数字电路与FPGA (2010 年度畅销榜NO.49247 )

本书依据高等教育本科数字电路教学改革的思想编写，全书共8章，内容包括：数字逻辑基础、门电路、组合逻辑电路、触发器与波形变换、产生电路、时序逻辑电路、程序逻辑电路、CPLD与即GA、硬件描述语言(VHDL)。本书内容在编写上注意深入浅出，注重实践，并且各章附有大量的例题、思考题和习题，供读者学习参考和练习。
本书可作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电子科学与技术等专业技术基础课教材，也可供相关科技人员参考。

第1章 数字逻辑基础
1.1 数字信号及数字电路
1.1.1 模拟量与数字量
1.1.2 数字信号和数字电路
1.2 二进制数
1.2.1 二进制数表示法
1.2.2 二进制数和十进制数的互相转换
1.2.3 八进制数、十六进制数
1.3码制与编码
1.3.1 原码、反码和补码
1.3.2 二一十进制(BCD)码
1.3.3 格雷(Gray)码
1.4 逻辑代数基本知识
1.4.1 基本逻辑运算
1.4.2 逻辑代数基本定律
1.4.3复合逻辑运算
1.4.4 逻辑函数的标准形式
1.4.5 逻辑函数的化简
1.5 本章小结
思考题及习题
第2章 晶体管开关与逻辑门电路
2.1 双极型晶体管的开关特性及简单门电路
2.1.1 晶体二极管的开关特性
2.1.2 双极型晶体三极管的开关特性
2.1.3 晶体管门电路
2.2 晶体管一晶体管逻辑门(TTL)电路
2.2.1 TTL与非门电路
2.2.2 其它TTL门电路
2.2.3 使用TIL门电路应注意的问题
2.3 其他类型双极型数字集成电路
2.3.1 发射极耦合逻辑(ECL)电路
2.3.2 集成注入逻辑(1’L)电路
2.4 MOS集成门电路
2.4.1 NMOS管和PMOS管
2.4.2 CMOS集成逻辑门电路
2.5 CMOS与ITL电路之间的连接
2.6 本章小结
思考题及习题
第3章 组合逻辑电路
3.1 组合电路的一般分析与设计
3.1.1 组合电路的一般分析
3.1.2 用门电路设计组合逻辑电路
3.2 常用组合电路及其组件
3.2.1 加法器
3.2.2 编码器
3.2.3 译码器
3.2.4 数据选择器
3.2.5 数据比较器
3.2.6 奇偶产生／校验器
3.3 中规模组件实现组合逻辑电路
3.3.1 单个输出函数电路
3.3.2 多输出函数电路
3.4 组合逻辑电路的竞争一冒险
3.4.1 冒险现象的成因
3.4.2 竞争一冒险现象的判断
3.4.3 消除冒险的方法
3.5 本章小结
思考题及习题
第4章 触发器与波形变换、产生电路
4.1 脉冲信号
4.1.1 脉冲信号的描述
4.1.2 波形的产生与变换
4.2 触发器
4.2.1 基本RS触发器
4.2.2 同步RS触发器
4.2.3 主从结构JK触发器
4.2.4 边沿型D触发器
4.2.5 边沿型JK触发器
4.2.6 其它类型的触发器。
4.3 施密特触发器
4.3.1 用门电路组成的施密特触发器
4.3.2 集成施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
4.4单稳态触发器
4.4.1 用门电路组成的单稳态触发器
4.4.2集成单稳态触发器
4.4.3 单稳态触发器的应用
4.5 多谐振荡器
4.5.1 用门电路和阻容器件组成的多谐振荡器
4.5.2 石英晶体多谐振荡器
4.6 555集成定时器
4.6.1 集成定时器的工作原理
4.6.2 555集成定时器的应用举例
： 4.7 本章小结
思考题及习题
第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路概述
5.2 时序逻辑电路的分析
5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器
5.3.1 锁存器
5.3.2 数码寄存器
5.3.3 移位寄存器
5.3.4 寄存器的应用
5.4 计数器
5.4.1 同步计数器
5.4.2 异步计数器
5.4.3 N进制计数器
5.5 时序电路的设计
5.5.1 建立原始状态表
5.5.2状态化简
5.5.3 状态分配
5.5.4 列状态转移激励表
5.5.5 求激励方程和输出方程
5.5.6 按照激励方程和输出方程画逻辑图
5.5.7 关于输出与输入的关系问题
5.5.8 关于自启动问题
5.6 本章小结
思考题及习题
第6章 程序逻辑电路
6.1 程序逻辑电路的组成与特点
6.2 随机访问存储器(RAM)
6.2.1 RAM的基本结构和工作原理
6.2.2 RAM的存储单元
6.2.3 RAM的集成电路
6.2.4 RAM的扩展
6.3 只读存储器(ROM)
6.3.1 ROM的结构及工作原理
6.3.2 可编程只读存储器(PROM)
6.3.3 可擦可编程只读存储器(EPROM)
6.3.4 电可擦可编程只读存储器(EEPROM)
6.4 程序逻辑电路的应用
6.5 本章小结
思考题及习题
第7章 CPLD与FPGA
7.1 PLD的逻辑表示法
7.2 复杂的可编程逻辑器件(CPLD)
7.3 现场可编程门阵列(FPGA)
7.4 典型软件开发系统Altera公司的MA文+PLUSⅡ
7.5 本章小结
思考题及习题
第8章 硬件描述语言(VHDL)
8.1 VHDL程序的组成i
8.1.1 实体(Entity)
8.1.2 构造体(Architecture)
8.1.3 包集合(Package)
8.1.4库(Library)
8.1.5 酉己置(Configuration)
8.2 VHDL语言的标识符、客体、数据类型和操作符
8.2.1 VHDL语言的标识符(1denfifiers)
8.2.2 VHDL语言的客体(Obiect)
8.2.3 VHDL的数据类型(DataType)
8.2.4 子类型(Subtypes)
8.2.5 属性(Attributes)
8.2.6 VHDL的运算操作符
8.3 VHDL构造体的描述方法
8.3.1 ／J顷序语句(SeguenfiatStatement)
8.3.2并发语句(Concurrent Statements)
8.3.3 断言语句(Assert Statements)
8.4 数字电路的VHDL设计举例
8.4.1 基本逻辑门的VHDL设计源文件
8.4.2 组合逻辑门的VHDL设计源文件
8.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计
8.4.4 只读存储器(ROM)的VHDL设计
8.5 本章小结
思考题与习题
附录1 国标图形符号简表
附录2 部分国标符号与FPGA开发软件所用符号对照
附录3 英汉名词对照表
参考资料

