電子設計自動化項目教程 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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舒偉紅 著

圖書標籤:

• 電子設計自動化
• EDA
• Verilog
• FPGA
• 數字電路
• 項目實踐
• 科學齣版社
• 教程
• 集成電路
• 設計方法

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030273369

商品編碼：29705238959

基本信息

書名：電子設計自動化項目教程

定價：29.00元

作者：舒偉紅

齣版社：科學齣版社

齣版日期：

ISBN：9787030273369

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：

開本：

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《電子設計自動化項目教程：理論精粹與實踐探索》 內容梗概 本書是一部深度剖析電子設計自動化（EDA）技術的綜閤性教程，旨在為讀者提供係統化的理論知識框架，並結閤實際項目案例，帶領讀者掌握EDA工具的運用，熟悉電子産品從概念到原型實現的完整流程。本書內容涵蓋EDA技術的核心概念、關鍵流程、主流工具的使用方法，以及在實際項目開發中的應用策略。通過理論與實踐的緊密結閤，讀者將能夠獨立完成中小型電子設計項目，並為更復雜的工程挑戰打下堅實基礎。 第一部分：EDA技術基礎與核心概念 本部分為讀者搭建起對EDA技術的宏觀認知。我們將深入探討電子設計自動化的定義、發展曆程及其在現代電子産業中的核心地位。 EDA不僅僅是一係列工具的集閤，更是一種全新的設計哲學和方法論，它極大地提升瞭電子産品的設計效率、可靠性和性能。 EDA的定義與重要性： 詳細闡述EDA如何通過軟件工具實現對復雜集成電路（IC）和印刷電路闆（PCB）的設計、仿真、驗證和製造，分析其在縮短産品上市時間、降低設計成本、提高設計復雜度方麵的關鍵作用。 電子設計流程概覽： 梳理從需求分析、係統級設計、邏輯設計、物理設計到製造、封裝和測試的完整電子設計流程。重點講解每個階段的特點、挑戰以及EDA工具在其中扮演的角色。 硬件描述語言（HDL）基礎： 介紹Verilog和VHDL這兩種主流的硬件描述語言。本書將以Verilog為例，深入講解其語法結構、數據類型、行為級建模、寄存器傳輸級（RTL）建模以及結構級建模。通過大量代碼示例，幫助讀者理解如何用代碼描述硬件行為，為後續的綜閤和仿真奠定基礎。 數字邏輯設計原理 revisited： 迴顧組閤邏輯和時序邏輯的核心概念，並結閤HDL編程，展示如何利用HDL實現各種基本邏輯門、觸發器、寄存器、計數器、狀態機等。這部分將強調理論知識與代碼實現之間的聯係。 EDA工具鏈詳解： 介紹EDA工具鏈的構成，包括前端設計工具（如RTL編輯器、綜閤工具）、後端設計工具（如布局布綫工具、版圖編輯器）以及仿真驗證工具。初步介紹不同廠商（如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics）的代錶性工具及其主要功能。 第二部分：原理圖與PCB設計實踐 本部分將聚焦於印刷電路闆（PCB）的設計，這是實現電子産品物理形態的關鍵環節。我們將以一款主流的PCB設計軟件為例，從零開始帶領讀者完成一個完整的PCB設計項目。 原理圖設計核心： 元件庫的建立與管理： 講解如何創建、編輯和管理原理圖元件庫，包括符號繪製、引腳定義、電氣屬性設置等。強調標準元件庫的重要性以及第三方元件庫的導入與使用。 原理圖繪製規範： 詳細闡述原理圖設計的最佳實踐，包括信號命名規則、總綫的使用、電源和地綫的連接、注釋和標記的添加等，以確保原理圖的可讀性和可維護性。 電路的功能劃分與模塊化設計： 講解如何將復雜電路分解為邏輯模塊，並通過層次化原理圖的設計方法來提高設計效率和管理難度。 電氣規則檢查（ERC）： 演示如何運行ERC，檢測原理圖中潛在的電氣連接錯誤，如懸空引腳、電源/地短路等，並指導讀者如何根據ERC報告進行修正。 PCB布局與布綫精要： PCB闆級設計流程： 介紹PCB設計從原理圖導入到最終Gerber文件輸齣的完整流程。 PCB封裝庫的創建與應用： 講解如何根據元器件的技術手冊創建和編輯PCB封裝庫，包括焊盤形狀、尺寸、間距、覆銅等參數的設置。 PCB闆框與層定義： 指導讀者如何根據産品需求定義PCB闆的尺寸、形狀、安裝孔位，並設置多層PCB的各層功能（頂層、底層、電源層、地層、信號層等）。 元器件布局策略： 深入探討影響PCB性能的元器件布局原則，包括信號流嚮、電源分布、散熱考慮、高頻信號處理、接口位置優化等。通過案例分析，展示不同布局策略的優劣。 PCB布綫技術與規則： 詳細講解差分綫、電源去耦、信號完整性、阻抗匹配、差分阻抗、蛇形綫、走綫寬度與間距、過孔的使用等關鍵布綫技術。 布綫規則檢查（DRC）： 演示如何設置和運行DRC，檢測PCB布綫中的物理錯誤，如走綫間距不足、焊盤重疊、銅箔破損等，並指導讀者如何根據DRC報告進行修正。 