數字邏輯電路實踐教程--基於FPGA和Verilog
內容大鋼
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的軟硬體開發平台、Verilog硬體描述語言及Quartus和Vivado兩款EDA軟體的使用；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、狀態機理論及硬體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電腦科學與技術、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。
作者介紹
編者:魯鵬程//張麗艷//邵溫//高雪園|責編:蘇東方
目錄
第1章 概述
1.1 邏輯器件概述
1.1.1 固定邏輯晶元
1.1.2 可編程邏輯器件
1.2 主流FPGA平台概述
1.2.1 Intel FPGA產品概況
1.2.2 Xilinx FPGA產品概況
1.3 FPGA開發軟硬體平台
1.3.1 硬體平台選擇
1.3.2 軟體開發平台
1.4 基於FPGA的數字邏輯實驗
1.4.1 實驗預習
1.4.2 實驗過程
1.4.3 實驗報告
第2章 Verilog HDL基礎
2.1 Verilog HDL簡介
2.2 Verilog HDL基本結構
2.2.1 模塊定義
2.2.2 模塊實例化
2.3 Verilog HDL語言要素
2.3.1 標識符
2.3.2 關鍵字
2.3.3 註釋
2.3.4 常量
2.3.5 參數
2.3.6 變數
2.3.7 運算符
2.4 Verilog HDL基本語句
2.4.1 賦值語句
2.4.2 always塊語句
2.4.3 initial塊語句
2.4.4 條件語句
2.4.5 循環語句
2.4.6 任務和函數
2.5 Verilog HDL驗證
2.5.1 Testbench文件的基本格式
2.5.2 時鐘激勵產生
2.5.3 複位信號設計
2.5.4 數據信號的產生
2.5.5 系統函數和系統任務
2.6 Verilog代碼規範
2.6.1 命名規範
2.6.2 編碼規範
2.6.3 註釋規範
第3章 基於FPGA和EDA的數字邏輯電路設計
3.1 FPGA設計流程
3.2 設計實例——四人表決器
3.3 基於Quartus的數字邏輯電路開發流程
3.3.1 創建工程
3.3.2 設計輸入
3.3.3 編譯工程
3.3.4 波形模擬
3.3.5 引腳分配
3.3.6 編程下載
3.3.7 層次化設計
3.4 基於Vivado的數字邏輯電路開發流程
3.4.1 創建工程
3.4.2 添加設計文件
3.4.3 模擬
3.4.4 綜合
3.4.5 實現
3.4.6 編程下載
3.4.7 層次化設計
第4章 基本邏輯電路設計實例
4.1 常用組合邏輯電路的設計
4.1.1 編碼器
4.1.2 解碼器
4.1.3 數據選擇器
4.1.4 數值比較器
4.1.5 加法器
4.2 常用時序邏輯電路的設計
4.2.1 鎖存器和觸發器
4.2.2 計數器
4.2.3 寄存器
4.2.4 移位寄存器
4.2.5 存儲器
4.3 有限狀態機的設計
4.3.1 有限狀態機簡介
4.3.2 有限狀態機設計實例
第5章 數字系統常用外圍電路
5.1 輸入模塊
5.1.1 開關和按鍵
5.1.2 矩陣式鍵盤
5.2 顯示模塊
5.2.1 發光二極體
5.2.2 數碼管
5.2.3 LED點陣
5.2.4 LCD液晶屏
5.2.5 OLED液晶屏
5.2.6 VGA顯示
5.3 機電控制模塊
5.3.1 繼電器模塊
5.3.2 直流電機
5.3.3 步進電機
5.3.4 舵機
5.4 其他模塊
5.4.1 蜂鳴器
5.4.2 超聲波測距
5.4.3 溫濕度感測器
第6章 基礎實驗
6.1 組合邏輯電路設計
6.1.1 實驗目的
6.1.2 實驗任務及要求
6.1.3 實驗步驟
6.2 寄存器電路設計
6.2.1 實驗目的
6.2.2 實驗任務及要求
6.3 計數器電路設計
6.3.1 實驗目的
6.3.2 實驗任務及要求
6.4 狀態機電路設計
6.4.1 實驗目的
6.4.2 實驗任務及要求
6.5 常用外設驅動電路的設計
6.5.1 實驗目的
6.5.2 實驗任務及要求
6.6 常用介面協議設計
6.6.1 實驗目的
6.6.2 實驗任務及要求
第7章 綜合設計
7.1 數字系統設計
7.1.1 數字系統的構成
7.1.2 設計方法
7.1.3 設計過程
7.2 設計實例——數字秒錶
7.2.1 設計要求
7.2.2 系統設計
7.2.3 詳細設計
7.3 設計題目
7.3.1 自動售票機
7.3.2 四人搶答器
7.3.3 交通燈控制器
7.3.4 保險箱數字鎖控制器
7.3.5 乒乓球遊戲機
7.3.6 數字鍾電路
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