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李东生 著

图书标签:

• EDA
• 电子设计
• 电路分析
• 数字电路
• 模拟电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 电子工程

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302314196

版次：1

商品编码：11235249

品牌：清华大学

包装：平装

出版时间：2013-04-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《EDA与电子设计导论》将EDA的设计分成PCB设计、IC设计、FPGA设计三大类，实现这些设计目标的思想、方法和过程构成了本书的基本内容。本书以经典电路模型为基础，介绍了EDA基本概念和原理、电路设计方法、系统设计方法、微电子与VLSI设计、现代电子封装、FPGA设计、PCB设计技术等，并简要介绍了一些最常用的电路描述语言。本书内容的编排充分地考虑了高校的教学需求和电子类教学的特点，整合了电子设计的主要内容，是一个教学门槛低、教学目标高的导论性课程，对于希望全面了解硬件设计的读者具有很好的参考价值。
　　本书适合于电子信息类各专业的高年级本科生和硕士研究生，也可作为相关工程技术人员和教师系统学习电子设计的参考书。

目录

第1章 概述
1.1 基本概念
1.2 EDA发展概况
1.2.1 从电子CAD到EDA
1.2.2 微电子发展对EDA的挑战
1.3 EDA应用领域
1.3.1 电子产业与电子产品
1.3.2 电子设计流程
1.3.3 EDA软件的技术特征
1.3.4 EDA主要应用领域
1.4 EDA设计方法
1.4.1 设计层级和流程
1.4.2 设计分类
1.4.3 基于IP设计
1.4.4 软硬件协同设计
1.5 EDA工具软件
1.5.1 EDA工具软件分类
1.5.2 常用EDA工具软件
习题与思考题
第2章 模型及描述方法
2.1 电路与系统建模理论
2.1.1 电路建模理论
2.1.2 分立与分布参数电路模型
2.1.3 数字逻辑电路模型
2.1.4 信号与系统的数学模型
2.2 程序化模型及仿真引擎
2.2.1 EDA的任务
2.2.2 EDA软件架构
2.2.3 模型的程序化描述
2.2.4 晶体管级程序语言——SPICE语言
2.2.5 逻辑电路程序语言——硬件描述语言
2.3 电子设计的技术变革
2.3.1 硬件设计的程序化趋势
2.3.2 电子系统设计理念的转变
习题与思考题
第3章 系统设计及仿真
3.1 系统建模
3.1.1 系统的概念
3.1.2 系统模型
3.1.3 模拟系统描述
3.1.4 数字系统描述
3.2 系统仿真
3.2.1 仿真的概念
3.2.2 仿真的分类
3.2.3 EDA仿真原理
3.3 EDA的层次化设计与综合
3.3.1 层次化设计方法
3.3.2 自动化设计与综合
3.4 系统级设计方法
3.4.1 模拟系统设计
3.4.2 数字系统设计
3.4.3 智能系统设计
3.5 系统级设计与仿真工具
3.5.1 通用的工程计算和数据分析软件Matlab
3.5.2 电子系统设计与仿真软件Systemview
3.5.3 虚拟仪器测控系统设计软件LabVIEW
习题与思考题
第4章 电路设计与仿真
4.1 电路的分类
4.2 模拟电路设计与仿真
4.2.1 模拟电路及其特点
4.2.2 模拟电路设计方法
4.2.3 模拟电路设计举例
4.3 数字电路设计与仿真
4.3.1 数字电路及其特点
4.3.2 数字电路设计流程
4.3.3 数字电路表达和层次化设计
4.3.4 数字电路设计举例
4.4 基于PCB的电路设计
4.4.1 PCB分类及设计特点
4.4.2 PCB设计
4.4.3 PCB设计举例
4.5 射频与微波电路设计
4.5.1 射频与微波电路及其特点
4.5.2 电路设计方法
4.5.3 电路设计举例
4.6 典型的EDA工具
4.6.1 CadenceEDA工具
4.6.2 SynopsysEDA工具
4.6.3 MentorGraphicsEDA工具
4.6.4 MagmaEDA工具
4.6.5 中国华大EDA工具
4.6.6 Altium（Protel）EDA工具
4.6.7 AlteraEDA工具
4.7 EDA技术面临纳米工艺技术的挑战
4.7.1 EDA技术随工艺技术的需求而发展
