电子设计自动化项目教程9787030273369 科学出版社 舒伟红 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

舒伟红 著

图书标签:

• 电子设计自动化
• EDA
• Verilog
• FPGA
• 数字电路
• 项目实践
• 教程
• 科学出版社
• 舒伟红
• 数字系统设计

店铺： 悟元图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030273369

商品编码：29338419334

图书基本信息
图书名称	电子设计自动化项目教程
作者	舒伟红
定价	29.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030273369
出版日期
字数
页码
版次	1
装帧
开本
商品重量	0.459Kg

内容简介

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

电子设计自动化（EDA）项目实战：从理论到实践的深度探索 前言 在日新月异的电子信息时代，电子设计自动化（EDA）技术已成为现代集成电路设计不可或缺的核心驱动力。它不仅极大地提高了设计的效率与精度，更催生了无数前沿科技的诞生与发展。从消费电子产品的普及，到高性能计算芯片的突破，再到人工智能、物联网等新兴领域的蓬勃兴起，EDA的身影无处不在，深刻地改变着我们的生活与工作方式。 本书旨在为广大电子设计爱好者、在校学生及行业从业者提供一个系统、深入且极具实践性的EDA项目学习平台。我们跳出了纯粹理论的框架，着力于将抽象的EDA概念与生动的工程实践紧密结合。通过一系列精心设计的项目，读者将有机会亲手体验从需求分析、架构设计、详细设计、仿真验证到最终物理实现的全流程，从而深刻理解EDA工具链的运作机制，掌握关键的设计与验证方法。 我们坚信，真正的技术掌握源于动手实践。因此，本书的编写核心理念便是“学以致用”，强调在实践中学习、在学习中思考、在思考中创新。我们将力求以清晰易懂的语言，结合详实的图文示例，引导读者一步步攻克设计难题，最终独立完成具有一定复杂度的电子设计项目。 第一章：EDA技术概览与项目选题 本章将带领读者全面认识EDA技术的宏观图景。我们将从EDA的起源与发展历程出发，深入探讨其在现代电子产业中的地位与作用。在此基础上，我们会详细介绍EDA工具链的核心组成部分，包括逻辑综合、静态时序分析、物理设计、版图设计、形式验证等关键环节，并分析各类EDA工具的功能特点与应用场景。 随后，我们将进入项目选题环节。考虑到不同读者的背景和兴趣，本章将提供一系列具有代表性且难度循序渐进的项目方向，涵盖数字逻辑设计、嵌入式系统硬件加速、FPGA应用开发等多个热门领域。例如，我们将探讨设计一个简单的RISC-V处理器核心，实现一个高效的图像处理模块，抑或是构建一个具备网络通信功能的嵌入式硬件平台。我们会对每个项目的前景、技术难点、所需软硬件资源以及预期成果进行详细分析，帮助读者根据自身情况做出最优选择。 第二章：设计环境搭建与基础工具实践 项目的成功落地离不开稳定高效的设计环境。本章将聚焦于EDA项目开发所需的基础软硬件环境的搭建。我们将详细指导读者安装与配置主流的EDA工具套件，例如Synopsys、Cadence、Mentor Graphics等提供的商业EDA工具，以及Vivado、Quartus等FPGA厂商提供的集成开发环境。同时，我们也将介绍一些开源的EDA工具，如Yosys、OpenROAD等，并探讨其在特定项目中的优势。 在此基础上，我们将从最基础的HDL（Hardware Description Language）语言入手，对Verilog和VHDL进行系统性的讲解。我们将通过大量实例，演示如何使用HDL描述数字电路的功能，包括组合逻辑和时序逻辑的实现。读者将学习如何编写可综合的HDL代码，理解其与实际硬件电路的对应关系。 随后，本章将深入讲解EDA设计流程中的第一个关键环节——仿真。