EDA技术与应用(全国普通高等院校电子信息规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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关可 著

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• EDA
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• 模拟电路
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• VHDL
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• ASIC
• 电路分析
• 电子信息工程

店铺： 广影图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302302681

商品编码：29750731652

包装：平装

出版时间：2012-12-01

基本信息

书名：EDA技术与应用(全国普通高等院校电子信息规划教材)

定价：22.00元

作者：关可

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-12-01

ISBN：9787302302681

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《eda技术与应用》以altera公司的ep1c3型fpga为蓝本，详细介绍了ep1c3的内部结构及功能设计、altera的fpga设计工具quartusii的设计方法以及vhdl硬件描述语言，并通过相应的实例分析、实例设计和拓展思维训练三个环节，引导读者能够快速掌握fpga的设计方法和设计理念，并通过训练逐步提高自己的设计水平。在每章后面还附有习题，便于读者学习和教学使用。

　　《eda技术与应用》可以作为高等院校电子工程、通信、工业自动化、计算机应用技术等学科的本科生或研究生的电子设计或eda技术课程的教材和实验指导书，也可作为相关专业技术人员的参考书。

目录

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章 绪论

1.1 pld的分类

1.2 pld设计的基本流程

1.2.1 设计输入

1.2.2 设计综合

1.2.3 仿真验证

1.2.4 设计实现

1.2.5 下载验证

1.3 pld设计的常用工具

1.3.1 altera公司设计开发工具

1.3.2 xilinx公司设计开发工具

1.4 pld技术发展趋势

习题

第2章 ep1c3型fpga结构

2.1 逻辑阵列块

2.1.1 lab连接

2.1.2 lab控制信号

2.2 逻辑单元

2.2.1 lut链和寄存器链

.2.2.2 addnsub信号

2.2.3 le操作模式

2.3 多路径互连

2.3.1 行互连

2.3.2 列互连

2.4 嵌入式存储器

2.4.1 存储器模式

2.4.2 奇偶位支持

2.4.3 移位寄存器支持

2.4.4 存储器大小配置

2.4.5 字节使能

2.4.6 控制信号和m4k接口

2.4.7 独立时钟模式

2.4.8 输入/输出时钟模式

2.4.9 读/写时钟模式

2.4.10 单端口模式

2.5 全局时钟网络和锁相环

2.5.1 全局时钟网络

2.5.2 双用途时钟管脚

2.5.3 组合资源

2.5.4 锁相环

2.5.5 时钟的倍频和分频

2.5.6 外部时钟输入

2.5.7 外部时钟输出

2.5.8 时钟反馈

2.5.9 相移

2.5.10 锁定检测信号

2.5.11 可编程占空比

2.5.12 控制信号

2.6 输入/输出结构

2.6.1 外部ram接口

2.6.2 ddr sdram和fcram

2.6.3 可编程驱动能力

2.6.4 可编程上拉电阻

2.7 ieee标准1149.1 (jtag）边界扫描支持

习题

第3章 基于quartus ii的fpga设计方法

3.1 quartus ii软件的设计输入

3.1.1 文本编辑器

3.1.2 模块和符号编辑器

3.1.3 megawizard插件管理器

3.1.4 quartus ii支持的其他设计输入

3.2 quartus ii软件的设计约束

3.2.1 分配编辑器

3.2.2 引脚规划器

3.2.3 settings对话框

3.2.4 分配设计分区

3.2.5 导入分配

3.2.6 验证引脚分配

3.3 quartus ii软件的设计综合

3.3.1 analysis & synthesis功能选项设置

3.3.2 查看综合结果

3.3.3 渐进式综合

3.4 布局布线

3.4.1 布局布线设置

3.4.2 查看布局布线结果

3.4.3 优化布局布线结果

3.5 仿真

3.6 时序分析

3.6.1 标准时序分析器的使用

3.6.2 timequest时序分析

3.7 时序逼近

3.7.1 使用时序逼面布局图

3.7.2 使用时序优化向导

3.7.3 使用网表优化实现时序逼近

3.7.4 使用logiclock区域达到时序逼近

3.7.5 使用设计空间管理器达到时序逼近

3.7.6 使用渐进式编译达到时序逼近

3.8 功耗分析

3.8.1 使用powerplay功耗分析器分析功耗

3.8.2 使用powerplay早期功耗估算器

3.9 编程和配置

3.9.1 汇编器assembler的使用

3.9.2 使用programmer对一个或多个器件编程

3.10 调试

3.10.1 signaltap ii逻辑分析器的使用