4.7.2 纳米工艺对EDA技术的挑战
习题与思考题
第5章 微电子与集成电路
5.1 微电子与集成电路概述
5.2 微电子与集成电路发展
5.2.1 晶体管的发明
5.2.2 集成电路的发展
5.2.3 摩尔定律与微电子发展规律
5.2.4 集成电路发展现状与趋势
5.3 集成电路设计
5.3.1 集成电路分类
5.3.2 集成电路设计流程
5.3.3 集成电路设计方法
5.3.4 模拟集成电路设计
5.3.5 数字集成电路设计
5.3.6 射频集成电路设计
5.3.7 基于IP的设计
5.4 集成电路工艺和版图基础
5.4.1 工艺与制备
5.4.2 工艺规则
5.4.3 集成电路版图
5.4.4 集成电路版图设计
5.5 集成电路制造
5.5.1 集成电路产业分工与多项目晶圆服务
5.5.2 集成电路封装
习题与思考题
第6章 VLSI设计与验证
6.1 概述
6.1.1 复杂性与设计
6.1.2 VLSI设计流程
6.2 VLSI设计
6.2.1 逻辑门
6.2.2 组合逻辑电路
6.2.3 时序逻辑电路
6.2.4 数字子系统
6.2.5 可编程逻辑电路
6.2.6IP标准和验证
6.3 测试与验证
6.3.1 测试性设计
6.3.2 FPGA功能验证
6.3.3 芯片测试
6.4 单芯片多核处理器
6.4.1 单核CPU面临的问题
6.4.2 多核处理器结构
6.4.3 片上网络
6.4.4 多核技术的发展与挑战
习题与思考题
第7章 可编程逻辑电路（PLD）设计
7.1 PLD概述
7.1.1 可编程数字电路概念
7.1.2 PLD开发环境
7.2 PLD结构原理
7.2.1 简单可编程逻辑电路
7.2.2 CPLD的结构
7.2.3 FPGA的结构
7.2.4 CPLD与FPGA的比较
7.3 可编程数字逻辑系统设计平台
7.3.1 MAXPLUSⅡ软件基本功能
7.3.2 Quartus软件基本功能
7.4 可编程数字逻辑系统设计
7.4.1 基于原理图输入法的电路设计方法
7.4.2 基于硬件描述语言的电路设计方法
7.4.3 综合数字系统设计范例
7.5 可编程系统芯片（SoPC）及设计解决方案
7.5.1 SoPC概念及软硬件基础
7.5.2 基于SoPC的嵌入式处理器解决方案
7.5.3 基于SoPC的嵌入式DSP解决方案
习题与思考题
第8章 高密度电子封装技术
8.1 概述
8.1.1 电子封装技术的发展
8.1.2 微电子器件和芯片级封装
8.1.3 电路板级组装的主要形式
8.2 电子装联技术
8.2.1 常用电子装联方法
8.2.2 微封装技术
8.2.3 板级设计的关键技术
8.3 单芯片系统级封装及发展趋势
8.3.1 SiP基本概念
8.3.2 电子系统微小型化
8.3.3 封装技术面临的挑战
8.3.4 封装技术发展趋势
习题与思考题
第9章 SPICE语言与模拟电路设计
9.1 SPICE仿真算法基础
9.2 SPICE程序结构与分析类型
9.2.1 程序结构
9.2.2 分析类型
9.3 SPICE电路结构描述和分析控制
9.3.1 电路描述语句
9.3.2 电路特性分析和控制语句
9.4 SPICE应用举例
习题与思考题
第10章 VHDL语言
10.1 VHDL概述
10.1.1 设计流程
10.1.2 程序基本结构
10.1.3 实体
10.1.4 结构体
10.2 VHDL语法基础
10.2.1 标识符和保留字
10.2.2 数据对象
10.2.3 数据类型
10.2.4 运算符
10.2.5 VHDL的属性
10.3 VHDL程序描述方法
10.3.1 顺序语句
10.3.2 并行语句
10.4 VHDL基本程序设计
10.4.1 基本组合电路设计
10.4.2 基本时序电路设计
习题与思考题
第11章 VerilogHDL语言
11.1 VerilogHDL概述
11.1.1 简单的程序例子
11.1.2 模块的结构
11.1.3 模块的例化
11.2 VerilogHDL语法基础
11.2.1 常量的数据类型
11.2.2 变量的常用数据类型
11.2.3 运算符
11.3 VerilogHDL程序描述方法
11.3.1 赋值语句
11.3.2 条件语句
11.3.3 循环语句
11.3.4 结构说明语句
11.3.5 块语句
11.3.6 语句的顺序执行和并行执行
11.3.7 编译预处理
11.4 VerilogHDL基本程序设计
11.4.1 组合电路设计
11.4.2 时序电路设计
11.4.3 状态机电路设计
习题与思考题
参考文献