我们将介绍行为级仿真、门级仿真等不同仿真模式的特点与应用。读者将学习如何使用仿真工具（如ModelSim、QuestaSim、Verilator等）编写测试激励（testbench），对HDL代码进行功能验证，发现并修复逻辑错误。掌握高效的仿真技巧是保证后续设计顺利进行的基础。 第三章：逻辑综合与时序约束 当HDL代码的功能得到仿真验证后，下一步便是逻辑综合，即将抽象的HDL描述转换为门级网表。本章将深入探讨逻辑综合的原理与实践。我们将介绍逻辑综合的目标，包括面积、速度和功耗的优化，以及综合工具如何实现这些目标。读者将学习如何编写高质量的HDL代码，以利于综合工具生成高效的网表。 更重要的是，本章将详细讲解时序约束（timing constraints）的重要性。在数字电路设计中，时序约束是指导综合工具优化电路性能的关键。我们将介绍时钟定义、输入输出延时约束、伪路径等概念，并通过实例演示如何编写和应用XDC（Xilinx Design Constraints）或SDC（Synopsys Design Constraints）文件。读者将学会如何分析综合后的时序报告，理解时序违例（timing violations）产生的原因，并掌握通过修改HDL代码或时序约束来解决这些问题的策略。 第四章：静态时序分析（STA）与性能优化 逻辑综合完成后，静态时序分析（STA）成为验证设计时序性能的必要手段。本章将对STA进行深度剖析。我们将详细介绍STA的基本原理，包括时钟域（clock domain）分析、建立时间（setup time）与保持时间（hold time）裕度计算、时序路径（timing paths）分析等。 读者将学习如何使用STA工具（如PrimeTime、Tempus等）生成详细的时序报告，解读其中的关键信息。我们将重点讲解如何识别和分析各种时序违例，例如建立时间违例（setup violation）和保持时间违例（hold violation），以及如何诊断其根源。 本章的重头戏将是时序优化技术的实践。我们将指导读者通过多种手段来改善电路的时序性能，包括： HDL代码优化： 调整代码结构，减少组合逻辑深度，避免流水线（pipeline）破坏等。 综合约束优化： 精细化时序约束，引导综合工具进行更有效的优化。 物理设计优化： 在布局布线阶段，通过调整布局、布线策略来改善时序。 功耗与性能的权衡： 在实际项目中，常常需要在性能和功耗之间做出权衡，本章将探讨相关的策略。 第五章：物理设计流程与版图生成 数字集成电路的最终实现需要经过物理设计，即将门级网表转换为可制造的物理版图。本章将详细介绍物理设计的完整流程。我们将从布局（placement）开始，讲解如何将逻辑门高效地放置在芯片的可用区域，以及布局对时序、功耗和可制造性的影响。 随后，我们将深入讲解布线（routing）环节。我们将介绍单层布线、多层布线等技术，以及布线长度、拥塞（congestion）等问题。读者将学习如何使用物理设计工具（如ICC2、Innovus等）进行布局布线，并理解这些过程对电路性能的影响。 本章还将介绍版图设计（layout design）的基本概念，包括标准单元（standard cell）、宏单元（macro cell）、IO单元等。我们将展示如何使用版图编辑器（如Virtuoso）进行简单的版图绘制和检查，以及版图规则检查（DRC）和版图与原理图一致性检查（LVS）的重要性。 第六章：形式验证与可靠性保障 在复杂的数字电路设计中，传统的仿真验证方法可能难以覆盖所有的功能和异常情况。本章将介绍形式验证（formal verification）这一强大的技术，它能够通过数学方法证明电路的正确性，无需生成大量的测试向量。 我们将重点介绍等价性检查（equivalence checking）和模型检验（model checking）等形式验证的技术。读者将学习如何使用形式验证工具（如Conformity, Questa Formal等）来验证不同设计阶段（如RTL到网表）的功能一致性，以及检查是否存在死锁（deadlock）或不安全状态等问题。 