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Logic Design 邏輯設計

中原大學 100學年度第一學期

邏輯設計課程綱要及進度、講義、文件與資源 (wiki 互動網頁)
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課程目標

    在日常生活中數位產品可以說是琳瑯滿目,這些不同種類、從簡單的開關到複雜的數位產品都可以由基本的數位邏輯元件設計而成。不可否認的,邏輯設計乃為數位電路、數位系統、IC設計等相關 軟/硬 體系統設計課程之重要基礎。
藉由本課程可以讓學生瞭解數位邏輯之特性,諸如基本函數數位元件(AND、OR、NOT)、衍生函數數位元件(NAND、NOR、XOR)的介紹,再經由真值表、交換定理與布林函數的化簡、推導與整合,讓同學們瞭解數位邏輯之動作原理。
    本課程將介紹組合邏輯設計、序向邏輯分析與現代的數位邏輯設計方法,諸如硬體描述語言Verilog HDL、與業界使用的電腦輔助數位電路設計工具。課程內將簡介可程式化邏輯FPGA設計與標準元件庫Cell-Based設計方法,讓同學們一窺數位IC設計的堂奧!此課程學習完後,期許同學們不但有數位邏輯之概念,更有助於同學們銜接高年級之數位系統、數位特殊應用積體電路ASIC設計、超大型積體電路VLSI設計、微處理器、系統晶片SoC設計等課程之基礎觀念。






教科書

Digital fundamentals 10th ed, Floyd, Thomas L, c2009, Pearson, 978-01308146467

課程大綱

本課程之目的在使學生了解基本的數位邏輯元件, 現代的設計方法, 電子業之市場及其發展現況.


基礎觀念

數系

數系變換
二進位數數學運算
有號數、有號數數學運算
小數固定點運算
BCD碼、文字碼、ASCII、格雷碼

基本函數數位元件(AND、OR、NOT)、衍生函數數位元件(NAND、NOR、XOR)

          基本布林函數、布林函數定理交換函數 真值表、SOP、POS、最佳化函數, 布林函數化簡


組合邏輯分析 

布林函數法,卡諾圖
時間延遲與時序圖


組合邏輯設計

編碼器、解碼器、    優先權
比較器、多工器(MUX)、解多工器(DEMUX)、三狀態緩衝器
加法器、減法器
數學邏輯運算器(ALU)
組合邏輯乘法器
ROM/RAM記憶體
其它MSI組合邏輯元件
PLD元件設計組合邏輯電路



序向邏輯分析
方塊圖與狀態變遷表
記憶體元件, Latch電路
主僕式正反器
邊緣觸發正反器
非同步序向邏輯
同步序向邏輯
有限狀態機


序向邏輯設計
計數器
移位暫存器
其它MSI序向邏輯元件
PLD, CPLD FPGA元件設計序向邏輯電路



教學資源

FPGA Board

實驗手冊

Introduction to Digital Design Using Digilent FPGA Boards
Richard E. Haskell
Darrin M. Hanna
Oakland University, Rochester, Michigan


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