《 EDA与电子设计导论 》是一本面向初学者的入门书籍，旨在引导读者踏入电子设计自动化（EDA）的奇妙世界，并对整个电子设计流程有一个全面的认识。本书并非艰深的技术手册，而是以清晰易懂的语言，结合生动的实例，逐步揭示电子设计从概念到成品的转化过程。 核心内容概览： 本书的结构设计考虑到了初学者的学习曲线，从基础概念入手，逐步深入到实际应用。主要内容可以概括为以下几个方面： 第一部分：电子设计的基石——数字电路基础 在深入EDA工具之前，理解电子设计所依赖的底层逻辑至关重要。本部分将回顾和巩固读者对数字电路的基本概念的理解。 二进制与逻辑门： 回顾二进制数系的表示方法，以及AND、OR、NOT、XOR等基本逻辑门的功能和真值表。理解这些基本门电路是如何构成更复杂逻辑的基础。 组合逻辑电路： 讲解如何使用逻辑门构建实现特定功能的组合逻辑电路，例如编码器、译码器、多路选择器、加法器等。重点在于理解逻辑表达式与电路实现的对应关系。 时序逻辑电路： 介绍触发器（Flip-Flops）和寄存器（Registers）的概念，理解它们如何存储状态信息，以及时钟信号在时序逻辑中的关键作用。讲解D触发器、JK触发器、SR触发器等基本类型。 有限状态机（FSM）： 介绍如何使用时序逻辑电路构建有限状态机，描述系统的行为模式。讲解Mealy模型和Moore模型的区别与应用，以及状态转移图的设计。 硬件描述语言（HDL）初探： 简要介绍硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的基本概念，以及它们如何用来描述数字电路的结构和行为。此处仅为引入，详细的HDL语法将在后续章节展开。 第二部分：EDA工具的魅力——设计流程与核心技术 本部分将正式进入EDA的世界，介绍电子设计自动化工具在现代电子设计中的核心作用，以及贯穿始终的设计流程。 EDA工具概览： 介绍EDA（Electronic Design Automation）的定义及其重要性，解释为什么需要EDA工具来应对日益复杂的电子产品设计。列举一些主流的EDA工具厂商及其代表性产品（如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics等），并简要说明其功能侧重点。 电子设计流程详解： 详细拆解电子设计从需求分析到最终产品制造的整个流程。这包括： 规格定义（Specification）： 如何将产品的功能需求转化为明确的技术指标。 逻辑设计（Logic Design）： 使用HDL语言描述电路的功能。 仿真验证（Simulation and Verification）： 通过仿真工具模拟电路的行为，确保其满足设计要求，是整个流程中至关重要的一环。 综合（Synthesis）： 将HDL代码转化为门级网表（Netlist），即具体逻辑门的连接关系。 布局布线（Place and Route）： 在目标硬件平台上（如FPGA或ASIC）确定逻辑门和连接线的物理位置。 时序分析（Timing Analysis）： 检查设计是否能在规定的时钟频率下正常工作。 物理验证（Physical Verification）： 检查设计的物理实现是否符合制造规则。 生成制造文件（GDSII / Manufacturing Files）： 为芯片制造或FPGA编程准备最终文件。 硬件描述语言（HDL）深入： 本部分将重点介绍一种或两种主流的硬件描述语言（例如Verilog）。 Verilog语法： 讲解Verilog的基本语法结构，包括模块（module）、端口（port）、信号（wire, reg）、赋值语句（assign, always）、结构体（if-else, case）、循环语句（for, while）等。 行为级建模： 如何使用Verilog描述电路的功能行为，侧重于逻辑功能而非具体的硬件实现。 数据流建模： 如何使用Verilog描述数据在电路中的流动和转换，例如使用assign语句。 结构级建模： 如何使用Verilog实例化和连接已有的模块，构建层次化的设计。 状态机建模： 如何使用Verilog实现有限状态机。 简单的HDL设计实例： 通过实例展示如何用Verilog设计一个简单的计数器、一个简单的ALU等。 仿真与验证技术： 仿真器的作用： 介绍仿真器如何执行HDL代码，模拟电路的运行。 测试平台（Testbench）设计： 讲解如何编写测试平台来激励被测设计（DUT, Design Under Test），并对输出结果进行检查。 