EDA技术基础（第2版）/高等院校电子信息应用型规划教材·“十二五”职业教育国家规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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焦素敏 编

图书标签:

• EDA技术
• 电子设计自动化
• 集成电路
• 数字电路
• 模拟电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• 可编程逻辑器件
• 电子信息应用

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302354765

版次：2

商品编码：11543425

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 高等院校电子信息应用型规划教材

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：268

正文语种：中文

内容简介

　　《EDA技术基础（第2版）/高等院校电子信息应用型规划教材·“十二五”职业教育国家规划教材》从EDA技术的应用与实践角度出发，简明而系统地介绍了EDA技术的设计载体（可编程逻辑器件）、设计语言（VHDL）和设计软件（QuartusⅡ）。《EDA技术基础（第2版）/高等院校电子信息应用型规划教材·“十二五”职业教育国家规划教材》设置了EDA技术基础知识、VHDL硬件描述语言、QuartusⅡ软件的应用、常用电路的VHDL设计实例和EDA设计综合训练5个模块，其中包含8个任务，部分任务又分解成若干个子任务。
　　《EDA技术基础（第2版）/高等院校电子信息应用型规划教材·“十二五”职业教育国家规划教材》可作为电子信息、通信、自动化、计算机等相关专业的教材及社会相关技术的培训教材，也可作为相关学科工程技术人员的参考书，还可作为电子产品制作、科技创新实践、EDA课程设计和毕业设计等实践活动的参考书。河南工业大学焦素敏担任《EDA技术基础（第2版）/高等院校电子信息应用型规划教材·“十二五”职业教育国家规划教材》主编。

目录

模块一 EDA 技术基础知识
任务1 了解EDA 技术
1.1 什么是EDA 技术
1.1.1 案例引入
1.1.2 分析说明
1.1.3 EDA 技术的重要性
1.2 EDA 技术的知识体系
1.2.1 可编程逻辑器件
1.2.2 硬件描述语言HDL
1.2.3 EDA 工具软件
1.3 EDA 技术的特点和发展趋势
1.3.1 EDA 技术的主要特点
1.3.2 EDA 技术的发展趋势
1.4 小结
1.5 思考题
任务2 了解EDA 技术的设计载体——可编程逻辑器件
2.1 可编程逻辑器件概述
2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程
2.1.2 可编程逻辑器件的分类
2.1.3 基本结构和编程原理
2.1.4 PLD 逻辑符号的画法和约定
2.2 简单PLD
2.2.1 PAL
2.2.2 GAL
2.3 CPLD和FPGA
2.3.1 CPLD 的基本结构
2.3.2 FPGA 的基本结构
2.3.3 Altera 公司器件介绍
2.3.4 FPGA 和CPLD 的选用
2.4 ispGDS 介绍
2.4.1 ispGDS 的原理与结构
2.4.2 ispGDS 的使用
2.5 CPLD 和FPGA 的编程与配置方法
2.5.1 CPLD 的ISP 方式编程
2.5.2 使用PC 并行口配置FPGA
2.5.3 用专用配置器件配置FPGA
2.5.4 使用单片机配置FPGA
2.6 小结
2.7 思考题
任务3 初探EDA技术
3.1 知识准备1——EDA 设计流程
3.1.1 设计输入
3.1.2 设计实现
3.1.3 设计仿真
3.1.4 编程或配置
3.2 知识准备2——Quartus Ⅱ的图形界面
3.2.1 工程导航区
3.2.2 状态区
3.2.3 信息区
3.2.4 工作区
3.2.5 快捷工具条
3.3 实例引导——一位全加器的原理图输入设计
3.3.1 任务引入与分析
3.3.2 创建工程设计项目
3.3.3 编辑设计原理图
3.3.4 设计编译与仿真
3.3.5 引脚锁定与编程下载
3.4 小结
3.5 思考题
3.6 引导训练——用层次化方法设计1位全加器
3.7 技能实训——用原理图输入法设计4位全加器

