书名：数字集成电路设计与实践：基于国产软硬件平台
定价：89.8
ISBN：9787115684592
作者：贾小涛 王雪岩 张有光
版次：第1版
出版时间：2025-12

内容提要：
本书聚焦数字集成电路设计核心领域，以国产软硬件平台为依托，构建理论、方法与实践深度融合的学习体系。本书分为基础篇、提高篇、实践篇，各篇均融入教学实践思路。基础篇系统讲解数字集成电路基础与 Verilog HDL 语法，通过丰富的设计案例夯实理论根基；提高篇深入研究逻辑电路设计与处理器设计，以多功能数字时钟为例，详细讲解模块化设计理念与实践，并结合教学常见案例，拆解基于 RISC-V 的单周期 CPU 设计；实践篇围绕 EDA仿真工具与“大拇指”安路 FPGA 极简开发板，以教学实验为导向，讲解仿真环境配置、软件使用及多个实践案例，贴合教学场景，切实培养数字集成电路设计人员的工程素养。



作者简介：

贾小涛 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副教授、博士生导师。长期从事数字电路设计与教学工作。主讲本科生核心专业课“数字系统设计与验证”、*工程师集成电路领域核心课程“数字大规模集成电路：设计与实践”。获评北京市普通高等学校 本科毕业论文（设计）指导教师、北京航空航天大学 博士学位论文指导教师等。 王雪岩 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副教授。长期从事智能计算软硬件协同设计工作。主讲本科生核心专业课“计算机组成与系统结构”。入选中国科协青年人才托举工程项目，获评北京市高校课程思政教学 、北京市普通高等学校*本科毕业论文（设计）指导教师等。 张有光 北京航空航天大学电子信息工程学院教授、博士生导师，北京市教学 ，现任校教师发展中心教学咨询 组组长、校青教赛总教练、士湾书院学业总导师。曾任电子信息工程学院本科教学副院长13年，获 教学成果一等奖1项、二等奖2项，获评北京市教育系统“教书育人榜样”，1门课程入选 本科课程，2本教材分别入选 “十二五”“十四五”规划教材。

目录：
基础篇
第 1 章 数字集成电路基础 2
1.1 引言 2
1.2 数值与编码 2
1.2.1 数值的概念与转换方法 2
1.2.2 二进制编码方式 5
1.3 组合逻辑电路 6
1.3.1 组合逻辑电路的基本特点 6
1.3.2 组合逻辑电路的基本构件 7
1.3.3 组合逻辑电路的分析与设计 8
1.3.4 竞争与冒险 9
1.4 时序逻辑电路 10
1.4.1 时序逻辑电路的基本构件 10
1.4.2 时序逻辑电路分析 15
1.4.3 建立时间与保持时间 18
思考题 19
第 2 章 Verilog HDL语法 20
2.1 引言 20
2.2 Verilog HDL代码结构 22
2.3 数值表示与信号类型 24
2.3.1 Verilog HDL数值表示 24
2.3.2 Verilog HDL信号类型 25
2.4 Verilog HDL表达式 29
2.4.1 运算符 30
2.4.2 操作数 37
2.5 Verilog HDL赋值语句 38
2.5.1 持续赋值语句 38
2.5.2 过程赋值语句 39
2.5.3 语句块 41
2.6 Verilog HDL控制语句 42
2.6.1 条件语句 42
2.6.2 分支语句 43
2.6.3 循环语句 45
2.6.4 生成语句 48
2.7 建模方法 49
2.7.1 数据流建模 49
2.7.2 行为级建模 50
2.7.3 结构级建模 51
2.8 任务和函数 55
2.8.1 系统函数 56
2.8.2 编译指令 59
2.9 测试平台 60
思考题 62
提高篇
第 3 章 基于Verilog HDL的逻辑电路设计方法与实践 65
3.1 基于Verilog HDL的组合逻辑电路设计 65
3.1.1 设计要点 65
3.1.2 编码器与译码器 69
3.2 基于Verilog HDL的时序逻辑电路设计 73
3.2.1 设计要点 73
3.2.2 锁存器与触发器 74
3.2.3 计数器 75
3.2.4 分频器 76
3.2.5 FSM 设计 78
3.3 模块化设计理念与实践：多功能数字时钟 83
3.3.1 模块化设计概述 84
3.3.2 模块化设计流程 84
3.3.3 模块化设计实践 85
思考题 87
第 4 章 处理器工作原理与设计方法 89
4.1 计算机组成原理与指令系统 89
4.1.1 计算机工作原理与层次结构概述 89
4.1.2 指令系统 92
4.1.3 RISC-V 94
4.2 基于RISC-V的单周期CPU设计与实现 99
4.2.1 单周期CPU数据通路设计 100
4.2.2 单周期CPU控制器设计 109
4.2.3 单周期CPU性能分析 112
4.3 多周期CPU与流水线CPU概述 114
4.3.1 多周期CPU概述 114
4.3.2 流水线技术 118
思考题 122
实践篇
第 5 章 EDA仿真工具及FPGA实践平台 125
5.1 EDA仿真工具 125
5.1.1 仿真工具概述 125
5.1.2 主流仿真工具介绍 126
5.1.3 基于开源工具的Verilog HDL仿真环境配置与
使用 127
5.2 FPGA实践平台 129
5.2.1 大拇指开发板概述 129
5.2.2 大拇指开发板开发软件 131
思考题 134
第 6 章 基于FPGA的数字电路实践 135
6.1 流水灯 135
6.2 模M加法计数器 137
6.3 呼吸灯 144
6.4 任意波形发生器 148
6.5 UART通信协议 157
6.5.1 UART串口接收数据实验 157
6.5.2 UART串口发送数据实验 167
6.6 RISC-V处理器 175
思考题 183
参考文献 184