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基于Quartus Prime的數字系統Verilog HDL設計實例詳解(第4版)
( 簡體 字)
作者:徐宏偉,周潤景,彭雪梅類別:1. -> 電子工程 -> VHDL
出版社:電子工業出版社基于Quartus Prime的數字系統Verilog HDL設計實例詳解(第4版) 3dWoo書號: 56474
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出版日:9/1/2024
頁數:476
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ISBN:9787121489082 加入購物車加到我的最愛 (請先登入會員)
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第1章 Altera Quartus Prime開發流程
1.1 Quartus Prime軟件綜述
1.2 設計輸入
1.3 約束輸入
1.4 綜合
1.5 布局布線
1.6 仿真
1.7 編程與配置
第2章 Quartus Prime的使用
2.1 原理圖和圖表模塊編輯
2.2 文本編輯
2.3 混合編輯(自底向上設計)
2.4 混合編輯(自頂向下設計)
第3章 第三方EDA工具的使用
3.1 第三方EDA工具簡介
3.2 ModelSim仿真工具的使用
3.2.1 仿真簡介
3.2.2 ModelSim簡介
3.2.3 使用ModelSim進行功能仿真
3.2.4 使用ModelSim進行時序仿真
3.2.5 在Quartus Prime中調用ModelSim進行仿真
3.2.6 ModelSim仿真工具的高級應用
3.3 Synplify Premier綜合工具的使用
3.3.1 Synplify/Synplify Pro/Synplify Premier簡介
3.3.2 Synplify Premier綜合流程
3.3.3 Synplify Premier的其他綜合技巧
第4章 Verilog HDL概述及基本要素
4.1 Verilog HDL簡介
4.2 Verilog HDL設計流程
4.3 程序模塊的說明
4.4 Verilog HDL 的層次化設計
4.5 延時
4.6 Verilog HDL的描述形式
4.6.1 結構描述形式
4.6.2 行為描述形式
4.6.3 混合設計模式
4.7 Verilog HDL基本要素
4.7.1 標志符
4.7.2 注釋
4.7.3 格式
4.7.4 系統任務和函數
4.7.5 編譯指令
4.7.6 邏輯數值
4.7.7 常量
4.7.8 數據類型
4.7.9 運算符和表達式
第5章 行為描述語句
5.1 觸發事件控制
5.2 條件語句
5.3 循環語句
5.4 邏輯驗證與測試模板程序的編寫
5.5 有限狀態機(FSM)
第6章 門電路設計范例
6.1 與非門電路
6.2 或非門電路
6.3 異或門電路
6.4 三態門電路
6.5 單向總線緩沖器
6.6 雙向總線緩沖器
6.7 使用always過程語句描述的簡單算術邏輯單元
第7章 組合邏輯電路設計范例
7.1 編碼器
7.1.1 8線-3線編碼器
7.1.2 8線-3線優先編碼器
7.2 譯碼器
7.2.1 3線-8線譯碼器
7.2.2 BCD-七段顯示譯碼器
7.3 數據選擇器
7.3.1 4選1數據選擇器
7.3.2 8選1數據選擇器
7.3.3 2選1數據選擇器
7.4 數據分配器
7.5 數值比較器
7.6 加法器
7.6.1 半加器
7.6.2 全加器
7.6.3 4位全加器
7.6.4 16位加法器
7.7 減法器
7.7.1 半減器
7.7.2 全減器
7.7.3 4位全減器
7.8 七人投票表決器
7.9 乘法器
第8章 觸發器設計范例
8.1 R-S觸發器
8.2 J-K觸發器
8.3 D觸發器
8.4 T觸發器
第9章 時序邏輯電路設計范例
9.1 同步計數器
9.1.1 同步4位二進制計數器
9.1.2 同步二十四進制計數器
9.1.3 模為60的BCD碼加法計數器
9.2 異步計數器
9.3 減法計數器
9.4 可逆計數器
9.5 可變模計數器
9.5.1 無置數端可變模計數器
9.5.2 有置數端可變模計數器
9.6 寄存器
9.7 鎖存器
9.8 移位寄存器
9.8.1 雙向移位寄存器
9.8.2 串入/串出移位寄存器
9.8.3 串入/并出移位寄存器
9.8.4 并入/串出移位寄存器
9.9 順序脈沖發生器
9.10 序列信號發生器
9.11 分頻器
9.11.1 偶數分頻器
9.11.2 奇數分頻器
9.11.3 半整數分頻器
第10章 存儲器設計范例
10.1 只讀存儲器(ROM)
10.2 隨機存儲器(RAM)
10.3 堆棧
10.4 FIFO
第11章 數字系統設計范例
11.1 跑馬燈
11.2 8位數碼掃描顯示電路
11.3 4×4鍵盤掃描電路
11.4 數字頻率計
11.5 乒乓球游戲機
