EDA技術與應用 基於Qsys和VHDL/高等學校電子信息類專業係列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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劉昌華 著

圖書標籤:

• EDA技術
• Qsys
• VHDL
• FPGA
• 數字電路設計
• 硬件描述語言
• 可編程邏輯器件
• 電子信息類教材
• 高等教育
• 係統設計

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302456957

版次：1

商品编码：12053409

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类专业系列教材

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：325

字数：518000

正文语种：中文

編輯推薦

　　本書提供教學課件（PPT）和相關源代碼，下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵。
　　基於Altera Quartus Ⅱ 13.0平颱和VHDL語言，通過大量設計實例詳細介紹基於EDA技術的層次化設計方法。
　　以數字電路和係統設計為主綫，著眼於實用性，緊密聯係數字電路和係統的實踐性教學環節和科研實際，結閤豐富的實例按照由淺入深的學習規律，循序漸進，逐步引入相關EDA技術和工具，通俗易懂，重點突齣。
　　教學內容具有基礎性和時代性，從理論與實踐兩方麵解決瞭與後續課程的銜接，具有係統性強、內容新穎、適用性廣的特點。
　　本書共6章，各章節均配有習題及實驗，便於讀者學習和教學使用。

內容簡介

　　本書從教學和工程應用的角度介紹EDA技術的基本概念、應用特點、可編程邏輯器件、Quartus Ⅱ 13.0、Qsys、Nios Ⅱ EDS等EDA開發工具的基本使用方法和技巧，還介紹瞭常用邏輯單元電路的VHDL建模技術，並通過大量設計實例詳細地介紹基於EDA技術的層次化設計方法。書中列舉的設計實例都經由Quartus Ⅱ 13.0工具編譯通過，並在DE2��115開發平颱上通過瞭硬件測試，可直接使用。
　　本書的特點是以數字電路和係統設計為主綫，著眼於實用性，緊密聯係數字電路和係統的實踐性教學環節和科研實際，結閤豐富的實例，按照由淺入深的學習規律，循序漸進，逐步引入相關EDA技術和工具，內容通俗易懂、重點突齣。
　　本書共6章，各章均配有思考與練習，第3~5章給齣瞭相關實驗，便於讀者學習和教學使用。本書可作為高等院校電子、通信、自動化及計算機等專業EDA應用技術的教學用書，也可作為電子設計工程師技術培訓的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章EDA概述
1.1EDA技術及其發展
1.1.1EDA技術的發展曆程
1.1.2EDA技術的主要內容
1.1.3EDA技術的發展趨勢
1.2硬件描述語言
1.2.1硬件描述語言的起源
1.2.2HDL語言的特徵
1.3EDA技術的層次化設計方法與流程
1.3.1EDA技術的層次化設計方法
1.3.2EDA技術的設計流程
1.4EDA工具軟件簡介
1.4.1Altera公司的EDA開發工具
1.4.2Xilinx公司的EDA開發工具
1.4.3其他仿真軟件
1.5IP核
1.6互聯網上的EDA資源
1.7本章小結
1.8思考與練習
第2章可編程邏輯器件
2.1可編程邏輯器件的發展曆程及特點
2.1.1可編程邏輯器件的發展曆程
2.1.2可編程邏輯器件的特點
2.2可編程邏輯器件分類
2.2.1按集成度分
2.2.2按編程特性分
2.2.3按結構分
2.3簡單PLD
2.3.1PLD中陣列的錶示方法
2.3.2PROM
2.3.3PLA器件
2.3.4PAL器件
2.3.5GAL器件
2.4CPLD
2.4.1傳統的CPLD的基本結構
2.4.2*新CPLD的基本結構
2.5FPGA
2.5.1傳統FPGA的基本結構
2.5.2*新FPGA的基本結構
2.6可編程邏輯器件的發展趨勢
2.6.1先進工藝
2.6.2處理器內核
2.6.3硬核與結構化ASIC
2.6.4低成本器件
2.7本章小結
2.8思考與練習
第3章Quartus Ⅱ開發係統
3.1Quartus Ⅱ簡介
3.1.1Quartus Ⅱ 13.0的特點
3.1.2Quartus Ⅱ 13.0係統安裝許可與技術支持
3.1.3Quartus Ⅱ設計流程
3.2Quartus Ⅱ 13.0設計入門
3.2.1啓動Quartus Ⅱ 13.0
3.2.2設計輸入
3.2.3編譯綜閤
3.2.4硬件測試
3.3基於原理圖輸入的Quartus Ⅱ設計
3.4基於文本輸入的Quartus Ⅱ設計
3.5基於LPM可定製宏功能模塊的Quartus Ⅱ設計
3.6TimeQuest時序分析
3.6.1時序分析的特點
3.6.2時序分析的基本概念
3.6.3使用TimeQuest時序分析器約束分析設計
3.7嵌入式邏輯分析儀的使用
3.7.1Quartus Ⅱ的SignalTap Ⅱ原理
3.7.2SignalTap Ⅱ使用流程
3.7.3在設計中嵌入SignalTap Ⅱ邏輯分析儀
3.8實驗
3.8.1實驗3��1： Quartus Ⅱ原理圖輸入設計法
3.8.2實驗3��2： 4��16綫譯碼器的EDA設計
3.8.3實驗3��3： 基於MSI芯片設計計數器
3.8.4實驗3��4： LPM宏功能模塊的使用
3.8.5實驗3��5： Quartus Ⅱ設計正弦信號發生器
3.9本章小結
3.10思考與練習
第4章VHDL設計基礎
4.1VHDL的基本組成
4.1.1實體
4.1.2構造體
4.1.3程序包
4.1.4庫
4.1.5配置
4.2VHDL的基本要素
4.2.1VHDL的標識符
4.2.2VHDL的客體
4.2.3VHDL的數據類型
4.2.4VHDL的運算符
4.3VHDL的基本語句
4.3.1順序語句
4.3.2並行語句
4.4實驗
4.4.1實驗4��1： 應用VHDL設計簡單組閤邏輯
4.4.2實驗4��2： 算術加法運算電路的VHDL設計
4.4.3實驗4��3： 應用VHDL完成簡單時序電路設計
4.4.4實驗4��4： 設計VHDL加法計數器
4.4.5實驗4��5： 設計移位運算器
4.5本章小結
4.6思考與練習
第5章基於Nios Ⅱ的Qsys軟硬件設計
5.1Qsys技術簡介
5.1.1SOPC簡介
5.1.2Qsys簡介
5.1.3Qsys的功能特點
5.2Qsys設計流程
5.3Qsys用戶界麵
5.3.1係統元件頁
5.3.2係統選項
5.3.3Qsys菜單命令簡介
5.4Nios Ⅱ處理器係統
5.4.1Nios Ⅱ嵌入式處理器簡介
5.4.2基於Nios Ⅱ的軟硬件開發流程
5.4.3HAL係統庫
5.4.4使用HAL開發應用程序
5.5基於Nios Ⅱ的Qsys開發實例
5.5.1硬件部分
5.5.2軟件部分
5.6實驗
5.6.1實驗5��1： 七段數碼管顯示實驗
5.6.2實驗5��2： 按鍵控製數碼管遞增實驗
5.6.3實驗5��3： 跑馬燈實驗
5.6.4實驗5��4： 自定義PWM組件實驗
5.7本章小結
5.8思考與練習
第6章EDA技術的應用
6.1組閤邏輯電路的設計應用
6.1.1編碼器設計
6.1.2譯碼器的設計
6.1.3多路選擇器的設計
6.1.4加法器設計
6.1.5數值比較器
6.1.6算術邏輯運算器
6.2時序邏輯電路的設計應用
6.2.1觸發器
6.2.2鎖存器和寄存器
6.2.3計數器
6.3狀態機的設計
6.3.1有限狀態機的VHDL建模
6.3.2Moore狀態機VHDL設計
6.3.3Mealy狀態機VHDL設計
6.4存儲器的設計
6.4.1ROM的設計
6.4.2RAM的設計
6.4.3FIFO的設計
6.5EDA綜閤設計
6.5.1簡易數字鍾的設計
6.5.2齣租車自動計費器EDA設計
6.5.3數字密碼鎖EDA設計
6.6本章小結
6.7思考與練習
附錄ADE2��115開發闆引腳配置信息
參考文獻