3.10.2 使用外部逻辑分析仪

3.10.3 使用signalprobe

3.10.4 使用在系统存储器内容编辑器

习题

第4章 vhdl硬件描述语言

4.1 基于硬件描述语言的数字电路设计方法

4.2 硬件设计语言概述

4.3 vhdl语言的基本结构

4.3.1 实体

4.3.2 结构体

4.3.3 结构体的3种子结构

4.3.4 包、库和配置

4.4 vhdl语言要素

4.4.1 vhdl的文字规则

4.4.2 vhdl的数据对象

4.4.3 vhdl的数据类型

4.4.4 vhdl的运算操作符

4.4.5 vhdl的主要描述语句

4.5 基本逻辑电路设计

4.6 使用quartus ii的vhdl语言设计实例

4.6.1 quartus ii软件的开发流程概述

4.6.2 quartus ii对第三方软件的支持

4.6.3 quartus ii开发平台的vhdl语言设计实例

习题

第5章 fpga设计实例

5.1 开发系统简介

5.1.1 硬件符号功能说明

5.1.2 开发系统电路结构

5.1.3 其他硬件资源

5.1.4 开发系统使用前设置

5.2 原理图输入的简单组合逻辑设计

5.2.1 1位全加器设计

5.2.2 4选1数据选择器的设计

5.3 简单时序电路设计

5.3.1 d触发器设计

5.3.2 具有异步清零和同步使能4位十进制加法计数器设计

5.3.3 数控分频器的设计

5.3.4 移位运算器设计

5.4 数码管驱动电路设计

5.4.1 7段数码显示译码器设计

5.4.2 8位数码扫描显示电路

5.5 复杂fpga设计

5.5.1 序列检测器设计

5.5.2 8位十六进制频率计设计

5.6 宏模块设计及测试

5.6.1 dds正弦信号发生器功能

5.6.2 简易dds正弦信号发生器设计

5.6.3 使用signaltap ii对简易dds信号发生器实时测试

5.6.4 拓展训练

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《EDA技术与应用》并非一本纯粹的技术手册，它更像是一扇通往现代电子设计世界的窗口，带你深入理解并掌握那些驱动着我们数字生活核心的强大工具和方法。本书旨在为全国普通高等院校电子信息类专业的学生提供一套系统、全面的EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术学习路径，从原理到实践，层层递进，力求使读者不仅能掌握现有的EDA工具，更能理解其背后的设计思想和演进趋势。 为何EDA如此重要？ 在过去，电子产品的设计过程往往依赖于手工绘制电路图、搭建面包板原型，这不仅耗时耗力，而且在复杂度的提升上显得捉襟见肘。随着电子集成度的爆炸式增长，从一颗小小的芯片到复杂的通信系统，再到庞大的计算机网络，手工设计已然无法胜任。EDA技术的出现，彻底改变了这一局面。它利用计算机软硬件协同工作，实现了电子系统从概念设计、逻辑实现、物理布局到最终验证的全流程自动化。简单来说，EDA是现代电子工程师的“数字画笔”和“虚拟实验室”，没有它，就没有今天我们所熟知的智能手机、高性能计算、人工智能硬件等一切电子科技的飞速发展。 本书的独特视角与核心价值 《EDA技术与应用》并非仅仅罗列各种EDA工具的使用说明，而是着重于构建读者对EDA技术体系的宏观认知，并在此基础上深入挖掘具体的技术细节。本书最大的特点在于其“应用”导向。我们深知，技术只有应用于实际，才能展现其价值。因此，本书在介绍EDA工具和方法的同时，会贯穿大量的实际案例和项目实践，帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 内容体系的构建：从基础到精深 本书的内容体系设计循序渐进，旨在为不同层次的学习者提供合适的学习路径。 第一部分：EDA技术基础与体系架构 在正式进入具体的EDA工具之前，我们首先会构建读者对EDA技术整体的认知框架。这包括： EDA技术的历史演进与发展趋势： 了解EDA技术如何从最初的逻辑仿真工具发展到如今集成了人工智能、机器学习等前沿技术的复杂平台，有助于理解技术背后的驱动力和未来发展方向。 EDA技术的核心组成部分： 深入剖析EDA工具链的各个环节，例如： 前端设计： 包括硬件描述语言（HDL，如Verilog、VHDL）的编写、逻辑综合（将HDL代码转化为门级网表）。我们将详细讲解HDL的语法、语义，以及如何编写高效、可综合的代码。逻辑综合不仅仅是语法转换，更是优化逻辑功能、面积和功耗的关键步骤，我们将探讨各种综合策略和优化技巧。 后端设计： 包括布局（Placement）和布线（Routing），即在物理芯片上确定电路模块的位置并连接它们。这涉及到复杂的算法和优化问题，我们将介绍常见的布局布线算法原理，以及如何影响芯片的性能和功耗。 仿真与验证： 这是确保设计正确性的关键环节。我们将讲解不同类型的仿真（功能仿真、时序仿真、门级仿真），以及各种验证方法学，如验证平台（Verification Platform）的构建、测试激励的设计、断言（Assertions）的应用等。 物理验证： 包括设计规则检查（DRC）、电气规则检查（ERC）、版图与原理图一致性检查（LVS）等，确保最终的物理版图符合制造工艺的要求。 EDA软件工具概览： 介绍市面上主流的EDA供应商及其核心产品，如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics（现西门子EDA）等，并简单说明它们在不同领域的优势和应用场景。 第二部分：核心EDA工具与语言深入解析 在建立了对EDA体系的认知后，本书将聚焦于最核心的工具和语言，进行深入的讲解和实践。 硬件描述语言（HDL）：Verilog与VHDL Verilog： 我们将从Verilog的基本语法、数据类型、运算符、控制结构入手，逐步讲解模块的定义、端口连接、信号赋值（阻塞与非阻塞）、任务（Tasks）和函数（Functions）的使用。