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

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舒伟红 著

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• 电子设计自动化
• EDA
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• 数字电路
• 项目实践
• 科学出版社
• 教程
• 集成电路
• 设计方法

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030273369

商品编码：29705238959

基本信息

书名：电子设计自动化项目教程

定价：29.00元

作者：舒伟红

出版社：科学出版社

出版日期：

ISBN：9787030273369

字数：

页码：

版次：1

装帧：

开本：

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电子设计自动化项目教程：理论精粹与实践探索》 内容梗概 本书是一部深度剖析电子设计自动化（EDA）技术的综合性教程，旨在为读者提供系统化的理论知识框架，并结合实际项目案例，带领读者掌握EDA工具的运用，熟悉电子产品从概念到原型实现的完整流程。本书内容涵盖EDA技术的核心概念、关键流程、主流工具的使用方法，以及在实际项目开发中的应用策略。通过理论与实践的紧密结合，读者将能够独立完成中小型电子设计项目，并为更复杂的工程挑战打下坚实基础。 第一部分：EDA技术基础与核心概念 本部分为读者搭建起对EDA技术的宏观认知。我们将深入探讨电子设计自动化的定义、发展历程及其在现代电子产业中的核心地位。 EDA不仅仅是一系列工具的集合，更是一种全新的设计哲学和方法论，它极大地提升了电子产品的设计效率、可靠性和性能。 EDA的定义与重要性： 详细阐述EDA如何通过软件工具实现对复杂集成电路（IC）和印刷电路板（PCB）的设计、仿真、验证和制造，分析其在缩短产品上市时间、降低设计成本、提高设计复杂度方面的关键作用。 电子设计流程概览： 梳理从需求分析、系统级设计、逻辑设计、物理设计到制造、封装和测试的完整电子设计流程。重点讲解每个阶段的特点、挑战以及EDA工具在其中扮演的角色。 硬件描述语言（HDL）基础： 介绍Verilog和VHDL这两种主流的硬件描述语言。本书将以Verilog为例，深入讲解其语法结构、数据类型、行为级建模、寄存器传输级（RTL）建模以及结构级建模。通过大量代码示例，帮助读者理解如何用代码描述硬件行为，为后续的综合和仿真奠定基础。 数字逻辑设计原理 revisited： 回顾组合逻辑和时序逻辑的核心概念，并结合HDL编程，展示如何利用HDL实现各种基本逻辑门、触发器、寄存器、计数器、状态机等。这部分将强调理论知识与代码实现之间的联系。 EDA工具链详解： 介绍EDA工具链的构成，包括前端设计工具（如RTL编辑器、综合工具）、后端设计工具（如布局布线工具、版图编辑器）以及仿真验证工具。初步介绍不同厂商（如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics）的代表性工具及其主要功能。 第二部分：原理图与PCB设计实践 本部分将聚焦于印刷电路板（PCB）的设计，这是实现电子产品物理形态的关键环节。我们将以一款主流的PCB设计软件为例，从零开始带领读者完成一个完整的PCB设计项目。 原理图设计核心： 元件库的建立与管理： 讲解如何创建、编辑和管理原理图元件库，包括符号绘制、引脚定义、电气属性设置等。强调标准元件库的重要性以及第三方元件库的导入与使用。 原理图绘制规范： 详细阐述原理图设计的最佳实践，包括信号命名规则、总线的使用、电源和地线的连接、注释和标记的添加等，以确保原理图的可读性和可维护性。 电路的功能划分与模块化设计： 讲解如何将复杂电路分解为逻辑模块，并通过层次化原理图的设计方法来提高设计效率和管理难度。 电气规则检查（ERC）： 演示如何运行ERC，检测原理图中潜在的电气连接错误，如悬空引脚、电源/地短路等，并指导读者如何根据ERC报告进行修正。 PCB布局与布线精要： PCB板级设计流程： 介绍PCB设计从原理图导入到最终Gerber文件输出的完整流程。 PCB封装库的创建与应用： 讲解如何根据元器件的技术手册创建和编辑PCB封装库，包括焊盘形状、尺寸、间距、覆铜等参数的设置。 PCB板框与层定义： 指导读者如何根据产品需求定义PCB板的尺寸、形状、安装孔位，并设置多层PCB的各层功能（顶层、底层、电源层、地层、信号层等）。 元器件布局策略： 深入探讨影响PCB性能的元器件布局原则，包括信号流向、电源分布、散热考虑、高频信号处理、接口位置优化等。通过案例分析，展示不同布局策略的优劣。 PCB布线技术与规则： 详细讲解差分线、电源去耦、信号完整性、阻抗匹配、差分阻抗、蛇形线、走线宽度与间距、过孔的使用等关键布线技术。 布线规则检查（DRC）： 演示如何设置和运行DRC，检测PCB布线中的物理错误，如走线间距不足、焊盘重叠、铜箔破损等，并指导读者如何根据DRC报告进行修正。 覆铜与GND/Power Plane： 讲解如何合理利用覆铜技术，优化电源和地网络的连接，提升信号完整性和EMI抑制能力。 3D预览与导出： 展示如何通过3D视图检查PCB的机械装配兼容性，并指导读者如何导出Gerber文件、钻孔文件及物料清单（BOM）等用于PCB制造的文件。 第三部分：FPGA设计与硬件实现 本部分将深入探讨使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）进行电子产品设计的流程，这是实现高性能、低功耗和高度可定制化电子系统的常用方法。 