精彩書摘

　　第3章
　　Quartus Ⅱ開發係統
　　【學習目標】
　　通過對本章內容的學習，瞭解Quartus Ⅱ 13.0的特點； 理解Quartus Ⅱ設計流程； 掌握基於原理圖輸入的Quartus Ⅱ設計，基於文本輸入的Quartus Ⅱ設計，可定製宏功能模塊的Quartus Ⅱ設計，靜態時序分析工具的使用，嵌入式邏輯分析儀的使用方法。
　　【教學建議】
　　理論教學： 4學時，實驗教學： 10學時。本章通過8個實例詳細介紹Quartus Ⅱ設計流程和設計方法技巧，重點介紹原理圖輸入與文本輸入設計流程，定製元件工具MegaWizard管理器的使用，時序分析器的使用，SignalTapⅡ Logic Analyzer(邏輯分析儀)的使用，*後給齣瞭５個基本實驗供學生練習。
　　3.1Quartus Ⅱ簡介
　　Altera的Quartus Ⅱ是業內領先的PLD設計軟件，具有*全麵的開發環境和無與倫比的性能錶現。也是Altera公司繼MAX+plusⅡ之後開發的一種針對其公司生産的係列CPLD/FPGA器件的設計、仿真、編程的工具軟件。本章以Quartus Ⅱ 13.0為例，介紹Quartus Ⅱ 13.0軟件的特點和使用方法及其在數字係統設計中的應用。
　　3.1.1Quartus Ⅱ 13.0的特點
　　Altera公司推齣的Quartus Ⅱ 13.0軟件實現瞭性能*好的FPGA和SoC設計，提高瞭設計人員的效能，使28nm的FPGA和SoC用戶的編譯時間平均縮短25%。與以前的軟件版本相比，該版本麵嚮高端28nm Stratix Ⅴ FPGA，*難收斂的設計編譯時間平均縮短50%。Quartus Ⅱ 13.0支持麵嚮Stratix Ⅴ FPGA的設計，還增強瞭包括基於C語言的開發套件、基於係統IP核以及基於模型的高級設計流程。
　　�r OpenCL的SDK為沒有FPGA設計經驗的軟件編程人員打開瞭強大的並行FPGA加速設計新世界。從代碼到硬件實現，OpenCL並行編程模型提供瞭*快的方法。與其他硬件體係結構相比， FPGA的軟件編程人員以極低的功耗實現瞭很高的性能。
　　�r Qsys係統集成工具提供對基於ARM的Cyclone Ⅴ SoC的擴展支持。現在，Qsys可以在FPGA架構中生成業界標準AMBA總綫、AHB總綫和APB總綫接口。而且，這些接口符閤ARM的TrustZone技術要求，支持設計者在安全的關鍵係統資源和其他非安全係統資源之間劃分整個基於SoC�睩PGA的係統。
　　�r DSP Builder設計工具支持係統開發人員在DSP設計中高效地實現高性能定點和浮點算法。新特性包括更多的math.h函數，提高瞭精度，增強瞭取整參數，為定點和浮點FFT提供可參數賦值的FFT模塊，還有更高效的摺疊功能，提高瞭資源共享能力。
　　關於Quartus Ⅱ 13.0軟件特性的詳細信息，請訪問Altera公司的Quartus Ⅱ軟件新增功能網頁。
　　3.1.2Quartus Ⅱ 13.0係統安裝許可與技術支持
　　要使用Altera提供的軟件，需要設置並獲取Altera訂購許可。Altera提供多種類型的軟件訂購。客戶在購買開發工具包時，將收到用於PC的Quartus Ⅱ軟件免費版本，並獲得有關該軟件許可的指令。如果沒有有效的許可文件，應請求新的許可文件； 還可以選擇30天試用版，用以評估Quartus Ⅱ軟件，但它沒有編程文件支持。要使用30天試用版，在啓動Quartus Ⅱ軟件後，請選擇Enable 30�瞕ay evaluation period選項。30天試用期結束後，客戶必須取得有效的許可文件纔能使用該軟件，如圖3��1所示。
　　圖3��1Quartus Ⅱ軟件許可文件示意圖
　　Quartus Ⅱ軟件分為Quartus Ⅱ訂購版軟件和Quartus Ⅱ網絡版軟件。
　　Quartus Ⅱ網絡版是Quartus Ⅱ軟件的免費入門級版本，支持選定器件。可以從Altera網站www.altera.com.cn獲取Quartus Ⅱ網絡版軟件。Quartus Ⅱ訂購版軟件目前*高版本為Quartus Ⅱ 15.0。本書采用的是Quartus Ⅱ 13.0。
　　1. Quartus Ⅱ 13.0軟件的安裝步驟
　　(1) 將從官網中下載的QuartusProgrammerSetup��13.0.1.232.exe復製到計算機硬盤中，雙擊該文件，即可彈齣安裝嚮導界麵。
　　(2) 單擊安裝嚮導界麵Next按鈕，將齣現License界麵，選擇I accept the agreement，再單擊Next按鈕，齣現安裝路徑設置界麵，可根據需要選擇路徑或默認安裝。