覆銅與GND/Power Plane： 講解如何閤理利用覆銅技術，優化電源和地網絡的連接，提升信號完整性和EMI抑製能力。 3D預覽與導齣： 展示如何通過3D視圖檢查PCB的機械裝配兼容性，並指導讀者如何導齣Gerber文件、鑽孔文件及物料清單（BOM）等用於PCB製造的文件。 第三部分：FPGA設計與硬件實現 本部分將深入探討使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）進行電子産品設計的流程，這是實現高性能、低功耗和高度可定製化電子係統的常用方法。 FPGA架構與開發流程： 介紹FPGA的基本結構，包括CLB（Configurable Logic Block）、IOB（Input/Output Block）、BRAM（Block RAM）、DSP Slice等，以及FPGA的配置過程。闡述FPGA設計與ASIC設計在開發流程上的異同。 RTL設計與綜閤： Verilog/VHDL高級應用： 結閤FPGA設計目標，進一步講解Verilog/VHDL在描述硬件時序、同步邏輯、狀態機、流水綫等方麵的實踐技巧。 綜閤（Synthesis）過程詳解： 深入介紹邏輯綜閤的概念、目的和過程，包括綜閤策略、約束文件的作用（如時序約束、IO約束），以及如何生成網錶（Netlist）。 可綜閤Verilog/VHDL編碼風格： 強調編寫可綜閤代碼的重要性，避免使用非綜閤結構（如延時操作、實時讀寫等），並提供代碼優化建議以提高綜閤效率和生成的邏輯性能。 仿真與驗證： 功能仿真（Functional Simulation）： 講解如何使用仿真工具驗證HDL代碼的功能正確性，編寫測試平颱（Testbench）以激勵被測模塊，並分析仿真波形。 時序仿真（Timing Simulation）： 在綜閤後進行時序仿真，驗證電路在實際時鍾頻率下的時序特性，確保滿足設計要求。 實現（Place and Route）： 介紹FPGA實現工具如何將綜閤後的網錶映射到FPGA的物理資源上，包括布局（Placement）和布綫（Routing）。 時序分析與優化： 講解時序分析報告（Timing Report）的解讀，包括關鍵路徑（Critical Path）、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）等概念，並指導讀者如何根據時序報告進行設計優化，以達到目標時鍾頻率。 FPGA開發闆項目實戰： 選擇閤適的FPGA開發闆： 介紹不同類型FPGA開發闆的特點和選型依據。 點亮LED，實現簡單邏輯： 從最基礎的LED閃爍程序開始，讓讀者熟悉開發闆的配置和調試流程。 UART通信： 實現串行通信模塊，用於與PC或其他設備進行數據交換，是連接外部世界的常用接口。 SPI/I2C通信： 學習如何設計和實現SPI、I2C等常用外設接口，用於驅動傳感器、存儲器等外部器件。 AXI總綫接口（可選）： 對於更高級的項目，可以介紹AXI總綫接口的設計，為片上係統（SoC）集成打下基礎。 IP核的運用： 講解如何利用EDA工具提供的IP核（Intellectual Property Core），如DSP核、內存控製器、通信接口等，快速集成高性能功能模塊，提高開發效率。 第四部分：項目案例與進階主題 本部分將通過幾個典型的項目案例，展示EDA技術在不同領域的應用，並探討一些進階主題，幫助讀者拓寬視野，深化理解。 項目案例一：數字時鍾設計 需求分析與係統設計： 定義數字時鍾的功能需求，如顯示時間、鬧鍾、計時等。 RTL設計： 使用Verilog實現時鍾分頻、BCD編碼、狀態機控製等邏輯。 PCB設計： 設計包含數碼管、按鍵、時鍾芯片接口的PCB。 FPGA實現： 將數字時鍾邏輯部署到FPGA開發闆上，實現功能。 項目案例二：簡單數據采集係統 傳感器接口設計： 學習如何通過ADC（Analog-to-Digital Converter）讀取模擬信號。 數據處理與存儲： 設計數據緩存、濾波、預處理邏輯。 通信接口： 通過UART將采集到的數據發送到PC。 進階主題探討： 低功耗設計： 介紹功耗的來源及功耗優化的方法，如時鍾門控、電源門控等。 信號完整性與電源完整性： 深入分析信號失真、串擾、電源噪聲等問題，並給齣相應的解決方法。 嵌入式係統中的EDA應用： 探討如何將EDA技術應用於嵌入式係統開發，如FPGA+ARM SoC的設計。 版本控製與團隊協作： 強調使用Git等版本控製工具在項目開發中的重要性，以及團隊協作的最佳實踐。 EDA工具的自動化腳本與Tcl編程： 介紹如何通過編寫腳本自動化EDA工具的流程，提高效率。 結語 本書力求在理論的深度與實踐的廣度之間取得平衡，通過循序漸進的講解和豐富的案例，引導讀者掌握電子設計自動化的核心技能。學習EDA技術是一個持續探索的過程，本書提供的隻是一個起點。希望本書能夠激發讀者對電子設計領域的興趣，鼓勵讀者在實踐中不斷學習、創新，最終成為一名優秀的電子工程師。 目標讀者 電子工程、微電子學、計算機科學與技術等相關專業的本科生和研究生。 希望係統學習EDA技術並進行實際項目開發的在職工程師。 對電子設計自動化感興趣的硬件愛好者和創客。 準備進入IC設計、FPGA設計、PCB設計等領域工作的學習者。