此外，本章还将探讨设计中的可靠性保障问题，包括时钟域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）的检测与处理、异步复位（asynchronous reset）的设计规范、以及电源完整性（power integrity）和信号完整性（signal integrity）的基本概念。 第七章：FPGA项目实战：从SoC到应用 本章将聚焦于FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上的项目实践。FPGA因其灵活性、可重构性和快速原型开发能力，已成为许多嵌入式系统和加速器设计的重要选择。 我们将从FPGA的基本架构出发，介绍其可编程逻辑单元（LUT, Flip-flop）、可编程互连资源以及DSP模块、BRAM等硬核IP。然后，我们将以一个具体的FPGA项目为例，例如一个简单的基于FPGA的片上系统（SoC），来演示整个设计流程。 项目内容将包括： CPU软核或硬核的集成： 如何将一个CPU软核（如MicroBlaze, Nios II）或硬核集成到FPGA设计中。 外设接口的设计与连接： 实现UART、SPI、I2C等常用通信接口，并将其连接到CPU。 用户自定义逻辑模块的开发： 例如，实现一个简单的图像滤波器，或是一个数据加密/解密模块。 基于IP核的设计： 利用FPGA厂商提供的IP核（如DDR控制器、PCIe控制器）来加速开发。 综合、实现与下载： 使用FPGA厂商的开发工具（如Vivado, Quartus）完成从RTL到比特流文件的生成，并将程序下载到FPGA板上进行硬件验证。 嵌入式软件开发： 学习如何在FPGA平台上进行嵌入式软件的开发，与硬件协同工作。 第八章：高级EDA技术与未来趋势 随着集成电路设计的复杂度和集成度的不断攀升，EDA技术也在不断演进。本章将对一些高级EDA技术进行介绍，并展望EDA领域的未来发展趋势。 我们将探讨： 机器学习在EDA中的应用： 如何利用机器学习技术来加速设计流程，优化设计结果，例如在布局布线、功耗预测等方面。 异构计算与多核处理器设计： 针对现代多核处理器和加速器，EDA工具链如何支持更复杂的设计与验证。 高层综合（High-Level Synthesis, HLS）： 从C/C++等高级语言直接生成RTL代码，进一步提高设计效率。 先进工艺下的EDA挑战： 探讨纳米级工艺带来的新的设计和验证挑战，如量子效应、功耗密度等。 EDA工具链的智能化与自动化： 未来的EDA工具将更加智能化，能够自主完成更多设计任务。 Chiplet与Chip-to-Chip互连技术： EDA如何支持模块化设计和先进的封装技术。 第九章：项目案例分析与深入探讨 在本章中，我们将对书中提到的项目进行更深入的案例分析。我们将详细拆解一个或两个具有代表性的复杂项目，例如一个简单的RISC-V处理器核心或者一个高性能的网络包处理模块。 我们将追溯其完整的生命周期，从最初的需求定义、架构选择，到详细的HDL编码、约束文件的编写，再到综合、STA、物理设计和验证的每一个细节。我们将重点分析在项目过程中遇到的典型问题，以及如何运用本书所学到的技术来解决这些问题。 此外，本章还将提供一些进阶的实践建议，例如如何进行更有效的代码复用、如何构建可扩展的设计平台、以及如何与团队成员协作完成大型EDA项目。 结语 电子设计自动化是一门博大精深的学科，也是一项充满挑战与乐趣的工程实践。本书通过理论与实践相结合的方式，力求为读者提供一个坚实的学习起点。我们希望读者在完成本书的学习后，不仅能够熟练掌握EDA工具的使用，更重要的是能够培养起独立解决复杂电子设计问题的能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。 EDA技术的进步是推动电子信息产业发展的核心动力。我们鼓励读者在掌握基本技能的基础上，不断探索新的技术领域，勇于创新，为电子技术的进步贡献自己的力量。愿本书能成为您在EDA探索之旅中的良师益友，助您在电子设计的世界里扬帆远航！