　　(3) 在下一步操作中選擇所需的器件係列和EDA工具，從10.0版本開始，軟件與器件庫是分彆安裝的，必須安裝所需要的器件庫。例如，本書選擇的器件安裝包為cyclone_web��13.0.1.232.qdz和cyclonev��13.0.1.232.qdz，仿真工具ModelSimSetup��13.0.1.232。
　　(4) 繼續單擊Next按鈕，彈齣指定MATLAB安裝路徑對話框，若主機已安裝MATLAB，可使用安裝嚮導檢測齣安裝路徑。
　　(5) 下一步將給齣安裝選定部件所需的硬盤空間，以及當前指定驅動器上可用空間。單擊Next按鈕，即可開始安裝Quartus Ⅱ軟件瞭。
　　2. 安裝USB�睟laster驅動程序
　　將DE2��115開發闆Blaster接口J9(開發闆*左側)接好USB連接綫，另一頭插入計算機的USB接口。當Quartus Ⅱ軟件安裝完成後，將給齣提示界麵，並顯示安裝成功與否，應當仔細閱讀全部提示。為保證DE2��115開發闆的正常使用，還需安裝USB�睟laster驅動程序，通過添加係統新硬件方式，在彈齣的對話框中，單擊“瀏覽”按鈕，選擇驅動程序所在的子目錄(位於Quartus Ⅱ軟件的安裝目錄下)，例如，C： ＼altera＼13.0sp1＼quartus＼drivers＼usb�瞓laster，再單擊“下一步”按鈕即可完成硬件驅動程序的安裝。
　　安裝完成後，右擊桌麵上“我的電腦”，選擇“屬性”，再進入“硬件”標簽頁，單擊“設備管理器”打開對話框，單擊“通用串行總綫控製器”設備選項，查看安裝是否成功。
　　3. 獲取Quartus Ⅱ 13.0軟件許可的基本步驟
　　（1） 啓動Quartus Ⅱ軟件後，如果軟件檢測不到有效的ASCII文本許可文件license.dat，將齣現包含Request updated license file from the web選項的提示信息。此選項顯示Altera網站的“許可”部分，它允許請求許可文件。可以進入Altera網站www.altera.com/licensing的“許可”部分。
　　（2） 選擇相應許可類型的鏈接,指定請求的信息。
　　（3） 通過電子郵件收到許可文件之後，將其保存至係統的一個目錄中。
　　（4） 啓動Quartus Ⅱ軟件，但尚未指定許可文件位置，將齣現Specify valid license file選項。此選項顯示Options對話框的License Setup選項卡,如圖3��1所示。
　　3.1.3Quartus Ⅱ設計流程
　　Quartus Ⅱ軟件擁有FPGA和CPLD設計的所有階段的解決方案。Quartus Ⅱ軟件允許在設計流程的每個階段使用Quartus Ⅱ圖形用戶界麵、EDA工具界麵或命令行界麵。與以往EDA工具相比，設計者可以使用Quartus Ⅱ軟件完成設計流程的所有階段，它更適閤於團隊基於模塊的層次化設計方法。
　　EDA設計的*大特點是其迭代性很強，並不是一個簡單順序流程，其設計流程主要包含需求分析與模塊劃分、設計輸入、邏輯綜閤、邏輯實現與布局布綫、時序仿真與驗證、器件編程和調試，設計者在測試驗證中一旦發現問題，往往需要迴到前麵的步驟重新審查和修改，然後編譯綜閤、仿真驗證，直到*終設計符閤要求。
　　1. 需求分析與模塊劃分
　　任何一個項目的前期準備工作都是從需求分析開始的，需求明確瞭，把功能定義弄清楚，設計者纔可進一步進行可行性分析，模塊劃分的原則是以功能為主，有時也按數據流來劃分，雖然FPGA的處理是並行的，但是任何事物的處理都是一個有序的過程，一個數據流在FPGA內部經常會做多次處理後輸齣，多次處理的過程可考慮分成多個模塊實現。分模塊不僅有利於分工的需要，更有利於日後代碼的升級、維護及設計的綜閤優化和保密。
　　2. 設計輸入(Design Entry)
　　Quartus Ⅱ軟件的工程由所有設計文件和與設計有關的設置組成。設計者可以使用Quartus Ⅱ Block Editor、Text Editor、MegaWizard Plug�睮n Manager (Tools菜單)和EDA設計輸入工具，建立包括Altera宏功能模塊、參數化模塊庫(LPM)函數和知識産權(IP)函數在內的設計。可以使用Settings對話框(Assignments菜單)設定初始設計約束條件。圖3��2給齣瞭Quartus Ⅱ常見的設計輸入流程。
　　圖3��2Quartus Ⅱ設計輸入流程
　　……

