Verilog HDL教程——设计与验证方法、思维拓展与综合案例
定 价:44.5 元
丛书名:高等学校电子信息类专业系列教材·新形态教材
- 作者:胡正伟,王健健,王岩,陈智雄
- 出版时间:2024/12/1
- ISBN:9787302697176
- 出 版 社:清华大学出版社
- 中图法分类:TP312.8VH
- 页码:
- 纸张:胶版纸
- 版次:
- 开本:16开
-
商品库位:
本书的主要目的是为VerilogHDL学习者提供一本不仅可以轻松入门,还可以迅速掌握设计方法,并能锻炼善于思考、多角度解决设计问题能力的教材。本书主要内容包括VerilogHDL基础知识、VerilogHDL逻辑设计知识要点、思维拓展案例、仿真与静态时序分析基础、综合案例5章。在介绍常用的VerilogHDL语法的基础上,重点介绍基于VerilogHDL的数字系统设计方法,包括组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计要点、一题多解设计案例、仿真验证方法以及面向实际工程应用领域的综合案例。本书可以作为高等学校电子信息、集成电路、通信工程等相关专业本科生和研究生的教材,也可以作为FPGA或数字集成电路设计工程师的参考书。
(1)教材内容分为语法篇、基础篇、方法篇、验证篇和高阶篇5部分内容,明确每个阶段的任务。(2)语法篇给出基础语法知识,该阶段形成对HDL语法及基本功能单元的HDL描述有初步的认知。(3)基础篇分别以组合逻辑和时序逻辑2个案例,映射语法知识点的应用,重点介绍案例中的所使用的设计方法、重点语法等。(4)方法篇重点介绍一题多解案例,详细分析每种实现方案的原理和功能,给出功能实现流程图,根据流程图写出HDL代码,培养正向设计代码的能力。(5)验证篇介绍编写testbench的方法、可综合与不可综合的含义。静态时序分析原理。(6)高阶篇结合专业培养方案中的相关课程,将课程中的相关典型应用以高阶案例的形式进行介绍。
前言
当前,Verilog HDL相关的教材已经很多,其中不乏很多经典教材。作者之所以仍要编写这本Verilog HDL教材,主要原因是这本教材的体系架构、设计案例的选择、设计方法学的凝练都具有鲜明的特色。
本书不是单纯地介绍语法,而是重点介绍灵活运用语法实现数字系统设计与优化的方法。本书共5章,分别介绍Verilog HDL基础知识、Verilog HDL逻辑设计知识要点、思维拓展案例、仿真与静态时序分析基础、综合案例。
第1章介绍Verilog HDL基础语法知识,通过本章内容的学习,读者可以形成对HDL语法及基本功能单元的HDL描述的初步认知,为后续知识点的学习奠定基础。
第2章介绍Verilog HDL逻辑设计知识要点,是对第1章内容的补充和总结,内容包括二进制数据问题、并发赋值语句的多驱动问题、逻辑综合、generate结构、组合逻辑设计要点和时序逻辑设计要点。组合逻辑电路设计给出三角度组合逻辑设计方法,时序逻辑给出时钟描述、复位方式、D触发器变形、D触发器扩展4个设计要点。
第3章给出6个一题多解案例,详细分析每种实现方案的原理和功能,培养读者正向设计代码的能力。此外,还可以引导读者从不同的角度思考问题,激发学习兴趣,并能分析对比不同方法的优缺点,选择的设计方案。
第4章介绍编写Testbench的方法和静态时序分析原理。通过本章内容的学习,读者可以熟练运用可综合元素实现逻辑设计,运用不可综合元素实现逻辑验证和行为建模,掌握静态时序分析的基础知识,为时序、面积等设计优化奠定基础。
第5章给出7个综合案例,包括数值计算、信号生成、数字混频、数字滤波、FFT幅频特性分析、BPSK调制解调、DBPSK调制解调。案例注重综合能力的培养,除了熟练运用Verilog HDL知识实现数字系统设计以外,还锻炼读者善于结合现成可用的IP核以及第三方软件的能力,在实现比较复杂的系统功能的同时提高设计效率。通过本章案例的学习,可以为实现更加复杂的工程案例奠定坚实的基础。
作者在该领域已经有20多年的学习、工程实践经验以及10多年的一线教学工作积累,本书的内容是作者针对HDL学习和教学的一些经验之谈,希望能对从事相关领域的人员有所帮助。
本书的出版得到了国家自然科学项目(编号: 52177083)、河北省研究生示范课程项目(编号: KCJSX2024116)、华北电力大学“双一流”研究生教材项目、华北电力大学“双一流”研究生学科核心课程“现代电子系统设计与测试”项目、华北电力大学本科专业核心课程“数字系统设计与EDA技术”项目的支持。
鉴于作者水平有限,欢迎学者、读者批评指正。
作者2025年5月
胡正伟,博士、讲师,主要从事FPGA教学和研发等工作。具有多年的FPGA开发经验,完成多个FPGA工程项目的开发设计,曾与华为技术有限公司合作开发基于FPGA的电力线测距系统。主编中国电力出版社“十三五”本科规划教材《电子设计自动化》。
目录
第1章Verilog HDL基础语法知识1
1.1Verilog HDL的基本结构1
1.2Verilog HDL语言要素4
1.3Verilog HDL描述语句13
1.4Verilog HDL描述方式26
1.5组合逻辑电路设计27
1.6时序逻辑电路设计35
习题46
第2章Verilog HDL逻辑设计知识要点48
2.1二进制数据问题48
2.2并发描述语句的多驱动问题52
2.3逻辑综合53
2.4generate结构54
2.5组合逻辑电路设计要点58
2.5.1描述方式角度59
2.5.2描述方法角度62
2.5.3赋值方式角度63
2.6时序逻辑电路设计要点65
习题76
第3章设计思维拓展案例77
3.11位全加器77
3.2奇偶校验81
3.3冗余符号位检测86
3.48421BCD编码计数器93
3.5移位寄存器101
3.6移位相加乘法器105
习题108第4章仿真与静态时序分析基础109
4.1动态仿真110
4.1.1Testbench基础110
4.1.2测试激励生成方法113
4.1.3响应结果收集119
4.2静态时序分析124
4.2.1静态时序分析简介124
4.2.2静态时序分析的专业术语125
4.2.3静态时序分析原理125
习题130
第5章综合案例131
5.1数值计算 131
5.2正弦波信号产生140
5.3数字混频146
5.4数字滤波149
5.5FFT幅频特性分析165
5.6BPSK调制解调172
5.7DBPSK调制解调183
习题199
参考文献200