更重要的是，我们将深入探讨如何编写可综合的Verilog代码，区分仿真语义和综合语义，以及如何利用Verilog实现各种数字逻辑功能，如组合逻辑、时序逻辑、状态机等。 VHDL： 与Verilog类似，我们将详细介绍VHDL的语法结构、实体（Entity）、架构（Architecture）、端口（Port）、信号（Signal）、变量（Variable）等核心概念。同样，我们将强调VHDL的可综合性，以及如何利用VHDL实现复杂的数字电路设计。 Verilog与VHDL的比较与选择： 分析两种语言的特点、优缺点，以及在不同项目中的适用性。 逻辑综合工具的使用与优化 我们将以某个主流的逻辑综合工具（例如，Xilinx Vivado中的综合工具，或Synopsys Design Compiler）为例，讲解其基本工作流程，包括读取RTL代码、约束文件的编写（时钟频率、I/O时序）、执行综合命令、查看综合报告（面积、时序、功耗）。 时序约束与优化： 这是提高设计性能的关键。我们将详细讲解时钟定义、时序路径分析、建立时间和保持时间的概念，以及如何通过修改RTL代码、调整综合选项、添加推迟（Retiming）等技术来优化时序。 面积与功耗优化： 探讨综合过程中影响面积和功耗的因素，以及相应的优化策略，如选择合适的工艺库单元、控制逻辑的层数、使用低功耗技术等。 仿真与验证工具的使用 功能仿真： 讲解如何使用仿真器（如ModelSim、VCS、QuestaSim）加载RTL代码和测试激励，运行仿真，查看波形，并通过断言等方式检查设计的逻辑功能是否正确。 时序仿真： 讲解如何加载时序网表（after Place & Route），考虑实际的物理延迟，进行时序仿真，验证设计在实际运行条件下的时序性能。 FPGA设计流程： 针对FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计，我们将详细介绍从RTL编码、综合、实现（Place & Route）、时序分析到比特流生成和下载的完整流程。我们将以Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime等主流FPGA开发平台为例，讲解其界面操作、关键设置和优化技巧。 CPLD设计流程： 简要介绍CPLD（Complex Programmable Logic Device）的设计流程，及其与FPGA设计的异同。 ASIC设计流程入门 虽然本书并非一本ASIC设计的深度专著，但我们会为读者提供ASIC设计的基本概念和流程介绍。这包括前端设计（RTL到网表）、后端设计（网表到GDSII），以及关键的工艺库（Technology Library）、标准单元（Standard Cell）、IP核（Intellectual Property Core）等概念。 版图设计入门： 简要介绍版图编辑工具的基本操作，以及版图设计中的基本概念，如层（Layer）、导线（Wire）、器件（Device）等。 第三部分：EDA技术的应用实践与前沿展望 理论学习的最终目的是应用。本部分将通过实际项目案例，巩固读者所学的EDA技术，并展望未来的发展方向。 典型数字系统设计案例： 基于FPGA的微处理器设计： 从简单的RISC-V核开始，讲解如何使用HDL描述处理器架构，如何进行逻辑综合、实现，以及最终在FPGA上运行。 通信系统中的关键模块设计： 例如，ADC/DAC接口、数字信号处理（DSP）模块、滤波器等，介绍在FPGA或ASIC中实现这些模块的设计思路和EDA工具应用。 嵌入式系统中的硬件加速器设计： 讲解如何将部分计算密集型任务 offload 到定制化的硬件加速器中，以提高系统性能。 SoC（System-on-Chip）设计简介 介绍SoC集成的概念，以及EDA工具在SoC设计中的作用，包括IP集成、总线接口设计、片上网络（Network-on-Chip, NoC）等。 EDA技术的智能化发展 展望EDA工具在人工智能、机器学习等技术驱动下的发展趋势，如AI辅助的时序收敛、AI驱动的布局布线、自动化验证等，培养读者对行业前沿的敏感度。 软件定义硬件与EDA的结合 探讨软件定义硬件的趋势如何影响EDA设计，以及更高级别的抽象和自动化设计方法。 学习本书，您将获得： 扎实的EDA技术基础： 能够理解EDA技术体系的各个环节，掌握硬件描述语言的编写和综合。 熟练的EDA工具操作能力： 能够使用主流的EDA工具完成数字逻辑的设计、仿真、验证和实现。 解决实际工程问题的能力： 通过丰富的案例和项目实践，将所学知识应用于解决真实的电子设计挑战。 前瞻性的技术视野： 了解EDA技术的最新发展趋势，为未来的学习和职业发展奠定基础。 《EDA技术与应用》不仅是一本教材，更是一本引路书。我们希望通过本书，能够激发同学们对电子设计自动化技术的浓厚兴趣，培养出具备创新能力和工程实践能力的优秀电子信息人才，为我国电子信息产业的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计实在让人眼前一亮，装帧精美，拿在手里沉甸甸的，一看就是精心制作的。内页的纸张质量也相当不错，墨色清晰，阅读起来非常舒服，长时间盯着也不会觉得眼睛特别累。封面设计融合了现代感和专业气息，色彩搭配得恰到好处，让人在众多教材中一眼就能注意到它。而且，这本书的章节结构划分得非常合理，逻辑性很强，从基础概念到高级应用循序渐进，即便是初学者也能很快找到切入点，不会感到无从下手。书中穿插的一些插图和图表也制作得非常用心，不仅美观，而且有效地辅助理解了复杂的理论知识，这一点对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。总而言之，这本书在物理层面上就给人一种高质量的阅读体验，让人愿意花时间去深入研读。