前言/序言

　　我們正處在信息的時代，事物的發展和技術的進步，對傳統的教育體係和人纔培養模式提齣瞭新的挑戰。麵嚮21世紀的高等教育正在對專業結構、課程體係、教學內容和教學方法進行係統的和整體的改革，教材建設是改革的重要內容之一。隨著信息技術的飛速發展，各行各業對信息學科人纔的需求越來越大。為社會培養更多的具有創新能力，解決實際問題能力和高素質的信息學科人纔，是目前高等教育的重要任務之一。
　　本書以Altera公司的Quartus Ⅱ 13.0平颱和VHDL為主介紹瞭EDA的設計方法，結閤豐富的實例，按照由淺入深的學習規律，循序漸進，逐步引入相關EDA技術和工具，內容通俗易懂、重點突齣。教學內容具有基礎性和時代性，從理論與實踐兩方麵解決瞭與後續課程的銜接，具有係統性強、內容新穎、適用性廣的特點，希望能對EDA技術的教學和科研起到促進作用。全書概念清晰，語言流暢，可讀性強，並配有大量的圖錶，以增強錶述效果。
　　本書共6章，各章主要內容如下：
　　第1章介紹EDA技術的發展曆程，EDA設計流程及其涉及的領域與發展趨勢，互聯網上的EDA資源。
　　第2章介紹PROM、PLA、PAL、GAL、CPLD、FPGA等各種可編程邏輯器件的電路結構、工作原理、使用方法和可編程邏輯器件的未來發展方嚮。
　　第3章介紹Quartus Ⅱ 13.0設計流程和設計方法，重點介紹瞭基於原理圖輸入和基於文本輸入的設計流程，定製元件工具MegaWizard管理器的使用，時序分析工具和邏輯分析儀的使用，並給齣瞭相關的習題與實驗供讀者練習以加深理解。
　　第4章以示例形式介紹VHDL語言的基礎知識與設計方法。
　　第5章介紹瞭Nios Ⅱ處理器係統的基本結構，Qsys技術的基本概念，Nios Ⅱ軟核處理器，基於Qsys技術的軟硬件設計方法。
　　第6章通過VHDL實現的設計實例，進一步介紹EDA技術在組閤邏輯、時序邏輯、狀態機設計和存儲器設計方麵的應用； 並給齣瞭相關習題與設計型和研究型實驗供讀者練習以加深理解。
　　武漢輕工大學Altera公司EDA/SOPC聯閤實驗室在2011年創建時就得到瞭Altera公司的大力支持，作為聯閤實驗室成員，本書作者較早地在教學和科研實踐中使用瞭這些産品，具有一定的教學和實踐經驗。本書是作者總結多年從事理論教學與實驗教學的經驗，從傳授知識和培養能力的目標齣發，結閤課程教學的特點、難點和要點編寫而成的。
　　本書提供教學課件和相關源代碼，請在清華大學齣版社網站的本書頁麵上下載。
　　本書由劉昌華編著，在編寫本書的過程中，參考瞭許多同行專傢的專著和文章，武漢輕工大學Altera公司EDA/SOPC聯閤實驗室和武漢輕工大學數學與計算機學院嵌入式係統研究室的老師均提齣瞭許多寶貴意見，並給予瞭大力支持和鼓勵，在此一並錶示感謝。
　　EDA技術發展迅猛，應用領域不斷擴大，鑒於編者水平有限，書中難免會有一些不足之處，敬請各位專傢批評指正。如果有關於本書的問題，請通過電子郵件liuch@whpu.edu.cn與作者聯係。
　　劉昌華
　　2016年8月18日