FPGA架构与开发流程： 介绍FPGA的基本结构，包括CLB（Configurable Logic Block）、IOB（Input/Output Block）、BRAM（Block RAM）、DSP Slice等，以及FPGA的配置过程。阐述FPGA设计与ASIC设计在开发流程上的异同。 RTL设计与综合： Verilog/VHDL高级应用： 结合FPGA设计目标，进一步讲解Verilog/VHDL在描述硬件时序、同步逻辑、状态机、流水线等方面的实践技巧。 综合（Synthesis）过程详解： 深入介绍逻辑综合的概念、目的和过程，包括综合策略、约束文件的作用（如时序约束、IO约束），以及如何生成网表（Netlist）。 可综合Verilog/VHDL编码风格： 强调编写可综合代码的重要性，避免使用非综合结构（如延时操作、实时读写等），并提供代码优化建议以提高综合效率和生成的逻辑性能。 仿真与验证： 功能仿真（Functional Simulation）： 讲解如何使用仿真工具验证HDL代码的功能正确性，编写测试平台（Testbench）以激励被测模块，并分析仿真波形。 时序仿真（Timing Simulation）： 在综合后进行时序仿真，验证电路在实际时钟频率下的时序特性，确保满足设计要求。 实现（Place and Route）： 介绍FPGA实现工具如何将综合后的网表映射到FPGA的物理资源上，包括布局（Placement）和布线（Routing）。 时序分析与优化： 讲解时序分析报告（Timing Report）的解读，包括关键路径（Critical Path）、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等概念，并指导读者如何根据时序报告进行设计优化，以达到目标时钟频率。 FPGA开发板项目实战： 选择合适的FPGA开发板： 介绍不同类型FPGA开发板的特点和选型依据。 点亮LED，实现简单逻辑： 从最基础的LED闪烁程序开始，让读者熟悉开发板的配置和调试流程。 UART通信： 实现串行通信模块，用于与PC或其他设备进行数据交换，是连接外部世界的常用接口。 SPI/I2C通信： 学习如何设计和实现SPI、I2C等常用外设接口，用于驱动传感器、存储器等外部器件。 AXI总线接口（可选）： 对于更高级的项目，可以介绍AXI总线接口的设计，为片上系统（SoC）集成打下基础。 IP核的运用： 讲解如何利用EDA工具提供的IP核（Intellectual Property Core），如DSP核、内存控制器、通信接口等，快速集成高性能功能模块，提高开发效率。 第四部分：项目案例与进阶主题 本部分将通过几个典型的项目案例，展示EDA技术在不同领域的应用，并探讨一些进阶主题，帮助读者拓宽视野，深化理解。 项目案例一：数字时钟设计 需求分析与系统设计： 定义数字时钟的功能需求，如显示时间、闹钟、计时等。 RTL设计： 使用Verilog实现时钟分频、BCD编码、状态机控制等逻辑。 PCB设计： 设计包含数码管、按键、时钟芯片接口的PCB。 FPGA实现： 将数字时钟逻辑部署到FPGA开发板上，实现功能。 项目案例二：简单数据采集系统 传感器接口设计： 学习如何通过ADC（Analog-to-Digital Converter）读取模拟信号。 数据处理与存储： 设计数据缓存、滤波、预处理逻辑。 通信接口： 通过UART将采集到的数据发送到PC。 进阶主题探讨： 低功耗设计： 介绍功耗的来源及功耗优化的方法，如时钟门控、电源门控等。 信号完整性与电源完整性： 深入分析信号失真、串扰、电源噪声等问题，并给出相应的解决方法。 嵌入式系统中的EDA应用： 探讨如何将EDA技术应用于嵌入式系统开发，如FPGA+ARM SoC的设计。 版本控制与团队协作： 强调使用Git等版本控制工具在项目开发中的重要性，以及团队协作的最佳实践。 EDA工具的自动化脚本与Tcl编程： 介绍如何通过编写脚本自动化EDA工具的流程，提高效率。 结语 本书力求在理论的深度与实践的广度之间取得平衡，通过循序渐进的讲解和丰富的案例，引导读者掌握电子设计自动化的核心技能。学习EDA技术是一个持续探索的过程，本书提供的只是一个起点。希望本书能够激发读者对电子设计领域的兴趣，鼓励读者在实践中不断学习、创新，最终成为一名优秀的电子工程师。 目标读者 电子工程、微电子学、计算机科学与技术等相关专业的本科生和研究生。 希望系统学习EDA技术并进行实际项目开发的在职工程师。 对电子设计自动化感兴趣的硬件爱好者和创客。 准备进入IC设计、FPGA设计、PCB设计等领域工作的学习者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当吸引眼球，那种深蓝与银灰的配色，带着一种专业和严谨的气息，让人一眼就能感觉到它不是那种浮夸的入门读物，而是真的扎扎实实的干货。我当初拿到手里的时候，光是掂量它的分量，就能感受到出版社在内容上的厚度。我本来是对EDA这个领域充满了向往，但总觉得找不到一个既能讲透理论，又能手把手带入实战的桥梁。市面上很多教材要么是晦涩的理论堆砌，要么是零散的工具介绍，真正能把“项目”二字落到实处的太少。这本书的排版和图示处理得非常到位，即便是复杂的电路图和代码逻辑，通过精心的视觉布局，也能让人迅速抓住重点。特别是那些软件操作的截图，细致入微，完全没有那种为了凑页数而存在的模糊图片，让人感觉作者是真的把自己在实际工作中遇到的坑都摸索清楚了，然后毫无保留地展示了出来。这种对细节的尊重，恰恰是区分一本优秀教程和普通教材的关键。光是翻阅目录，我就对即将展开的那些具体项目充满了期待，感觉自己即将打开一扇通往实际工程世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

