常被某些人（這些人的居心屬于主觀問題，貧僧不做評論）忽悠。是不是客官們經常被告知：“這個不能做！，那個代價太高”。聽了某家的書，您老就有了據理力爭的本錢（會議上吵架，勝利的感覺……真爽！）。
（3）計算機硬件設計工程師。諸位有福了，聽完這套書所有憂愁都沒有了。數字加速器是啥，如何做？高速接口怎么玩？書里都有答案。
（4）對以上內容有興趣的在校學生也是適合的讀者。
但是灑家出身實乃妖孽，所以做事也是古怪，聽書的客官會在無形之中進入一座大陣，此陣名曰“六丁六甲陣”。不知陣圖者，進入之后雖然沒有九死一生的生命之虞，也可能會昏昏欲睡、無法領會書中的奧妙。為了施主們盡量多地領悟我佛三寶之妙處，待老僧和諸位一一道來。
顧名思義，“六丁六甲陣”由六座大陣組成。
第一陣名曰“根本”，由8個小陣組成。這8個小陣看似無關但各有各的關鍵之所，它們卻是相互勾連，組成了一派設計里面需要考慮的諸多問題的態勢。施主們真正運作之時，有一個考慮不周，都可能“陰溝里面把船翻”。
第二陣名曰“周邊”，分成4個部分，分別解決了芯片外面信號輸入輸出的問題。此中自是法門無窮，待君把玩。
第三陣名曰“嘮叨”，這是外人起的名字。這里面用4部分訴說了代碼風格問題。這個問題看似人人都會，但是真正能夠不把“真經”念歪的，卻不常見。這里勸施主放下輕慢之心，慢慢體味。
第四陣名曰“計算”，無非四則運算、矩陣和函數求值這些雕蟲小技，與諸位分享。稍帶說一句，這一陣的樣子像“一字長蛇陣”，但是打法卻是大異。絕不能“掐頭去尾抓中腰”，必須一陣接一陣順序為之。
第五陣名曰“DSP”，是西洋劍客所創。內容皆為：D觸發器鏈、FFT、IIR和FIR這些西洋景，自與中土風格不同。勸大家切莫流連忘返，說出“此處樂不思蜀”的誑語。
第六陣名曰“系統”，乃是中央戊己土、陣眼所在。通過4個小陣，演繹所有陣勢的精華。打過這最后一陣，諸君稍加變化，自然可以造出無窮盡的各種陣來。
此外，還有兩篇附錄敬上，以完成“買一送一”自宏愿，盼君笑納。
最后，借貴方寶地，老衲需要感謝幾位施主在某家說書期間的幫助。首先是“紀若塵”居士，它不僅施舍了貧僧一頓飯，還幫助灑家細心修改了本書最難的部分“快速傅里葉變換”，好人一枚。此外還有“椰子不酥”大善人慧眼識珠，予本書了不少建議。最后感謝“FPGA/Verilog精英群”里面各位老少英雄的建議和督促，人數太多就不一一列舉了。
上面這段叫作“東北人微言大義談四化，老妖孽處心積慮設六陣”。 |
內容簡介：數字邏輯設計的精妙之處，在于根據不同的系統需求獲得功能相同但結構完全不同的系統架構，這也是所謂“面積與速度”的平衡問題。本書運用幽默輕松的語言方式，介紹各種IP核在不同要求下的實現方法，潛移默化地傳遞了數字邏輯系統的設計思想。由于大部分工程師對于信號處理等知識的把握不是特別理想，所以本書剝離了理論知識的傳統講解方式，注重系統結構以及結構優化的介紹，以適應此類工程師的需要。__eol__第1章介紹了數字邏輯設計的基礎概念，這些是設計的基礎。只有把握這些內容，才能夠真正進行合格的FPGA或者ASIC前端設計。第2∼5章，由淺入深詳述了從簡單的選擇器到復雜的快速傅里葉變換的一系列IP核內部結構，包含IP核多種可能的結構，方便讀者根據不同的系統需求選擇使用。第6章舉例介紹了復雜系統設計所需要考慮的各種問題，使讀者體會到“面積與速度”均衡的思想。 |
目錄：第1章 論基礎，老和尚月下談根本 1
背景知識介紹 1
龍虎斗江湖紛爭
數字邏輯的歷史與設計流程 3
兩選難用核圍城
IP核探秘 10
實現語所見非真
Verilog語言與其可綜合性 15
依圖說嚴格流程
語言描述硬件 20
聽指揮時鐘析分
系統時鐘與時延 28
巧均衡熊并魚蒸
結構設計中面積與速度的均衡 34
定結構模式規整
邏輯設計的三種基本結構 42
嚴測試片外編程
如何編寫測試程序 50
第2章 定周邊，大比丘海外平外圍 56
芯片外圍接口設計 56
獨家秘方孟婆湯
復位信號及其重建 58
數據出入要穩定
輸入輸出數據的處理方法 66
摸虎臀藝高膽大
芯片的時鐘控制 76
接口狀態任縱橫
接口時序的有限狀態機表示 85
第3章 簡單入手，代碼風格從小養 95
基本單元與代碼 95
三把神沙顯神功
編碼器、譯碼器和計數器代碼分析 97
急速風云演好戲
組合邏輯的時序化 113
順序掃描找高個
順序操作的數字實現 124
狀態還要代碼現
有限狀態機的實現方法 132
第4章 數學為王，高速運算顯本領 149
基本數學運算單元 149
整數加法打頭陣
無符號數加法器 151
乘法是多次的加
無符號數乘法器的結構 160
自古除法一根筋
無符號除法器設計 169
并蒂花開一般齊
帶符號整數的運算方法 174
數值浮動夜黃昏
定點數與科學記數的四則運算方法 182
淺嘗輒止四方陣
矩陣計算簡介 199
露兩手巧算函數
通用非線性函數的計算方法 210
降魔障獨孤九劍
計算非線性函數的CORDIC方法 221
第5章 聊信號處理，無非一堆運算 232
簡單數字信號處理單元設計 232
翻譯方能做串串
D觸發器鏈型電路 234
時頻變換梁祝舞
快速傅立葉變換 245
無盡響細節研判
無限沖激響應濾波器的實現 261
有窮應變化多端
有限沖激響應濾波器的實現 269
第6章 說系統設計，莫過兩者平衡 282
通過例子，簡介系統設計思想 282
齊聲合唱嘀嗒嘀
電子表系統設計 285
讀寫控制逍遙游
SDRAM控制器設計 291
單元復用白菜價
多通道數字中頻系統設計 303
看客做菜好廚師
CDMA多徑搜索在不同場合的實現 310
附錄一 后山澗偶獲殘卷兩頁說書場布道客官千人 319
附錄二 嘮設計約定幾條死規矩唱京戲留出兩行離別淚 323 |
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