《現代嵌入式係統設計：從原理到實踐》 一、 課程背景與目標 在信息技術飛速發展的今天，嵌入式係統已經滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、傢用電器到汽車電子、工業自動化，無處不見其身影。嵌入式係統的設計與開發是電子信息類專業的核心課程之一，其重要性不言而喻。然而，傳統的嵌入式係統學習往往側重於單一的微控製器或處理器，缺乏對整個係統架構、硬件描述語言以及高級設計方法的係統性講解。 《現代嵌入式係統設計：從原理到實踐》旨在填補這一教學空白，為高等學校電子信息類專業學生提供一套全麵、深入、實踐導嚮的嵌入式係統設計教程。本書不僅講解嵌入式係統的基本原理、常用硬件接口和通信協議，更重要的是，它將帶領讀者掌握使用現代EDA（電子設計自動化）技術進行復雜嵌入式係統設計的流程和方法，重點在於理解如何利用硬件描述語言（如Verilog或VHDL，雖然本書不直接以Qsys和VHDL為主要介紹對象，但其核心理念是通用的）構建靈活、高效的係統，以及如何通過軟件和硬件協同設計，實現高性能、低功耗的嵌入式應用。 本書的目標讀者是具備一定數字邏輯基礎和C語言編程能力的電子信息類專業本科生、研究生，以及從事嵌入式係統相關工作的工程師。通過學習本書，讀者將能夠： 建立完整的嵌入式係統設計觀： 理解嵌入式係統的軟硬件協同設計原理，掌握從需求分析到係統實現的完整流程。 掌握核心硬件組件與接口： 深入瞭解微處理器、FPGA、DSP等核心計算單元的特性，熟悉常見的片上外設（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等）和通信總綫。 精通硬件描述語言（HDL）設計： 學習使用Verilog或VHDL（本書側重於通用HDL設計思維，不局限於特定工具的語法）進行模塊化設計、行為級建模、結構級建模，並掌握綜閤、仿真、時序分析等關鍵流程。 理解片上係統（SoC）設計理念： 瞭解如何將各種功能模塊集成到單個芯片上，實現高度集成和高性能。 掌握嵌入式軟件開發基礎： 學習嵌入式C語言編程，瞭解中斷處理、實時操作係統（RTOS）的基本概念和應用。 具備係統級調試與驗證能力： 掌握使用仿真工具、邏輯分析儀、示波器等進行軟硬件聯閤調試的方法。 瞭解新興嵌入式技術： 觸及人工智能、物聯網等領域的嵌入式應用，為未來的學習和職業發展奠定基礎。 二、 內容體係與特色 本書的內容體係圍繞“從原理到實踐”的理念展開，力求理論與實踐緊密結閤，知識點層層遞進。 第一部分：嵌入式係統基礎（Part 1: Fundamentals of Embedded Systems） 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎。 第一章：嵌入式係統概述 什麼是嵌入式係統？其特點與應用領域。 嵌入式係統的發展曆程與趨勢。 嵌入式係統的硬件構成：微處理器、微控製器、DSP、FPGA等。 嵌入式係統的軟件構成：驅動程序、中間件、應用軟件、操作係統。 嵌入式係統設計麵臨的挑戰：實時性、功耗、成本、可靠性等。 第二章：微處理器與微控製器體係結構 CPU核心架構：RISC vs CISC。 指令集架構（ISA）及其對嵌入式設計的影響。 存儲器體係結構：內存、緩存、外設寄存器。 中斷係統：中斷嚮量、中斷服務程序、中斷優先級。 典型微處理器/微控製器傢族介紹（如ARM Cortex-M係列、RISC-V等），及其核心特性。 第三章：嵌入式係統硬件接口與通信協議 通用輸入/輸齣（GPIO）：基本配置、驅動輸齣、電平檢測。 串行通信接口：UART（異步串行通信）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）的工作原理、時序和應用。 並行通信接口：如Parallel I/O接口。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）：采樣、量化、編碼；應用場景。 時鍾與定時器：定時器的工作模式、PWM（脈衝寬度調製）生成。 內存接口：SRAM、SDRAM、Flash存儲器的基本接口原理。 總綫結構：係統總綫、外設總綫、片內總綫。 第二部分：硬件描述語言與數字係統設計（Part 2: Hardware Description Languages and Digital System Design） 本部分將側重於使用HDL進行硬件設計，這是實現復雜嵌入式係統硬件的關鍵。 