11.6 交通控制器
11.7 數字鐘
11.8 自動售貨機
11.9 出租車計費器
第12章 可參數化宏模塊及IP核的使用
12.1 ROM、RAM、FIFO的使用
12.2 乘法器和鎖相環的使用
12.3 正弦信號發生器
12.4 NCO IP核的使用
第13章 基于FPGA的射頻熱療系統
13.1 腫瘤熱療的生物學與物理學技術概論
13.2 溫度場特性的仿真
13.3 射頻熱療系統設計
13.4 系統硬件電路設計
13.4.1 硬件整體結構
13.4.2 高精度數字溫度傳感器DS18B20
13.4.3 Cyclone IV系列FPGA器件的特點
13.4.4 Cyclone IV GX器件的配置電路設計
13.4.5 電源電路設計
13.4.6 驅動電路設計
13.5 軟件實現
13.5.1 系統軟件設計電路圖
13.5.2 溫度測量模塊
13.5.3 設定溫度設置模塊
13.5.4 控制算法的選擇及設計
13.5.5 信號調制
13.5.6 溫度顯示模塊
13.5.7 分頻模塊
13.6 溫度場測量與控制的實驗
13.6.1 實驗材料及方法
13.6.2 實驗結果
13.6.3 實驗結果分析
13.7 結論
第14章 基于FPGA的直流電機伺服系統
14.1 電機控制發展情況
14.2 系統控制原理
14.3 算法設計
14.4 系統硬件設計原理
14.5 系統軟件設計原理
14.5.1 系統軟件設計電路圖
14.5.2 AD1674控制模塊
14.5.3 ADC0809控制模塊
14.5.4 反饋控制模塊
14.5.5 前饋控制模塊
14.5.6 前饋量和反饋量求和模塊
14.5.7 過電流控制模塊
14.5.8 PWM波生成模塊
14.5.9 分頻模塊
14.6 系統調試及結果分析
14.6.1 硬件調試
14.6.2 可靠性、維修性、安全性分析
14.6.3 軟件調試
本書以Altera公司全新推出的Quartus Prime 18.1為設計平臺,結合大量的實例來介紹基于Verilog HDL的FPGA/CPLD數字系統的設計方法。本書由淺入深地介紹了采用Quartus Prime 18.1進行數字系統開發的設計流程、設計思想和設計技巧。書中實例豐富,既有簡單的數字邏輯電路實例、數字系統設計實例,也有復雜的數字控制系統設計實例。
隨著電子技術、計算機應用技術和EDA技術的持續發展,使用FPGA/CPLD進行數字系統開發已經廣泛應用于通信、航天、醫療、電子、工業控制等領域。相較于傳統的電路設計方法,FPGA/CPLD具有顯著優勢,如功能強大、開發過程資金投入少、開發周期短、便于修改等。近年來,FPGA/CPLD市場發展迅速,并且隨著生產工藝的不斷提升,低成本高性能的FPGA/CPLD器件不斷涌現,FPGA/CPLD已經成為當今硬件設計的首選方式之一。對于電子設計工程師來說,熟練掌握FPGA/CPLD設計技術已經成為一項基本技能要求。
作為國際標準的硬件描述語言,Verilog HDL已成為相關專業的工程技術人員和高校學生必須掌握的編程語言之一。本書實例中的文本編輯均采用Verilog HDL編寫。本書以Quartus Prime 18.1為設計平臺,主要通過實例來介紹FPGA/CPLD數字系統設計,并且所有實例均已通過仿真和硬件測試。
本書是在第3版的基礎上修訂而成的,共分為14章:第1~10章為基礎篇,著重介紹FPGA設計的基礎知識;第11~14章為提高篇,深入講解FPGA的高級設計技術。其中:第1章和第2章主要介紹Quartus Prime 18.1的開發流程和設計方法;第3章介紹第三方仿真工具ModelSim和綜合工具Synplify的使用,對有限狀態機(FSM)觀察器部分的難度進行了下調;第4章和第5章介紹Verilog HDL設計的語法基本知識,對部分實例進行了簡單的調整與修改;第6~10章以數字電路的設計(包括門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路)為實例,在內容上進行了一些調整,主要介紹了原理圖編輯、文本編輯及混合編輯的設計方法,同時也鞏固了數字電路的基礎知識;第11章介紹一些課程設計中涉及的數字系統設計實例,相較于第3版取消了電梯控制器的實例,并不影響讀者掌握Quartus Prime 18.1的設計方法和熟練運用Verilog HDL;第12章介紹宏功能模塊及IP核的使用方法和簡單的實例;第13章和第14章給出了兩個大型數字系統的設計實例,以便讀者更深入地掌握數字系統的設計方法。
本書由徐宏偉、周潤景和彭雪梅編著。其中,徐宏偉編寫了第1~3章,彭雪梅編寫了第4章和第5章,其余由周潤景編寫。另外,參加本書編寫的還有曹立奇、李占強、張紅敏和周敬。
本書適合作為高等學校電子工程類、自動控制類、計算機類專業本科生、研究生的教學用書,也可供對FPGA設計開發比較熟悉的開發人員、廣大科技工作者和研究人員參考。
由于作者水平有限,書中難免存在錯誤和不足之處,懇請讀者批評指正。
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