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2《HELLO FPGA》- 数字电路篇

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标签: 《HELLOFPGA》

2《HELLO FPGA》- 数字电路篇

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封面 前 言 为什么要学数字电路篇:数字电路是 FPGA 的敲门砖垫脚石,为什么这样说呢,因为数 字电路主要的内容就是逻辑和时序,而逻辑与时序就是 FPGA 设计的核心逻辑无非就是与门 或门非门,时序无非就是锁存器触发器寄存器等等,再复杂的设计也就是用这些基本 电路搭起来的,那么我们只有知道了这些基本电路的功能才能搭建出想要的电路 数字电路篇包含了哪些内容:该篇是......

封面 前 言 为什么要学数字电路篇:数字电路是 FPGA 的敲门砖、垫脚石,为什么这样说呢,因为数 字电路主要的内容就是逻辑和时序,而逻辑与时序就是 FPGA 设计的核心。逻辑无非就是与门、 或门、非门……,时序无非就是锁存器、触发器、寄存器等等,再复杂的设计也就是用这些基本 电路搭起来的,那么我们只有知道了这些基本电路的功能才能搭建出想要的电路。 数字电路篇包含了哪些内容:该篇是从数字逻辑最基础的 0 和 1 入手,以逻辑代数为基础详 细来讲解与门、或门、非门等基本门电路的功能,又以基本的门电路为基础,进一步学习了组合 逻辑电路,其中不同的与或非门组合,可构造出不同的组合逻辑电路,例如编码器、译码器、数 据选择器等。接下来在组合逻辑电路的基础上,我们又进一步了解学习时序逻辑电路,时序逻辑 电路不同于组合逻辑电路,时序逻辑电路能做到组合电路做不到的事情,那就是让电路具有“记 忆”功能,如寄存器、计数器等。最后,我们深入探讨读者最为关心的可编程器件的内部结构和 原理,为进一步学习 FPGA 原理打下了基础。 目 录 第一章 数字电路的基础知识 ......................................................................................................... 1 §1.1 数字电路和模拟电路 ...................................................................................................... 3 §1.2 数制与编码 ..................................................................................................................... 3 §1.3 逻辑代数 ......................................................................................................................... 4 §1.4 硬件描述语言 ................................................................................................................. 5 第二章 组合逻辑电路的分析与设计 ............................................................................................ 11 §2.1 组合逻辑电路的分析方法 ............................................................................................ 13 §2.2 公式化简和卡诺图化简 ................................................................................................ 14 2.2.1 公式化简法 ............................................................................................................ 15 2.2.2 卡诺图化简法 ....................................................................................................... 16 2.2.3 格雷码 ................................................................................................................... 19 §2.3 组合逻辑电路的设计方法 ........................................................................................... 20 §2.4 竞争与冒险................................................................................................................... 21 2.4.1 冒险现象的产生 .................................................................................................... 21 2.4.2 逻辑冒险的识别与消除 ....................................................................................... 24 2.4.3 功能冒险的识别与消除 ....................................................................................... 26 第三章 组合逻辑电路的应用 .......................................................................................................29 §3.1 编码器 ........................................................................................................................... 31 3.1.1 编码器的原理 ........................................................................................................ 31 3.1.2 编码器的使用方法 ............................................................................................... 33 3.1.3 利用 Verilog 来描述编码器.................................................................................. 35 §3.2 译码器 ......................................................................................................................... 37 3.2.1 译码器的原理 ....................................................................................................... 37 3.2.2 译码器的使用方法 ............................................................................................... 38 3.2.3 利用 Verilog 来描述译码器 ................................................................................. 39 3.2.4 译码器的应用 ...................................................................................................... 40 §3.3 数据选择器................................................................................................................... 41 3.3.1 数据选择的原理 .................................................................................................... 41 3.3.2 数据选择器的使用方法 ....................................................................................... 43 3.3.3 利用 Verilog 来描述数据选择器.......................................................................... 44 §3.4 数值比较器.................................................................................................................. 44 3.4.1 数值比较器的原理 ............................................................................................... 45 3.4.2 数值比较器的使用方法 ....................................................................................... 45 3.4.3 利用 Verilog 来描述数值比较器.......................................................................... 46 §3.5 加法器 ......................................................................................................................... 47 3.5.1 加法器的原理 ....................................................................................................... 47 3.5.2 加法器的使用方法 ............................................................................................... 49 3.5.3 利用 Verilog 来描述加法器 ................................................................................. 49 第四章 时序逻辑电路的基础知识................................................................................................ 51 §4.1 锁存器.......................................................................................................................... 53 4.1.1 RS 锁存器 ............................................................................................................. 53
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