第四章：硬件描述語言（HDL）入門 HDL的基本概念：為什麼需要HDL？HDL與高級編程語言的區彆。 Verilog/VHDL語法基礎（本書將以通用的HDL概念和建模方法為主，讀者可根據實際情況選擇具體語言）。 數據類型、運算符、賦值語句、過程塊。 模塊定義與實例化。 結構級建模：連綫、端口映射。 數據流建模：assign語句，並行賦值。 行為級建模：always塊，時序邏輯和組閤邏輯建模。 第五章：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯的基本概念：無狀態性、輸齣僅取決於當前輸入。 門電路的HDL描述。 譯碼器、編碼器、多路選擇器、數據選擇器的HDL實現。 算術電路：加法器、減法器、乘法器（流水綫乘法器）。 狀態機（有限狀態機FSM）的組閤邏輯部分：Moore型和Mealy型狀態機的HDL描述。 第六章：時序邏輯電路設計 時序邏輯的基本概念：有狀態性、輸齣取決於當前輸入和過去狀態。 觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器）的HDL描述。 寄存器、移位寄存器的HDL實現。 計數器：同步計數器、異步計數器、任意進製計數器。 狀態機（有限狀態機FSM）的時序邏輯部分：狀態寄存器、狀態轉移邏輯。 時鍾域和同步設計：亞穩態、時鍾域交叉問題及解決方案。 第七章：存儲器模型與接口設計 RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的HDL建模。 單端口、雙端口RAM的設計。 FIFO（先進先齣）緩衝器的設計。 與外部存儲器（如SRAM、Flash）接口的HDL實現：讀寫時序設計。 第八章：FPGA與ASIC設計流程 FPGA（現場可編程門陣列）的結構與工作原理。 ASIC（專用集成電路）與FPGA的區彆。 HDL代碼的綜閤（Synthesis）：將HDL轉化為網錶。 邏輯綜閤工具的使用與優化。 仿真（Simulation）：功能仿真、時序仿真。 靜態時序分析（STA）：建立時間、保持時間。 布局布綫（Place & Route）與比特流生成（針對FPGA）。 硬件調試與驗證技術。 第三部分：嵌入式係統集成與應用（Part 3: Embedded System Integration and Application） 本部分將把軟硬件結閤，實現完整的嵌入式係統。 第九章：片上係統（SoC）設計理念 什麼是SoC？其優勢與挑戰。 總綫協議（如AXI、APB）及其在SoC中的作用。 IP核（Intellectual Property Core）的概念與應用。 處理器與外設的集成：如何將CPU、內存控製器、各種外設IP核集成到一個SoC中。 可配置片上係統設計工具（如本書不直接以Qsys為重點，但會講解其背後的通用概念，如IP集成、總綫連接、軟件接口生成等）。 第十章：嵌入式軟件開發基礎 嵌入式C語言的特點：指針、位操作、內存管理。 編譯器、匯編器、鏈接器在嵌入式開發中的作用。 裸機程序設計：直接訪問硬件寄存器。 中斷服務程序的編寫與管理。 低級驅動程序的開發。 第十一章：實時操作係統（RTOS） RTOS的核心概念：任務、調度、同步、通信。 常見的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread）簡介。 任務創建與管理。 任務間通信：隊列、信號量、互斥鎖。 中斷與RTOS的交互。 RTOS在嵌入式係統中的應用案例。 第十二章：嵌入式係統調試與測試 調試器的使用：斷點、單步執行、查看內存和寄存器。 邏輯分析儀與示波器的應用：硬件信號觀測。 JTAG/SWD接口調試。 嵌入式係統性能分析：功耗、速度、資源占用。 單元測試、集成測試、係統測試。 第十三章：典型嵌入式係統應用案例 智能傢居設備設計。 嵌入式通信設備設計。 汽車電子控製單元（ECU）設計。 工業自動化控製係統設計。 可穿戴設備設計。 （根據實際情況選擇1-2個案例進行詳細講解，包括軟硬件協同設計過程）。 第十四章：新興技術在嵌入式係統中的應用 物聯網（IoT）嵌入式節點設計。 嵌入式人工智能（AI）與機器學習。 嵌入式係統安全。 邊緣計算（Edge Computing）。 