模块二 VHDL 硬件描述语言
任务4 了解VHDL 程序结构及语言要素
4.1 VHDL 程序结构
4.1.1 VHDL 程序结构及实例说明
4.1.2 实体（ENTITY）部分说明
4.1.3 结构体（ARCHITECTURE）部分说明
4.1.4 库（LIBRARY）部分说明
4.1.5 程序包（PACKAGE）部分说明
4.1.6 配置（CONFIGURATION）部分说明
4.2 VHDL语言要素
4.2.1 文字规则
4.2.2 数据对象
4.2.3 数据类型
4.2.4 类型转换
4.2.5 操作符
4.3 小结
4.4 思考题
任务5 学习掌握VHDL 语句
5.1 VHDL 顺序语句
5.1.1 IF 语句
5.1.2 CASE 语句
5.1.3 LOOP 语句
5.1.4 NEXT 语句
5.1.5 EXIT 语句
5.1.6 WAIT 等待语句
5.1.7 RETURN 返回语句
5.1.8 NULL 空操作语句
5.2 VHDL 并行语句
5.2.1 PROCESS 进程语句
5.2.2 并行信号赋值语句
5.2.3 BLOCK 块语句
5.2.4 元件例化语句
5.2.5 GENERATE 生成语句
5.3 其他语句
5.3.1 子程序及子程序调用语句
5.3.2 ASSERT 断言语句
5.3.3 REPORT 报告语句
5.3.4 属性语句
5.4 小结
5.5 思考题

模块三 Quartus Ⅱ软件的应用
任务6 掌握Quartus Ⅱ的多种应用
6.1 文本编辑输入法设计向导——计数器设计
6.1.1 编辑设计文件
6.1.2 创建工程
6.1.3 编译
6.1.4 时序仿真
6.1.5 引脚锁定与下载
6.2 应用宏功能的原理图设计
6.2.1 计数器设计
6.2.2 频率计主体电路设计
6.2.3 时序控制电路的设计
6.2.4 顶层电路设计
6.2.5 引脚锁定和下载
6.3 层次电路设计
6.3.1 顶层文件设计
6.3.2 创建各模块的下层设计文件
6.3.3 设计项目的编译仿真
6.3.4 层次显示
6.4 技能实训
6.4.1 计数译码器的文本输入层次化设计
6.4.2 2位十进制计数译码器的宏函数调用设计
6.4.3 2位十进制频率计的宏函数调用与层次设计综合实训

模块四 常用电路的VHDL设计实例
任务7 学习常用电路的VHDL描述方法
7.1 组合逻辑电路设计
7.1.1 任务引入与分析
7.1.2 任务实施
7.1.3 拓展与训练
7.2 时序电路逻辑设计
7.2.1 任务引入与分析
7.2.2 任务实施
7.2.3 拓展与训练
7.3 状态机设计
7.3.1 任务引入与分析
7.3.2 任务实施
7.3.3 拓展与训练
7.4 存储器设计
7.4.1 任务引入与分析
7.4.2 任务实施
7.4.3 拓展与训练
7.5 特色实用电路设计
7.5.1 任务引入与分析
7.5.2 任务实施
7.5.3 拓展与训练
7.6 小结
7.7 思考题
7.8 技能实训
7.8.1 计数器的设计
7.8.2 简易彩灯控制器设计

模块五 EDA设计综合训练
任务8 EDA技能综合提高
8.1 数字钟的设计
8.1.1 任务引入与分析——数字钟的设计要求
8.1.2 任务实施方案
8.1.3 数字钟各模块的VHDL源程序设计
8.2 智力竞赛抢答器
8.2.1 任务引入与分析——抢答器的设计要求
8.2.2 任务实施方案
8.2.3 抢答器的VHDL源程序设计
8.3 交通灯的控制器设计
8.3.1 任务引入与分析——交通灯控制器的设计要求
8.3.2 任务实施方案
8.3.3 交通灯控制器的VHDL源程序设计
8.3.4 调试仿真与验证
8.4 8路彩灯控制器设计
8.4.1 任务引入与分析——8路彩灯控制器的设计要求
8.4.2 任务实施方案
8.4.3 各模块的VHDL源程序设计
8.4.4 仿真与调试
8.5 简易数字频率计设计
8.5.1 任务引入与分析——频率计的设计要求
8.5.2 任务实施方案
8.5.3 各模块的VHDL源程序设计
8.6 “梁祝”乐曲演奏电路设计
8.6.1 任务引入与分析
8.6.2 任务实施方案
8.6.3 各模块的VHDL源程序设计
8.6.4 调试与实现
8.7 综合训练题
附录 GW48系列EDA实验开发系统使用说明
参考文献

