数字逻辑电路设计与实践

本书为“基于系统能力培 养的计算机专业课程建设研 究”项目规划教材。本书定 位于初学者的动手实践类数 字系统基本实验和实践教材 ，带领读者一步步从门电路 走向数字系统设计，最终实 现以应用为目标的数字系统 。 全书共6章，以数字电子 技术基础知识点为核心，以 计算机系统基本部件为向导 ，包含从基本门电路、组合 逻辑电路、时序逻辑电路到 综合设计和课程设计的全过 程，并为后续功能计算机系 统设计提供运算和接口部件 。 第1章概述数字系统结构 、实验环境、硬件实验的基 本常识、EDA设计基础。第 2章以晶体管、TTL芯片和 Verilog HDL内置器件为例 ，设计基本门电路与应用。 第3章采用兼容TTL功能芯 片模式，用逻辑电路图描述 或HDL结构化描述设计常用 组合器件及其应用，并以此 建立开放式数字系统测试环 境；同时配以常用TTL芯片 简单应用和参数测量实验。 第4章采用兼容TTL功能芯 片模式，设计触发器、常用 复合器件和时序电路及其应 用。第5章是综合设计，采 用结构化行为描述实现数字 系统测试环境的优化、寄存 器传输控制、计算机系统标 准接口等实例。第6章通过 两个案例贯通前5章知识实 践，提供简单交互和高级交 互课程设计实现方法。 随书提供配套的电子讲 稿、实验案例代码、EDA工 具操作方法、实验及课程设 计演示视频等教学资源。 本书可作为本科计算机 类、电子类专业数字电路（ 逻辑）设计课程配套的实践 教材，也可供有关技术人员 参考。

陈文智，浙江大学教授，博士生导师。主要研究方向为计算机系统级软件、计算机网络和安全、嵌入式系统及应用、计算机体系结构。承担国家自然基金、国家“863”重大项目、核高基重点项目、科技支撑计划项目、科技重大专项等国家级科研项目10余项，在高水平学术期刊或会议发表论文50余篇，获国家发明专利授权20余项。主讲“嵌入式系统”“操作系统”“计算机体系结构”“高级计算机体系结构”“软件工程”“计算机系统综合”等课程。是国家级精品资源共享课程负责人，出版国家级规划教材和其他教材近10部。曾获浙江省科技进步一等奖、浙江省教学成果一等奖。2013年获全国宝钢优秀教师奖。

第1章 数字系统设计概述 1.1 什么是数字系统 1.1.1 数字系统基本结构 1.1.2 组合电路 1.1.3 时序电路 1.1.4 寄存器传输控制 1.2 实验过程与科学发现 1.2.1 实验过程与科学发现 1.2.2 使用本书进行实验教学的意义和目的 1.2.3 合理选择实验工具和平台 1.3 实验平台和环境 1.3.1 XC7K160T FPGA内部资源 1.3.2 SWORD V2开发平台板级资源 1.3.3 计算机软硬件课程贯通教学实验系统 1.3.4 常用测试数据 1.4 基本电子器件 1.4.1 电阻器 1.4.2 电容器 1.4.3 二极管 1.4.4 三极管 1.5 硬件实验的基本常识 1.5.1 常用数字集成电路 1.5.2 数字集成电路要点 1.5.3 数字系统输入交互 1.5.4 数字系统输出交互 1.5.5 常用电路装配工具 1.6 数字系统设计过程 1.6.1 传统数字系统设计过程 1.6.2 现代EDA设计开发流程 1.6.3 数字系统电路的测试与调试 1.7 可编程逻辑器件 1.7.1 复杂可编程逻辑器件 1.7.2 现场可编程门阵列 1.7.3 硬件描述语言简介 1.8 初涉Verilog HDL 1.8.1 Verilog HDL主要描述形式 1.8.2 Verilog HDL模块结构 1.8.3 结构化描述 1.8.4 数据流描述 1.8.5 行为描述 1.8.6 混合设计描述 1.8.7 设计时序仿真 1.8.8 简单存储器描述 第2章 基本门电路设计 2.1 基本门电路实现 2.1.1 基本与门电路实现 2.1.2 基本或门电路实现 2.1.3 基本非门电路实现 …… 第3章 组合逻辑电路设计