本書特色： 係統性與前瞻性： 覆蓋嵌入式係統設計的全貌，從基礎到前沿，幫助讀者構建完整的知識體係。 實踐導嚮： 強調理論在實際項目中的應用，通過豐富的實例和設計流程講解，提升讀者的工程實踐能力。 軟硬協同： 深刻理解硬件設計對軟件性能的影響，以及軟件控製硬件的關鍵技術，實現最佳的係統性能。 通用性強： 雖然不局限於特定EDA工具，但本書講解的HDL設計思維、SoC集成理念、調試方法是通用的，適用於各種主流EDA工具和開發平颱。 層次清晰： 從基礎概念到高級技術，內容結構清晰，循序漸進，易於讀者掌握。 貼近教學需求： 專為電子信息類專業設計，緊密結閤課程大綱和行業發展趨勢。 三、 學習方法與建議 為瞭最大化本書的學習效果，建議讀者： 1. 紮實基礎： 在學習本書之前，確保對數字邏輯、計算機組成原理、C語言等基礎知識有較好的掌握。 2. 動手實踐： 理論學習與動手實踐並重。強烈建議讀者在學習HDL設計時，利用FPGA開發闆進行實際的邏輯實現和驗證。在學習嵌入式軟件時，也應結閤開發闆進行代碼編寫和調試。 3. 多維度學習： 除瞭閱讀本書，還應查閱相關技術文檔、在綫教程、參與開源項目，拓寬知識麵。 4. 深入理解： 對於抽象的概念，如狀態機、總綫協議、RTOS調度，務必深入理解其工作原理，而不僅僅是記住語法。 5. 問題導嚮： 在實踐中遇到問題是常態，積極分析問題根源，查閱資料，與同學、老師或在綫社區交流，是提升解決問題能力的關鍵。 6. 項目驅動： 嘗試將所學知識應用於小型實際項目，從項目需求齣發，進行係統設計、軟硬件開發、調試測試，這將是鞏固知識、提升技能的有效途徑。 《現代嵌入式係統設計：從原理到實踐》將是您掌握嵌入式係統設計核心技術，走嚮高效、智能係統開發的有力助手。我們期待本書能夠激發您對嵌入式係統領域的濃厚興趣，並為您在未來的學習和職業生涯中打下堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一個有著一定VHDL基礎，但對Qsys和EDA整體流程感到有些生疏的讀者。所以，這本書的“基於Qsys”這一點非常吸引我。我希望能在這本書中找到關於Qsys到底是什麼，以及它在整個EDA流程中扮演什麼角色的清晰解答。是它一個獨立的工具，還是集成在某個EDA套件裏的一個組件？我更期待看到它與FPGA開發流程是如何結閤的，比如如何通過Qsys快速構建SoPC（System on a Programmable Chip）的核心，如何集成各種IP核，如何配置和連接總綫。對於VHDL部分，我希望它能在我已有的基礎上，進一步深化理解。特彆是如何利用VHDL來描述更復雜的硬件結構，例如分布式RAM、ROM、以及各種標準通信接口。我希望書中能提供一些進階的VHDL編程技巧，比如如何進行狀態機的高效實現、如何進行參數化設計，以及如何利用VHDL進行驗證。關於“應用”，我希望能夠看到一些實際的、具有挑戰性的項目，能夠讓我把我學到的Qsys和VHDL知識融會貫通。例如，設計一個簡易的嵌入式係統，需要集成CPU、內存、外設接口等，並且需要通過Qsys來完成IP核的連接和配置，最後用VHDL來實現具體的邏輯功能。這樣的內容纔能真正鍛煉我的綜閤設計能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名即將步入職場的電子信息專業畢業生，對於EDA技術和實際的工程開發流程有著強烈的學習欲望。這本書的標題，特彆是“EDA技術與應用”，對我來說意義非凡。我希望它能夠提供一個完整的EDA技術入門到進階的學習路徑。關於Qsys，我希望能瞭解它在項目中的具體應用場景，例如如何利用它快速搭建一個多處理器係統，或者如何集成高性能的DSP模塊。我特彆想知道，Qsys在IP核的管理和連接方麵有哪些優勢，以及它如何幫助我們避免手動連接IP核時可能齣現的錯誤。對於VHDL，我希望這本書能夠講解一些麵嚮實際應用的VHDL編碼規範和設計方法，例如如何編寫可綜閤（Synthesizable）的VHDL代碼，如何進行有效的仿真和調試。我期待書中能有關於時序約束、靜態時序分析（STA）等內容，這些都是在實際項目中至關重要的。關於“應用”，我更希望能夠看到一些貼近工業界需求的案例，例如高性能計算、嵌入式係統開發、或者通信係統設計等。如果書中的案例能夠結閤具體的FPGA開發闆進行講解，那就更好瞭，這能讓我直接上手實踐，加深對EDA技術的理解和應用。

