前言

想要在IT的江湖中踏实行走，一定要将数字逻辑作为最稳的一个支点，无论你主攻的是电子信息、计算机还是自动化方向，只要你的未来在信息科学这个江湖中，数字逻辑就是你必备的技能和功底。

如果你正想开创自己的数字人生路，就让我们用各种武学智慧，一起帮你点亮别样的数字人生！

1. 行走江湖的要求

好奇心和想象力是推动人类伟大进步和变革的核心力量，大学教育的目标之一就是培养具有好奇心和想象力的人才。特别是为了适应IT江湖，在数字逻辑功夫训练中，需要激发学生的好奇心和想象力，这是奠定其未来江湖地位的基础。

经过多年实践，我们发现，设计具有特定功能的数字系统通常是将好奇心与想象力转化为真本领的有效途径。数字化系统通常需要合作实现，这是培养学生适应团队合作、勇于主动担责和解决问题的有效途径，而这些是行走IT江湖的必备技能。

2. 寻找武功秘籍 

想练就行走IT江湖必有的绝技，就需要数字逻辑的武功秘籍。以计算机方向为例，数字逻辑是“计算机组成原理”“计算机体系结构”等计算机专业核心理论和技术的基础。掌握数字逻辑电路设计技术是计算机专业学习的基本要求，掌握该技术最有效的方法就是设计一个专用数字系统，而江湖（企业）中最受欢迎的武功（能力）就是熟练使用硬件描述语言，与必要的外围硬件模块相结合，设计一个有特定功能的数字系统。

带着对未来IT江湖的向往，相信你一定充满了好奇心和想象力，可是如何设计你构想的数字系统呢？你一定特别期待有这么一本武功秘籍，渴望秘籍告诉自己想象的任务是可行的，希望自己和同学组成的小团队能胜任，能通过有效的组织和管理在有限的时间内实现这个数字系统，从此开启自己光明的数字人生。

3. 修炼

为师者会考虑如何组织学生有效地完成数字系统设计，展现他们的好奇心和想象力。经过多年的实践和修炼我们发现，项目管理的方法是行之有效的。项目管理方法主要是指将数字系统项目分为立项、设计、实施、验收等环节的管理方法。从立项申请开始，就要论证项目的可行性： 确认学生的创新能力和想象力，系统可能具备哪些功能，需要使用哪些硬件设备，配套设计哪些接口和协议，这些都是项目可行性分析的要素。

数字逻辑设计项目教程

前言

为学者会提出项目任务，每个项目都有明确的工作期限。每个项目可以划分为几个独立的子模块，每个子模块相当于一个独立的并发任务。为学者可以在老师的监督下自发地安排这些任务。当然项目设计的可行性评价通常需要老师根据修炼的经验做出可行性评估。

数字系统设计主要采用硬件描述语言，以FPGA为数字系统的核心来完成。考虑到每个项目的复杂度不同，需要哪些硬件资源，包括FPGA的逻辑和存储资源、硬件系统的接口资源等，这些都需要在修炼之初就明确。

对于这套修炼方法，编者已经通过国际教育前沿会议的论文做了系统阐述，不过那最多就是一套心诀，修炼真功夫是一招一式的练习。

4. 秘籍得成

编者行走江湖多年，一直在寻找这样的修炼秘籍，好在无论是为学阶段还是为师阶段都注意积累，终于汇聚成此秘籍。

这里没有花拳绣腿，没有赘述心诀，也没有讲很多江湖故事，只是用心把初入江湖的必修技、基本功训练做了详细阐述，以典型的存储应用、硬件算法、视频音频和传感器应用为例，融汇了必修内功，展示了多种可修炼的套路和武功，并介绍了少林、华山等中华数字武术的各路绝学。

5. 秘籍的使用 

为师者，可以参考所介绍的心法，从所阐述的必修技法和基本功中，选出想教授给弟子的部分，以所列典型应用为模板，教授弟子练就其一，便可以扶弟子上马，顺利行走IT江湖了。

为学者，相信你很好奇在数字逻辑的天地间到底可以学到什么。建议你先了解必修技法和基本功，知道可为与不可为，然后根据自己的心性和功底，参考少林、华山等各路绝学，创建能放飞自己想象力的新系统、新武功。凭此武功，相信你从此将开启一段闪亮的数字人生。

本秘籍是在清华大学计算机实验教学中心设计与开发的数字逻辑设计实验平台上不断摸索、沉淀而成，平台的核心是FPGA（EP2C70F672C8）。修炼时不必限于相同的平台，只要FPGA的资源不低于上述平台采用的FPGA，有足够可扩展的接口，就可以参考本秘籍使用。

6. 致谢

此秘籍能顺利诞生，除了编者的努力外，还要感谢清华大学计算机系2012级至2014级多名同学的积极协助，感谢王少清博士、邓理睿博士、喻明理同学的积极甄选和整理，感谢2016级何家傲、毛晗扬、王晓智、李根、康鸿博、李映辉、徐嘉诚、陈智康、李源隆等多位同学的协助修改和整理。

另外，还要特别感谢清华大学出版社责任编辑对于本书内容的精心策划和编辑工作，为本书的顺利出版提供了支持和保障。

本书编者为前5章内容录制了讲解视频，读者用微信扫描相应章标题旁边的二维码，即可在线观看视频。

编者2025年1月

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