如果说要用一个词来概括这本书带给我的感受，那就是“赋能”。它不仅仅是一本工具书，更像是一张通往独立设计能力的通行证。在学习过程中，我特别注意到作者在方法论上的强调，比如如何高效地搭建验证环境，如何撰写可读性高的约束文件，以及如何构建模块化的设计层次结构。这些“软技能”往往是被许多初级教程所忽略的，但它们却是决定一个项目能否顺利流片、能否长期维护的关键。这本书的最后一部分，关于设计收敛和功耗优化的讨论，更是提升了我的格局。它让我明白，EDA不仅仅是把逻辑电路画出来，更是要在面积、速度、功耗这三个相互制约的维度之间找到最佳的平衡点。这种系统化的思维训练，让我对未来的任何电子设计项目都能以一种更加宏观和审慎的态度去面对。这本书的价值，已经远远超出了“教程”的范畴，它更像是一份珍贵的、包含了无数实践智慧的“工程师手册”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织结构非常巧妙，它遵循了一种“由浅入深，螺旋上升”的教学逻辑，这在很多技术书籍中是难以实现的平衡。它并不是简单地把基础知识放在前面，然后把高级应用放在后面。相反，它在每一个核心项目的介绍之初，都会精准地嵌入读者当前阶段最需要的理论知识点。举个例子，当书中开始设计一个简单的ALU时，它立即就穿插了逻辑综合的基本原理和目标库的映射过程，而不是等到后面专门开辟一章来讨论综合，那样读者很可能早就忘了前面关于布尔代数简化的内容了。这种即时反馈的学习体验，极大地提高了知识的留存率。更让我惊喜的是，书中引入的示例项目都具有很强的现实意义，它们不是那种为了展示某个功能而刻意设计的“玩具”电路。无论是嵌入式系统的I/O控制器，还是简易的图像处理流水线，每一个案例都像是从真实的芯片设计流程中截取出来的片段，这使得学习过程充满了目的性和成就感。读者在完成一个项目时，不仅仅是跑通了一个仿真，而是实实在在地完成了一个微型的工程迭代。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书最大的优点在于它的语言风格，它成功地在保持高度专业性的同时，避免了学术论文的枯燥和晦涩。作者的笔触是那种非常直接且富有鼓励性的，没有过多的客套话，开门见山地指出问题的关键所在。尤其是在处理复杂IP核的集成和验证环节，书中会不时出现一些类似“陷阱提醒”的侧边栏注释，这些注释往往是那些只有多年经验的老手才会注意到的细节，比如寄存器位宽溢出的边界条件，或者某些特定工艺库对低功耗设计的特殊要求。这些“过来人”的经验总结，比单纯的官方手册要管用得多，因为它包含了“人”的因素，也就是设计者在实际工作中容易犯错的地方。我发现自己读得很快，因为上下文的衔接非常自然，逻辑链条几乎没有断裂的地方。它不是那种需要你反复查阅其他资料才能理解的“断链”书籍，而是提供了一个完整、自洽的知识体系框架，让你能心无旁骛地沉浸在设计本身带来的乐趣之中。