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題深深吸引瞭我，特彆是“EDA技術與應用”這幾個字，讓我對如何運用現代工具來設計和驗證電子係統充滿瞭期待。我一直對FPGA和ASIC的開發流程非常感興趣，但苦於沒有係統性的學習資料。這本書的齣現，就像是為我點亮瞭一盞指路明燈。我尤其關注它能否詳細講解EDA工具鏈的使用，比如Quartus Prime或者Vivado，以及如何在這些工具中進行設計輸入、仿真、綜閤、布局布綫和時序分析。如果它能深入剖析VHDL語言的語法特性、常用庫以及如何編寫高效、可讀性強的HDL代碼，那就更完美瞭。同時，書中的“應用”部分是我最為期待的，我希望能看到一些具體的項目案例，例如簡單的數字邏輯電路設計、通信接口的實現、甚至是一些基礎的嵌入式係統的開發。這些案例最好能涵蓋從需求分析到最終實現的完整流程，並且能夠結閤實際的開發闆進行演示。這樣的內容不僅能夠鞏固理論知識，還能極大地提升實踐能力，讓我能夠真正地將EDA技術應用到實際的項目開發中去。我希望這本書能夠提供清晰的步驟和詳實的解釋，即使是初學者也能循序漸進地掌握。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對硬件設計充滿好奇的愛好者，我一直在尋找一本能夠係統性地介紹EDA技術，並且能夠讓我快速上手實踐的書籍。這本書的標題，特彆是“EDA技術與應用”和“基於Qsys和VHDL”，恰好滿足瞭我的需求。我希望它能夠從EDA的基本概念講起，逐步深入到具體的工具和語言。對於Qsys，我希望它能夠清晰地解釋其作用和價值，例如它如何在IP集成和係統構建方麵發揮作用，以及如何利用Qsys來高效地完成復雜的係統設計。我特彆想瞭解，Qsys是否能夠簡化IP核的參數配置和總綫連接，從而減輕工程師的負擔。關於VHDL，我希望這本書能夠涵蓋從基礎語法到高級特性的全麵講解，並且提供大量實際的編程示例。我希望它能解釋如何使用VHDL來描述各種硬件結構，以及如何編寫高效、可維護的VHDL代碼。對於“應用”部分，我期待看到一些能夠激發我動手實踐的案例，例如設計一個簡易的數碼管顯示控製器，或者實現一個簡單的SPI/I2C通信接口。如果書中能夠提供一些關於設計驗證的講解，例如如何編寫testbench來驗證VHDL代碼的正確性，那就更好瞭。這本書能否幫助我從一個硬件設計的“小白”蛻變成一個能夠獨立完成簡單設計項目的“玩傢”，是我非常關心的。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我最先想到的是它作為一本“高等學校電子信息類專業係列教材”的定位。這意味著它應該具備一定的學術嚴謹性和係統性，能夠為專業學生打下堅實的理論基礎。我非常期待它在EDA理論方麵能夠有深入的講解，比如數字邏輯設計原理、狀態機理論、異步與同步時序設計等。同時，對於Qsys這一平颱，我希望能有詳盡的介紹，瞭解它在IP集成、總綫協議處理、以及頂層模塊構建方麵的強大功能。我特彆想知道，Qsys是如何幫助工程師簡化復雜的係統設計流程，提高設計效率的。而VHDL，作為一種經典的硬件描述語言，我希望這本書能夠從最基礎的語法開始，逐步深入到高級特性，例如結構化並發語句、進程、信號與變量的區彆、以及如何利用VHDL描述復雜的時序邏輯和並行邏輯。此外，我希望書中能夠包含一些關於VHDL編碼風格和最佳實踐的建議，以幫助我們寫齣高質量、易於維護的代碼。關於“應用”部分，我期待看到一些能夠體現EDA技術在現代電子工程中重要性的典型案例，比如信號處理、數據采集、控製係統等。這些案例能夠幫助我們理解理論知識如何轉化為實際的工程解決方案，從而提升我們解決復雜工程問題的能力。