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是一绝，拿到手的时候就感觉沉甸甸的，纸张的质感非常细腻，翻阅起来有一种愉悦的手感。封面设计简洁大气，色彩搭配沉稳而不失活力，一看就是精心打磨过的作品。我尤其欣赏它在细节处理上的用心，比如书脊的烫金字体，在光线下折射出低调而高贵的光芒，这对于一本技术类书籍来说，能做到如此精致的实体呈现，实属难得。内页的排版布局也极其考究，字体大小、行距、段落间距都把握得恰到好处，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。清晰的图表和高质量的插图穿插得当，即便是复杂的概念，也能通过视觉化的方式得到直观的解释。这种对书籍物理形态的重视，让我觉得作者和出版社对内容的尊重，也极大地提升了我的阅读体验。这不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品，摆在书架上都觉得赏心悦目，让人忍不住想经常拿起来翻阅，感受那种纸墨的芬芳和厚重的知识感。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的叙事节奏把握得相当到位，它不像一些技术文档那样枯燥乏味，而是巧妙地融入了一种引导式的讲解方式。作者似乎非常理解初学者在面对复杂工程问题时的困惑点，总能在关键的转折处设置小小的“启发点”，让你在不知不觉中领悟了深层的原理。这种叙述方式让整个学习过程变得像是一场循序渐进的探险，而不是被动地接受知识灌输。每一个章节的过渡都非常自然流畅，前一个知识点为后一个知识点打下了坚实的基础，读起来毫无割裂感。有时候，我会停下来，回顾前文，会发现之前看似随意的几句话，其实是为后续更高级的内容埋下的伏笔，这种精妙的结构设计，让人不得不佩服作者深厚的功底和严密的逻辑思维。它真正做到了“润物细无声”，让抽象的理论变得可触摸、可理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都超出了我的预期，它并没有停留在基础概念的简单罗列上，而是深入到了行业前沿的一些实践操作层面。很多我原本以为需要查阅大量官方手册才能搞懂的细节，在这本书里都有非常细致的剖析，而且往往还附带着作者多年实践中总结出来的“独门诀窍”或“避坑指南”。这种实战性的内容占比很高，读完后感觉自己的知识体系不再是空中楼阁，而是有了可以落地的坚实地基。特别是对于那些想要从理论走向实际应用的人来说，这本书简直就是一本量身定制的“实战手册”。它强迫你不仅仅是“知道”某个技术，而是要“学会如何使用”它来解决真实世界中的工程挑战，这种注重“做中学”的理念，才是技术书籍最宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的语言风格非常鲜明，带着一种资深工程师特有的那种严谨、精准，但又绝不乏味的热情。作者在阐述复杂概念时，会适当地使用一些生活化的比喻来类比那些晦涩难懂的电子学原理，使得即便是我这种非科班出身的读者，也能快速建立起感性的认识。行文之间，那种对技术的热爱和对读者负责任的态度是呼之欲出的，感觉就像是有一位经验丰富的前辈在旁边手把手地耐心指导你。这种人情味的表达，极大地拉近了作者与读者之间的距离，让阅读过程充满了互动感和亲切感，不再是冷冰冰的文字堆砌。读着读着，甚至会产生一种“原来可以这么想问题”的顿悟感，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书在知识体系的构建上表现出了极强的系统性和前瞻性。它不仅仅是针对某一个软件工具的使用说明，而是构建了一个完整的电子设计流程的认知框架。作者非常注重“为什么”而不是仅仅停留在“怎么做”，这对于培养真正的设计思维至关重要。我发现，读完这本书后，我对自己过去在项目中所做的某些决策进行了反思，并认识到了其中可能存在的优化空间。这种能让人提升认知格局的能力，是很多同类书籍所欠缺的。它提供的不仅仅是一套操作步骤，更是一套解决问题的思维范式，这套范式在面对未来可能出现的全新工具和技术时，依然具有很强的迁移性和生命力。这本书的价值，已经超越了一本普通的教程，更像是一份指引未来技术发展方向的参考指南。