数字系统设计实验教程(第2版) 科学出版社 在线下载 pdf mobi 2025 epub 电子版

《数字系统设计实验教程（第二版）》是电子类专业核心课程的教材之一，由多年从事数字电子技术理论和实验教学的教师合作完成。《数字系统设计实验教程（第二版）》以Xilinx公司的Vivado FPGA设计套件为基础，硬件平台以Xilinx的Nexys Video Artix-7 FPGA多媒体音视频智能互联系统为主，并辅以 Basys 3 FPGA口袋开发板；软件平台采用Model Sim、Vivado等专用开发工具，循序渐进地介绍数字系统设计的原理和方法。

《数字系统设计实验教程（第二版）》内容包括数字系统设计方法介绍、Verilog HDL介绍、仿真及测试代码的编写、实验软/硬件平台的使用、数字系统基础实验、数字系统综合实验、MIPS微处理器的设计和应用等 7章。作者本着培养学生综合设计和创新能力的原则精心设计了 29个实验项目，以设计性、综合性和探索性实验为主，强调多学科知识的交叉应用，以达到培养和提高学生实验的综合技能的目的。

第1章 FPGA与数字系统设计 1

1.1 现场可编程逻辑器件 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 FPGA发展历史 1

1.1.3 FPGA芯片的结构 3

1.2 数字系统设计方法 6

1.2.1 数字系统的基本组成 6

1.2.2 数字系统的结构化设计方法 7

1.2.3 数字系统设计实例 8

1.3 基于FPGA的数字系统设计流程 12

1.4 基于FPGA的数字系统的调试 15

1.4.1 数字系统的调试 15

1.4.2 选择合适的FPGA 调试方法 18

第2章 Verilog HDL 20

2.1 初识Verilog HDL 20

2.1.1 概述 20

2.1.2 Verilog HDL的基本结构 20

2.2 Verilog HDL的基础知识 22

2.2.1 词法 22

2.2.2 常量 24

2.2.3 数据类型和变量 25

2.2.4 参数 26

2.2.5 模块端口类型 27

2.2.6 运算符及优先级 27

2.3 Verilog HDL的描述语句 31

2.3.1 数据流描述语句 31

2.3.2 行为描述语句 32

2.3.3 Verilog描述风格及层次化设计 39

2.3.4 编译预处理指令 43

2.4 有限状态机的描述 44

2.4.1 状态机的结构 44

2.4.2 状态机的Verilog HDL 描述方法 45

2.5 设计举例与技巧 48

2.5.1 常用组合电路的设计 48

2.5.2 常用时序电路的设计 51

2.5.3 数字系统设计实例 54

第3章 testbench的编写 61

3.1 概述 61

3.2 testbench的结构形式 61

3.2.1 testbench的基本结构 61

3.2.2 testbench结构实例详解 62

3.3 常用的系统任务和系统函数 65

3.4 testbench的激励和响应 67

3.4.1 testbench的激励方式 67

3.4.2 仿真结果分析方式 69

3.5 常用激励信号的一些描述形式 69

3.6 testbench实例 72

3.6.1 组合乘法器实例 72

3.6.2 视频显示接口仿真实例 74

3.6.3 PS2 键盘接口电路实例 77

3.6.4 PS2 鼠标接口电路实例 80

第4章 数字系统实验平台的使用 84

实验1 ModelSim仿真软件的使用 84

实验2 Vivado软件的使用 97

实验3 IP内核的使用与仿真 109

实验4 ILA的逻辑分析仪实验 123

第5章 数字系统设计的基础实验 130

实验5 常用组合电路模块的设计和应用 130

实验6 浮点数加法器的设计 136

实验7 常用时序电路模块的设计和应用 141

实验8 快速加法器的设计 146

实验9 快速乘法器的设计 150

实验10 学号滚动显示实验 156

实验11 异步输入的同步器和开关防颤动电路的设计 160

第6章 数字系统综合设计实验 166

实验12 数字式秒表 166

实验13 低频数字式相位测量仪的设计 170

实验14 全数字锁相环的设计 176

实验15 直接数字频率合成技术(DDS)的设计与实现 181

实验16 基于FPGA的FIR数字滤波器的设计 186

实验17 数字下变频器(DDC)的设计 191

实验18 音频编解码芯片接口设计 195

实验19 音乐播放实验 209

实验20 基于FPGA的实时语音变声系统的设计 221

实验21 HDMI显示器接口设计实验 230

实验22 键盘接口实验 239

实验23 鼠标接口实验 248

实验24 文本输入与显示实验 254

实验25 动态显示实验 260

实验26 点灯游戏的设计 266

实验27 推箱子游戏的设计 272

第7章 CPU设计 279

实验28 多周期MIPS微处理器设计 279

实验29 流水线MIPS微处理器设计 299

附录A Basys3开发板的使用 314

A.1 FPGA主芯片介绍 315

A.2 电源电路 315

A.3 时钟电路 315

A.4 基本I/O接口 316

A.5 数码管电路 316

A.6 I/O扩展电路 317

A.7 USB-UART桥接电路 318

A.8 USB HID Host 318

A.9 VGA接口 318

A.10 FPGA调试及配置电路 319

附录B Nexys Video开发板的使用 320

B.1 FPGA主芯片介绍 321

B.2 电源电路 321

B.3 时钟电路 322

B.4 基本I/O接口 322

B.5 I/O扩展电路 323

B.6 音频编解码(CODEC)接口电路 323

B.7 USB-UART桥接电路 324

B.8 USB HID Host 324

B.9 HDMI接口 325

B.10 FPGA调试及配置电路 325

附录C ASCII码表 326

附录D 仿真环境的建立 328

参考文献 332

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• 作者：breath 发布时间：2019-12-27 13:59:32

