Verilog FPGA设计教程：复杂数字系统建模与实现

"本书是北京航空航天大学夏宇闻教授编写的《数字系统设计教程》，专注于使用Verilog进行数字系统设计，涵盖了建模、仿真、综合、验证和实现等关键环节。教程旨在教授如何设计复杂的数字系统，通过理论与实践相结合的方式，帮助学生掌握FPGA设计的基础知识和技能。课程包括十次讲课、五次实验以及一次上机实验考核，强调动手能力和理解深度。书中探讨了复杂数字系统与信号处理的关联，讲解了为何需要研究复杂逻辑系统，以及如何利用Verilog语言进行设计。" 在设计复杂的数字系统时，传统的方法通常涉及查阅器件手册，选择合适的微处理器和电路芯片，然后进行硬件设计、面包板和线路板的制作，接着是调试和优化，最终达到定型。然而，当面对包含数十万门以上的系统时，这种方法变得极其困难且效率低下。随着技术的发展，FPGA（Field-Programmable Gate Array）和硬件描述语言如Verilog的出现，使得设计过程更加高效和灵活。 Verilog是一种标准化的硬件描述语言，它允许设计师以行为或结构的方式描述数字系统。在Verilog中，可以创建各种逻辑模块，如组合逻辑电路和时序电路，以及更复杂的系统级设计。语言的特点包括支持数据类型、运算符、控制结构以及并行执行，这使得设计者能以接近软件编程的方式来描述硬件。 本教程的内容主要包括以下几个方面： 1. 复杂数字系统与信号处理的相互关系：讨论如何利用数字系统处理和分析信号，特别是在通信、图像处理等领域中的应用。 2. 为什么要研究复杂的数字逻辑系统：解释随着技术进步，复杂系统的需求增加，以及FPGA在可重配置性和性能上的优势。 3. 设计数字系统的基本方法：介绍如何使用Verilog进行设计，包括设计流程、模块化设计思想以及系统层次化构建。 4. 设计复杂数字系统的工具和手段：涵盖使用EDA（电子设计自动化）工具，如仿真器、综合器和适配器，以完成设计的验证、综合和实现。 5. 数字系统的基本结构：讲解时序电路和组合逻辑电路的基础，以及如何在Verilog中表示这些基本元素。 6. Verilog语言的特点和基本语法：深入学习Verilog的关键概念，如模块、实例化、端口声明、赋值语句、条件语句和循环语句等。 通过这个教程，学习者将能够运用Verilog进行数字系统设计，从简单的逻辑门到复杂的系统，同时理解静态时序分析等高级主题，为实际的FPGA项目打下坚实基础。课程的考核方式注重理论与实践的结合，确保学生不仅理解理论知识，也能熟练掌握设计和验证技巧。