评分☆☆☆☆☆

我记得最清楚的是书中对时序分析那部分的阐述，简直是教科书级别的清晰度。之前我看过好几篇相关的技术博客和一些大学的内部讲义，总感觉在“建立时间”和“保持时间”这两个核心概念上，总是隔着一层纱，朦朦胧胧的。这本书没有采用那种冷冰冰的数学公式轰炸，而是引入了一个非常形象的“时钟脉冲的窗口”比喻，让抽象的时序约束瞬间具象化了。作者在讲解如何使用EDA工具进行静态时序分析（STA）时，那种步步为营的引导，就像一位经验丰富的工程师坐在旁边指导你敲下每一个约束文件（SDC）的命令。他不仅告诉你“应该怎么做”，更深入地解释了“为什么这么做”。比如，某个特定的时钟域交叉（CDC）问题，书中并没有简单地丢出一个FIFO的解决方案，而是先剖析了亚稳态产生的物理根源，再循序渐进地展示了同步器设计中不同握手协议的优劣权衡。这种深度解析，极大地增强了我的工程直觉，让我不再是机械地复制粘贴代码和脚本，而是真正理解了底层硬件交互的精髓所在。对于任何想从理论小白蜕变为能独立解决问题的设计者来说，这种层次感是极其宝贵的财富。