激励生成： 如何设计有效的激励信号来覆盖各种测试场景。 波形观察与调试： 如何使用波形工具分析仿真结果，找出设计中的错误。 断言（Assertions）： 引入使用断言来增强验证的鲁棒性。 第三部分：走向实际——FPGA与ASIC设计简介 在掌握了基本的EDA流程和HDL语言后，本部分将介绍两种主要的电子产品实现方式：FPGA和ASIC，并简要介绍它们的设计侧重点。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）介绍： FPGA的原理： 介绍FPGA的内部结构，如查找表（LUT）、触发器（Flip-Flops）、可编程互连线（Interconnect）等。 FPGA设计流程： 讲解使用EDA工具将HDL设计映射到FPGA的过程，包括综合、映射（Mapping）、布局布线（Place & Route）、时序约束（Timing Constraints）和比特流生成（Bitstream Generation）。 FPGA的优势与应用： 讨论FPGA的灵活性、可重构性和快速原型开发能力，以及其在通信、嵌入式系统、医疗设备等领域的应用。 简单的FPGA项目示例： 举例说明一个简单的FPGA项目，例如LED闪烁、简单数码管显示等，并概述实现步骤。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）简介： ASIC的原理： 介绍ASIC是通过特定工艺制造的专用集成电路，具有高度集成和高性能的特点。 ASIC设计流程对比： 简要对比ASIC设计流程与FPGA设计的差异，特别是在物理设计、版图生成和制造方面。 ASIC的优势与挑战： 讨论ASIC的高性能、低功耗、高密度等优点，以及其高昂的研发成本、长周期和不可重构性等挑战。 ASIC应用领域： 介绍ASIC在高性能计算、移动通信、汽车电子等领域的广泛应用。 第四部分：进阶思考与未来展望 为了帮助读者建立更长远的视角，本书的最后部分将触及一些更深入的话题和未来的发展趋势。 低功耗设计： 简要介绍在现代电子设计中，功耗已经成为一个关键的考虑因素，并提及一些基本的低功耗设计技术。 信号完整性与电源完整性： 引入这些高级主题，说明在高速数字设计中，信号的质量和电源的稳定性对系统性能至关重要。 验证的复杂性： 强调随着设计的复杂度不断攀升，验证工作所占的比重越来越大，并提及一些更高级的验证方法。 System Verilog与UVM： 简要介绍System Verilog作为Verilog的增强版本，以及UVM（Universal Verification Methodology）作为一种标准化的验证方法学，它们在验证领域的作用。 人工智能与EDA： 简要展望人工智能技术在EDA领域的应用前景，例如在布局布线、逻辑综合等方面的潜在突破。 本书特色： 循序渐进： 从数字电路基础出发，逐步引入EDA工具和设计流程，确保读者能够扎实掌握每一阶段的知识。 实例驱动： 通过大量的、贴近实际的设计实例，帮助读者理解抽象的概念，并掌握具体的设计方法。 语言通俗： 避免使用过于专业和晦涩的术语，力求以最直观的方式解释复杂的概念。 实践导向： 鼓励读者动手实践，通过使用EDA工具完成小的设计项目，巩固所学知识。 广度与深度兼顾： 在介绍EDA核心流程的同时，也对FPGA和ASIC两种主流实现方式进行了概览，并展望了未来的技术发展。 《 EDA与电子设计导论 》的目标是成为初学者进入电子设计领域的一块坚实基石，帮助他们建立起对现代电子设计自动化技术的清晰认知，并为后续更深入的学习和研究打下坚实的基础。无论您是计算机科学专业的学生，还是希望跨入硬件设计领域的爱好者，本书都将是您不可多得的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了简约的风格，配以深邃的蓝色调，仿佛蕴藏着无限的知识。书页的纸张质感也很好，摸起来温润而厚实，翻阅时没有廉价感。我一直对电子设计领域充满好奇，但又担心技术书籍过于枯燥乏味，这本书恰好满足了我对“入门”的需求。它没有一开始就抛出复杂的电路图和公式，而是从一个更宏观的视角切入，讲述了电子设计在现代社会中的重要性以及它的发展历程。这一点做得非常棒，能够激发读者学习的兴趣，让他们明白为什么要去学习这些知识，而不是盲目地被动接受。书中穿插的一些小故事和行业轶事，也让阅读过程变得生动有趣。