  看了感觉泛泛而谈

• 作者：奥数校工张东升 发布时间：2020-09-05 22:32:40

  写了整整三天，极度损伤视力，不过挺有意思的。

• 作者：cobblest 发布时间：2015-10-19 10:32:49

  很早之前买的，出门时候随手抽出来的。没想到读了几章却激动不已，和现今的状态颇有契合。

• 作者：liuxiaozu 发布时间：2018-11-07 18:19:34

  基督徒的管理智慧。160817

• 作者：飘然 发布时间：2021-03-16 11:56:03

  这版本删减太多，而且是很多重要的章节

• 作者：大头绿豆 发布时间：2005-04-28 18:39:42

  看多了“数目字”，还是有点烦的。

• 工作的思维

  作者：chenear 发布时间：2013-07-03 08:35:33

  对大前研一在这本书中流露出来的人生观，我不认同。他好像把自我实现作为人生中特别重要的事情，而不大重视闲暇和安宁的意义——即内心宁静的价值。如他在第一章阐述“周末的囫囵觉纯属浪费时间”。以“道、法、术、器”的层面来看，该书属于“法”的层次，是教人思考方法的。

          与人沟通的过程中一定有一个寻找对方关注点（hot button）的过程，沟通无论是通过电话、面谈、PPT讲演还是其它什么方式，事先的准备都不能对当前这个特定对象的关注点作出准确判断，一定需要临场的判断。

          与客户沟通的首要目标不是成交，而是理解对方的需求，并在此过程中建立信任。

          中国人很重视出生地，中国人的文化是以“家庭式的交往”为基调来拓展人际关系，家人般相待就意味着要深入涉及私人情况。

          和中国人打交道，和他本人熟悉了就意味着可以接触到他的关系圈，韩国人则不同，不能理所当然的以为可以使用某个韩国人的关系网络。

          印度人的逻辑思维能力很强，要明确YES/NO而不能委婉或含糊的回复。印度人一旦开始工作效率极高，可在开始工作之前速度却慢得惊人，他们需要搞清楚“我为什么要做这件事”。

          一封邮件或报告只说一件重要的事，数件事情可以分成多个文件分别发送。邮件目的要明确，要使对方有可操作性。

  以上是在大前研一《工作力》一书中感到共鸣的要点。

• 菜鸟，装逼犯必备--两位中文翻译都是文盲

  作者：上一当 发布时间：2013-02-22 13:52:58

  此书作为一本故事书架构很精巧，总是在承上启下。作者写作风格严肃，大量的旁征博引也都标明了出处。作者只是把一个很多人都心知肚明的事拿到了表面：大多数奢侈品消费者都知道他们买的包是人造革做的，也知道是机器缝的，更能从各品牌门店媚俗奢侈的装修里知道这是暴利行业。其实买过奢侈品的人也知道买的不是产品本身而是‘较劲的感觉’。

  此书的卖点是‘揭露’，也却是在按作者的意图在各个章节把一个个故事娓娓道来，而这一个个故事的出处却是从各个报章杂志或者书籍引用的，这样就没法保证内容的真实和严谨，因为谁能知道其他作者是不是在胡喷，本书引用的部分至少占了篇幅的四分之三，而剩下的四分之一只是作者利用自己的记者身份做的一些无关痛痒的访谈，访谈对象也都是时尚界人士，这些都是长期戴着厚重面具的机器人，说的都是程序预存的套话， 不管见人，见鬼说的都是同样的屁话；如果说的都是谎言那么访谈的意义何在，把它们变成印刷品的意义也只有一个：蛊惑大众。

  书中大多数章节都是在讲故事，这可以加深入门级消费者对品牌的认知度。这只是一个美国人写的奢侈品教科书，一定要强调作者是美国人。十九世纪王尔德曾说过‘美国人都穿着讲究，因为他们去巴黎购置服装。’美国人对视欧洲为文化根源，充满崇拜，而巴黎就是这个文化圣地的麦加；一个美国朋友说美国人都会对法国人高瞧一眼，因为法国代表着奢侈和优雅。在法国生活过几年，发现法国人对奢侈品的认知度极高，他们的生活里有太多这种文化，作为发源地，已经探索奢侈品太多年了，对奢侈品的理解大多数都比本书作者深刻，所以这本书的受众只能是奢侈品菜鸟和急于补充知识的装逼犯。

  翻译水平低一直是我不怎么读国外翻译书籍的原因，这本书很明显能看出前半部分后半部分是两个不同的译者；前半部分代表了翻译界的耻辱，此人甚至连品牌的中文读法都不会，把圣罗兰译成圣洛朗，而且地理知识极其匮乏，把那不勒斯翻译成了港台腔的拿波里云云，最可笑的是把paparazzi（狗仔队）翻译成了帕帕拉齐，估计是此仁兄用的字典太落伍，狗仔队这个词来源于七十年代意大利导演Frederico Fellini拍的一部叫《dolce vita》电影里一个老是拿着照相机对人乱拍叫paparazzo的人物。后半部分的那位翻译比较聪明，会在中文翻译的人名地名后的括号里放入英文的拼写，至少还能让读者看的有点眉目，但是此人翻译实在不严谨，因为此书原作者爱炫，所以经常引入法语词汇，比如tres soigne 法语意思是'非常讲究'，译者把它译成了一个人名：特蕾丝，斯瓦内。