自从20世纪80年代以来，微电子技术和计算机技术得到了飞速发展，在电子电路设计领域，大规模、超大规模的可编程逻辑器件(CPLD和FPGA)及其软件开发工具相继推出，从而引起了数字电路设计的巨大变革。考虑到传统数字电路设计模式中，利用卡诺图变换布尔方程的设计方法和相应的中小规模集成电路堆砌技术逐步退出历史舞台的客观现实，在高等院校的电子信息工程、通信工程、自动化以及电子科学与技术等专业的本科生教学中，数字电路课程的教学应当进行改革。为此，本书对原有的传统教材内容进行了删繁就简，本着能完成CPLD与FPGA片上电路与系统的设计原则，并保持数字电路内容的完整性和理论的系统性，精练阐述数字电路的基本知识。本书所涉及的内容包括数制、码制、门电路、组合逻辑电路、触发器与波形变换、产生电路、时序逻辑电路的必要知识，并在此基础上从应用的角度阐述CPLD与FPGA的基本概念、基本知识以及软件开发工具的基本使用方法，较为详细地说明硬件描述语言.VHDL的语法规则。为了便于理解和入门，本书还给出了大量的VHDL设计举例，特别是用VHDL对时序逻辑电路采用状态机的描述方法进行设计，大大简化了数字电路传统的设计方法。 本书由赵雅兴教授和刘常澍教授通力合作完成，由于时间较短和水平所限，书中出现的不妥之处，欢迎读者批评指正。 作 者 2004年7月于天津大学