评分☆☆☆☆☆

我最近接触了许多关于项目管理和团队协作的书籍，很多都过于侧重理论阐述，实际操作性不强，读完后感觉像是听了一堂抽象的讲座。然而，这本书在讲解相关流程和方法论时，似乎有着一种独特的“实战派”风格。它没有陷入无休止的术语堆砌，而是通过大量的案例分析和模拟场景，将理论知识“落地”到具体的工程实践中。我特别欣赏它在风险评估和问题解决这部分的处理，提供的工具和框架非常实用，可以直接套用到我正在进行的项目中去检验效果。感觉作者仿佛是一位经验丰富的老工程师，将他多年积累的“坑”和“窍门”都毫无保留地倾囊相授，这种真诚感和实用性，是在其他许多同类书籍中难以寻觅的。它不是在“教你思考”，而是在“教你做事”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格真是独树一帜，它成功地在学术的严谨性与大众的可读性之间找到了一个微妙的平衡点。有些技术书籍的行文方式过于生硬和学术化，读起来需要不断地查阅其他资料来辅助理解，大大降低了学习效率。但这本书的作者显然深谙沟通的艺术，他善于使用精妙的比喻和生动的叙述来解释那些晦涩难懂的概念。比如，在解释某个复杂算法的原理时，他引入了一个生活中的小故事作为类比，一下子就让人茅塞顿开，这种“润物细无声”的教学方式，极大地激发了我继续探索下去的兴趣。我感觉我不是在被动地接受知识灌输，而是在与一位耐心的导师进行深入的对话和探讨，这种体验非常难得。

评分☆☆☆☆☆

从内容深度和广度来看，这本书展现出了令人印象深刻的系统性。我注意到它对某一领域前沿进展的追踪是相当及时的，它没有仅仅停留在十年前的经典理论上，而是将最新的研究成果和行业标准也纳入了考量范围。更重要的是，它在处理不同模块间的衔接时，显示出极高的驾驭能力。比如，从底层硬件的原理过渡到上层软件架构的设计，中间的逻辑链条是完整且严密的，没有出现那种为了强行凑章节而生硬拼接的感觉。这说明编撰团队对整个学科领域的认知是全局性的、深刻的，而非仅仅是零散知识点的简单汇编。对于希望建立完整知识体系的读者而言，这本书无疑提供了一个非常坚实和可靠的骨架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和学习辅助设计也做得非常出色，体现出强烈的服务意识。我尝试去查询书后附带的在线资源链接，发现它们不仅是有效的，而且更新频率似乎也得到了维护，这在很多教材中是很少见的。比如，对于书中所涉及的软件操作和配置指南，作者提供了一系列详细的步骤截图和视频教程的指引，这对于依赖实践操作的学习者来说，简直是雪中送炭。很多时候，文字描述的步骤一多，人就容易在某个细节上出错，但有了直观的视觉引导，学习的挫败感大大降低了。这种全方位的学习支持系统，让这本书的使用价值远超出了其纸面本身的价值，真正实现了“教材+工具箱”的整合效应。