前言

华中科技大学电子信息与通信学院“模拟电路与数字系统（三）”课程教学改革已开展6年，成效显著。在教学过程中，也反映出部分问题：第1版实验教程难度跨度较大。因此本版从最基础实验示例入手，逐步深入、综合，以求使读者掌握复杂计算机系统软、硬件设计技术。

为适应华中科技大学电子信息与通信学院“模拟电路与数字系统（三）”课程群贯穿式教学改革要求，本书在第1版基础上对实验内容以及实验平台做了以下调整：

（1）增加MIPS汇编语言模拟器软件Mars介绍，该软件相比QtSpim更吻合《计算机组成原理与接口技术——基于MIPS架构》一书介绍的MIPS汇编指令工作原理，同时也更方便用户获取汇编语言程序机器码。

（2）计算机硬件系统开发采用Vivado平台，更能适应Xilinx FPGA技术发展趋势。同时增加采用debug IP核监测硬件系统的相关内容，以便读者掌握片内硬件系统测试技术，弥补采用FPGA设计嵌入式计算机硬件系统导致硬件测试技术教学内容的缺失。

（3）实验示例实现过程介绍了Nexys4 DDR以及Nexys4实验板的异同，也阐述了基于实验板以及基于FPGA芯片型号的嵌入式计算机硬件系统设计方法。基于实验板的设计方法可以有效缩短硬件系统设计时间，减少设计错误；基于FPGA芯片的设计方法可以帮助读者掌握基于任意FPGA实验平台的设计技术。

（4）嵌入式计算机系统IP核接口实验部分增加了DDR2 SDRAM存储器接口、温度传感器IIC接口、加速度传感器SPI接口、XADC并行AD转换接口以及存储器与IO接口之间DMA数据传输实验，覆盖的计算机接口技术更全面。

（5）用户定义接口IP核实验增加了UART串行接口、数字语音输入接口、数字语音输出接口等实验示例，为读者掌握将任意硬件描述语言模块封装为计算机接口IP核提供了大量实验示例，同时也为读者实现包含语音输入、输出的计算机系统提供了实验范例。

（6）附录中增加了实验示例中所涉及实验板的用户手册、电路原理图、Vivado引脚约束文件介绍，为读者完成实验示例提供了便利。同时也增加了以太网接口实验示例，以便读者开发基于LwIP开源TCP/IP协议栈的网络应用系统。

本书是在华中科技大学电子信息与通信学院程文青副院长主导电路类课程改革的大潮下编写的，参与该类课程教学改革研究以及教学实践的教师对本书编写工作提供了大量宝贵意见，在此表示深深的感谢！本书还得到了2016年Digilent中国有限公司教育部产学合作教学内容和课程体系改革项目的资助，在此一并表示感谢。

对所有为本书进行审阅并提出宝贵意见以及在编写出版过程中给予热情帮助和支持的同志们，在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，加之时间比较仓促，书中错误和不妥之处在所难免，殷切希望使用本教材的师生及其他读者给予批评指正。来信地址：sixizuo@hust.edu.cn。

编者

2018年12月于华中科技大学