評分☆☆☆☆☆

我記得最清楚的是書中對時序分析那部分的闡述，簡直是教科書級彆的清晰度。之前我看過好幾篇相關的技術博客和一些大學的內部講義，總感覺在“建立時間”和“保持時間”這兩個核心概念上，總是隔著一層紗，朦朦朧朧的。這本書沒有采用那種冷冰冰的數學公式轟炸，而是引入瞭一個非常形象的“時鍾脈衝的窗口”比喻，讓抽象的時序約束瞬間具象化瞭。作者在講解如何使用EDA工具進行靜態時序分析（STA）時，那種步步為營的引導，就像一位經驗豐富的工程師坐在旁邊指導你敲下每一個約束文件（SDC）的命令。他不僅告訴你“應該怎麼做”，更深入地解釋瞭“為什麼這麼做”。比如，某個特定的時鍾域交叉（CDC）問題，書中並沒有簡單地丟齣一個FIFO的解決方案，而是先剖析瞭亞穩態産生的物理根源，再循序漸進地展示瞭同步器設計中不同握手協議的優劣權衡。這種深度解析，極大地增強瞭我的工程直覺，讓我不再是機械地復製粘貼代碼和腳本，而是真正理解瞭底層硬件交互的精髓所在。對於任何想從理論小白蛻變為能獨立解決問題的設計者來說，這種層次感是極其寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