我特别喜欢它在介绍基础概念时，会结合一些生活中的实际应用例子，比如手机、电脑的内部构造，或者智能家居的便捷体验，这些都让我感觉电子设计离我们并不遥远，而是深刻地影响着我们的生活。我期待着后续能够更深入地了解其中的技术细节，但这本书的开篇，无疑为我打开了一扇通往电子设计世界的大门，让我对未来的学习充满了期待和信心。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，一本好的技术书籍，应该能够激发读者的探索欲望，而不是仅仅止步于知识的传授。这本书恰恰做到了这一点。在每一个章节的结尾，它都会留下一些引人深思的问题，或者给出一些进一步学习的方向，这让我感觉自己不仅仅是在被动地接受信息，而是在主动地参与到学习过程中。书中的一些案例研究，也都非常具有启发性，它会展示一些真实的电子产品设计挑战，以及工程师们是如何通过创新的思维和先进的技术来克服这些挑战的。这让我对电子设计这个领域产生了更深的敬意，也让我看到了这个领域无限的可能性。我非常欣赏作者在书中传递的“实践出真知”的理念，他鼓励读者亲自动手去尝试，去验证，去犯错误，并在错误中学习。这种积极的学习态度，对于培养一个优秀的电子工程师来说是必不可少的。总的来说，这本书不仅是一本技术指南，更是一本激发潜能、引领探索的优秀读物，我非常推荐给所有对电子设计感兴趣的人。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常接地气，作者在写作时似乎充分考虑到了读者的背景和理解能力，避免了使用过多过于专业化的术语，或者即使使用了，也会立即给出清晰易懂的解释。即使我是电子设计领域的“小白”，也能毫不费力地跟随作者的思路。我特别喜欢它在讲解某些核心概念时，会用类比的方式来比喻，比如将复杂的数字信号比作信息传递的“语言”，将电路板比作“城市的基础设施”，这些生动的比喻大大降低了理解门槛。书中的一些讲解，即使是对于相对复杂的算法和流程，也处理得条理清晰，逻辑严谨。我觉得作者非常有耐心，他仿佛是一位经验丰富的工程师，在耐心细致地向你传授他的经验和知识。我发现，这本书不仅仅是在教授技术，更是在传递一种学习电子设计的“方法”。它教你如何去思考问题，如何去分析问题，以及如何去解决问题。这种学习方法的引导，对于我这样一个初学者来说，比单纯地记忆知识点更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织方式很巧妙，它并没有按照传统的从底层硬件到高层软件的顺序来展开，而是选择了一条更贴近实际工程应用的路径。开篇就引入了EDA（电子设计自动化）这个核心概念，并详细阐述了它在现代电子产品开发中的不可或缺性。我之前对EDA的理解非常有限，只知道它是一种工具，但这本书让我认识到，EDA不仅仅是工具，更是一种理念和方法论，它极大地提高了电子设计的效率和可靠性。书中对EDA工具链的介绍，从原理图设计、仿真验证到PCB布局布线，都进行了详细的讲解，并且还穿插了对不同EDA工具的优缺点分析，这对于初学者来说非常有指导意义。我尤其喜欢它在讲解PCB设计时，不仅仅是告诉读者如何绘制线路，还深入探讨了信号完整性、电源完整性等关键的设计考量，这些都是决定产品性能和稳定性的重要因素。这本书让我意识到，电子设计远不止是画图画线那么简单，它是一个系统性的工程，需要考虑方方面面的细节。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的排版布局是让我眼前一亮的地方。不同于我之前看过的许多技术书籍，它采用了更符合现代阅读习惯的设计，段落之间留白得当，重点内容通过加粗、斜体或者不同的颜色区分，使得信息层次分明，易于理解。更重要的是，它在讲解抽象概念时，会配以大量精美的插图和流程图，这些图表不仅仅是装饰，而是真正起到了辅助理解的关键作用。比如，在介绍一个复杂的逻辑门工作原理时，一张清晰的逻辑图就能让你瞬间明白它的输入输出关系，远比纯文字描述来得直观。书中的一些案例分析也做得非常深入，它会从实际的工程项目中抽取一些具有代表性的部分进行剖析，让你看到理论知识是如何转化为实际应用的。我尤其欣赏它在讲解某些设计原则时，会从“为什么”的角度出发，解释这样做的优点和潜在的缺点，而不是简单地告诉你“怎么做”。这种批判性的思维引导，对于培养独立思考能力至关重要。总而言之，这本书在内容呈现方式上做足了功课，让原本可能晦涩难懂的电子设计知识，变得触手可及，也让我对这本书的整体质量有了更高的评价。