Verilog HDL教程——設計與驗證方法、思維拓展與綜合案例
定 價:44.5 元
叢書名:高等學校電子信息類專業(yè)系列教材·新形態(tài)教材
- 作者:胡正偉,王健健,王巖,陳智雄
- 出版時間:2024/12/1
- ISBN:9787302697176
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:TP312.8VH
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書的主要目的是為VerilogHDL學習者提供一本不僅可以輕松入門,還可以迅速掌握設計方法,并能鍛煉善于思考、多角度解決設計問題能力的教材。本書主要內容包括VerilogHDL基礎知識、VerilogHDL邏輯設計知識要點、思維拓展案例、仿真與靜態(tài)時序分析基礎、綜合案例5章。在介紹常用的VerilogHDL語法的基礎上,重點介紹基于VerilogHDL的數字系統(tǒng)設計方法,包括組合邏輯電路和時序邏輯電路的設計要點、一題多解設計案例、仿真驗證方法以及面向實際工程應用領域的綜合案例。本書可以作為高等學校電子信息、集成電路、通信工程等相關專業(yè)本科生和研究生的教材,也可以作為FPGA或數字集成電路設計工程師的參考書。
(1)教材內容分為語法篇、基礎篇、方法篇、驗證篇和高階篇5部分內容,明確每個階段的任務。(2)語法篇給出基礎語法知識,該階段形成對HDL語法及基本功能單元的HDL描述有初步的認知。(3)基礎篇分別以組合邏輯和時序邏輯2個案例,映射語法知識點的應用,重點介紹案例中的所使用的設計方法、重點語法等。(4)方法篇重點介紹一題多解案例,詳細分析每種實現方案的原理和功能,給出功能實現流程圖,根據流程圖寫出HDL代碼,培養(yǎng)正向設計代碼的能力。(5)驗證篇介紹編寫testbench的方法、可綜合與不可綜合的含義。靜態(tài)時序分析原理。(6)高階篇結合專業(yè)培養(yǎng)方案中的相關課程,將課程中的相關典型應用以高階案例的形式進行介紹。
前言
當前,Verilog HDL相關的教材已經很多,其中不乏很多經典教材。作者之所以仍要編寫這本Verilog HDL教材,主要原因是這本教材的體系架構、設計案例的選擇、設計方法學的凝練都具有鮮明的特色。
本書不是單純地介紹語法,而是重點介紹靈活運用語法實現數字系統(tǒng)設計與優(yōu)化的方法。本書共5章,分別介紹Verilog HDL基礎知識、Verilog HDL邏輯設計知識要點、思維拓展案例、仿真與靜態(tài)時序分析基礎、綜合案例。
第1章介紹Verilog HDL基礎語法知識,通過本章內容的學習,讀者可以形成對HDL語法及基本功能單元的HDL描述的初步認知,為后續(xù)知識點的學習奠定基礎。
第2章介紹Verilog HDL邏輯設計知識要點,是對第1章內容的補充和總結,內容包括二進制數據問題、并發(fā)賦值語句的多驅動問題、邏輯綜合、generate結構、組合邏輯設計要點和時序邏輯設計要點。組合邏輯電路設計給出三角度組合邏輯設計方法,時序邏輯給出時鐘描述、復位方式、D觸發(fā)器變形、D觸發(fā)器擴展4個設計要點。
第3章給出6個一題多解案例,詳細分析每種實現方案的原理和功能,培養(yǎng)讀者正向設計代碼的能力。此外,還可以引導讀者從不同的角度思考問題,激發(fā)學習興趣,并能分析對比不同方法的優(yōu)缺點,選擇的設計方案。
第4章介紹編寫Testbench的方法和靜態(tài)時序分析原理。通過本章內容的學習,讀者可以熟練運用可綜合元素實現邏輯設計,運用不可綜合元素實現邏輯驗證和行為建模,掌握靜態(tài)時序分析的基礎知識,為時序、面積等設計優(yōu)化奠定基礎。
第5章給出7個綜合案例,包括數值計算、信號生成、數字混頻、數字濾波、FFT幅頻特性分析、BPSK調制解調、DBPSK調制解調。案例注重綜合能力的培養(yǎng),除了熟練運用Verilog HDL知識實現數字系統(tǒng)設計以外,還鍛煉讀者善于結合現成可用的IP核以及第三方軟件的能力,在實現比較復雜的系統(tǒng)功能的同時提高設計效率。通過本章案例的學習,可以為實現更加復雜的工程案例奠定堅實的基礎。
作者在該領域已經有20多年的學習、工程實踐經驗以及10多年的一線教學工作積累,本書的內容是作者針對HDL學習和教學的一些經驗之談,希望能對從事相關領域的人員有所幫助。
本書的出版得到了國家自然科學項目(編號: 52177083)、河北省研究生示范課程項目(編號: KCJSX2024116)、華北電力大學“雙一流”研究生教材項目、華北電力大學“雙一流”研究生學科核心課程“現代電子系統(tǒng)設計與測試”項目、華北電力大學本科專業(yè)核心課程“數字系統(tǒng)設計與EDA技術”項目的支持。
鑒于作者水平有限,歡迎學者、讀者批評指正。
作者2025年5月
胡正偉,博士、講師,主要從事FPGA教學和研發(fā)等工作。具有多年的FPGA開發(fā)經驗,完成多個FPGA工程項目的開發(fā)設計,曾與華為技術有限公司合作開發(fā)基于FPGA的電力線測距系統(tǒng)。主編中國電力出版社“十三五”本科規(guī)劃教材《電子設計自動化》。
目錄
第1章Verilog HDL基礎語法知識1
1.1Verilog HDL的基本結構1
1.2Verilog HDL語言要素4
1.3Verilog HDL描述語句13
1.4Verilog HDL描述方式26
1.5組合邏輯電路設計27
1.6時序邏輯電路設計35
習題46
第2章Verilog HDL邏輯設計知識要點48
2.1二進制數據問題48
2.2并發(fā)描述語句的多驅動問題52
2.3邏輯綜合53
2.4generate結構54
2.5組合邏輯電路設計要點58
2.5.1描述方式角度59
2.5.2描述方法角度62
2.5.3賦值方式角度63
2.6時序邏輯電路設計要點65
習題76
第3章設計思維拓展案例77
3.11位全加器77
3.2奇偶校驗81
3.3冗余符號位檢測86
3.48421BCD編碼計數器93
3.5移位寄存器101
3.6移位相加乘法器105
習題108第4章仿真與靜態(tài)時序分析基礎109
4.1動態(tài)仿真110
4.1.1Testbench基礎110
4.1.2測試激勵生成方法113
4.1.3響應結果收集119
4.2靜態(tài)時序分析124
4.2.1靜態(tài)時序分析簡介124
4.2.2靜態(tài)時序分析的專業(yè)術語125
4.2.3靜態(tài)時序分析原理125
習題130
第5章綜合案例131
5.1數值計算 131
5.2正弦波信號產生140
5.3數字混頻146
5.4數字濾波149
5.5FFT幅頻特性分析165
5.6BPSK調制解調172
5.7DBPSK調制解調183
習題199
參考文獻200