如果說要用一個詞來概括這本書帶給我的感受，那就是“賦能”。它不僅僅是一本工具書，更像是一張通往獨立設計能力的通行證。在學習過程中，我特彆注意到作者在方法論上的強調，比如如何高效地搭建驗證環境，如何撰寫可讀性高的約束文件，以及如何構建模塊化的設計層次結構。這些“軟技能”往往是被許多初級教程所忽略的，但它們卻是決定一個項目能否順利流片、能否長期維護的關鍵。這本書的最後一部分，關於設計收斂和功耗優化的討論，更是提升瞭我的格局。它讓我明白，EDA不僅僅是把邏輯電路畫齣來，更是要在麵積、速度、功耗這三個相互製約的維度之間找到最佳的平衡點。這種係統化的思維訓練，讓我對未來的任何電子設計項目都能以一種更加宏觀和審慎的態度去麵對。這本書的價值，已經遠遠超齣瞭“教程”的範疇，它更像是一份珍貴的、包含瞭無數實踐智慧的“工程師手冊”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當吸引眼球，那種深藍與銀灰的配色，帶著一種專業和嚴謹的氣息，讓人一眼就能感覺到它不是那種浮誇的入門讀物，而是真的紮紮實實的乾貨。我當初拿到手裏的時候，光是掂量它的分量，就能感受到齣版社在內容上的厚度。我本來是對EDA這個領域充滿瞭嚮往，但總覺得找不到一個既能講透理論，又能手把手帶入實戰的橋梁。市麵上很多教材要麼是晦澀的理論堆砌，要麼是零散的工具介紹，真正能把“項目”二字落到實處的太少。這本書的排版和圖示處理得非常到位，即便是復雜的電路圖和代碼邏輯，通過精心的視覺布局，也能讓人迅速抓住重點。特彆是那些軟件操作的截圖，細緻入微，完全沒有那種為瞭湊頁數而存在的模糊圖片，讓人感覺作者是真的把自己在實際工作中遇到的坑都摸索清楚瞭，然後毫無保留地展示瞭齣來。這種對細節的尊重，恰恰是區分一本優秀教程和普通教材的關鍵。光是翻閱目錄，我就對即將展開的那些具體項目充滿瞭期待，感覺自己即將打開一扇通往實際工程世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節組織結構非常巧妙，它遵循瞭一種“由淺入深，螺鏇上升”的教學邏輯，這在很多技術書籍中是難以實現的平衡。它並不是簡單地把基礎知識放在前麵，然後把高級應用放在後麵。相反，它在每一個核心項目的介紹之初，都會精準地嵌入讀者當前階段最需要的理論知識點。舉個例子，當書中開始設計一個簡單的ALU時，它立即就穿插瞭邏輯綜閤的基本原理和目標庫的映射過程，而不是等到後麵專門開闢一章來討論綜閤，那樣讀者很可能早就忘瞭前麵關於布爾代數簡化的內容瞭。這種即時反饋的學習體驗，極大地提高瞭知識的留存率。更讓我驚喜的是，書中引入的示例項目都具有很強的現實意義，它們不是那種為瞭展示某個功能而刻意設計的“玩具”電路。無論是嵌入式係統的I/O控製器，還是簡易的圖像處理流水綫，每一個案例都像是從真實的芯片設計流程中截取齣來的片段，這使得學習過程充滿瞭目的性和成就感。讀者在完成一個項目時，不僅僅是跑通瞭一個仿真，而是實實在在地完成瞭一個微型的工程迭代。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書最大的優點在於它的語言風格，它成功地在保持高度專業性的同時，避免瞭學術論文的枯燥和晦澀。作者的筆觸是那種非常直接且富有鼓勵性的，沒有過多的客套話，開門見山地指齣問題的關鍵所在。尤其是在處理復雜IP核的集成和驗證環節，書中會不時齣現一些類似“陷阱提醒”的側邊欄注釋，這些注釋往往是那些隻有多年經驗的老手纔會注意到的細節，比如寄存器位寬溢齣的邊界條件，或者某些特定工藝庫對低功耗設計的特殊要求。這些“過來人”的經驗總結，比單純的官方手冊要管用得多，因為它包含瞭“人”的因素，也就是設計者在實際工作中容易犯錯的地方。我發現自己讀得很快，因為上下文的銜接非常自然，邏輯鏈條幾乎沒有斷裂的地方。它不是那種需要你反復查閱其他資料纔能理解的“斷鏈”書籍，而是提供瞭一個完整、自洽的知識體係框架，讓你能心無旁騖地沉浸在設計本身帶來的樂趣之中。