深入理解数字世界的基石：EDA技术与现代电子设计 在信息爆炸的时代，电子产品以前所未有的速度更新迭代，从智能手机、高性能电脑到物联网设备、乃至复杂的航空航天系统，无一不依赖于精巧而强大的集成电路（IC）。而实现这些集成电路设计和验证的强大工具集，我们称之为电子设计自动化（EDA）。EDA技术是现代电子工程领域的核心驱动力，它不仅极大地缩短了产品研发周期，降低了设计成本，更使得过去难以想象的复杂芯片设计成为可能。 本书旨在为读者构建一套全面、深入的EDA技术知识体系，帮助大家掌握从概念设计到最终物理实现的全流程。我们将一同探索EDA技术的演进历程，理解其在电子信息产业中的关键作用，并详细解析其核心技术和应用方法。 第一篇：EDA技术概览与基础概念 本篇将带领读者走进EDA技术的世界，建立起对这一领域的基本认知。 第一章 EDA技术的发展历程与行业地位： 我们将追溯EDA技术的起源，了解从手动设计到自动化工具的转变，探讨EDA软件如何从最初的辅助工具发展成为集成电路设计不可或缺的“发动机”。同时，我们将分析EDA技术在当前电子信息产业中的战略地位，以及它对芯片设计、半导体制造、以及各类电子产品创新的深远影响。了解EDA公司的市场格局和技术竞争态势，有助于我们更深刻地理解其行业价值。 第二章 集成电路设计流程概览： 在深入EDA工具之前，理解整个集成电路（IC）设计流程至关重要。我们将详细介绍IC设计的各个阶段，包括需求分析、逻辑设计、物理设计、版图设计、流片前的验证以及流片后的封装和测试。每个阶段的目标、产出物以及相互之间的关系都将一一梳理，为后续章节的学习打下坚实基础。 第三章 EDA工具与硬件描述语言（HDL）： EDA工具是实现自动化设计的核心。本章将介绍主流EDA软件的类型，包括逻辑综合工具、布局布线工具、仿真器、物理验证工具等，并解释它们各自的功能。重点将放在硬件描述语言（HDL）上，这是用代码描述数字电路结构和行为的关键。我们将以Verilog和VHDL为例，介绍HDL的基本语法、数据类型、运算符、行为建模和结构建模，以及如何利用HDL进行电路描述和仿真。 第四章 数字电路设计基础回顾： EDA技术应用于数字电路设计，因此，对数字电路基础知识的牢固掌握是前提。本章将回顾组合逻辑和时序逻辑的核心概念，包括逻辑门、触发器、寄存器、计数器、状态机等。我们将探讨如何将这些基本单元组合成更复杂的逻辑功能，并通过HDL代码示例进行演示。 第二篇：逻辑设计与验证 逻辑设计是IC设计的第一步，其目标是将系统需求转化为可执行的逻辑电路。而逻辑验证则是确保设计正确性的关键环节。 第五章 逻辑综合： 逻辑综合是将抽象的HDL代码转化为门级网表的过程。本章将深入讲解逻辑综合的原理，包括综合的目标（面积、速度、功耗）、综合的算法（如Boolean优化、状态化、寄存器分配等）。我们将介绍综合工具的工作流程，以及如何通过约束（如时序约束、功耗约束）来指导综合过程，以获得最优的门级网表。 第六章 功能仿真与波形分析： 功能仿真用于验证设计的逻辑功能是否正确。本章将详细介绍功能仿真的流程，包括 testbench 的编写、仿真器的使用、以及仿真结果的分析。我们将学习如何编写有效的 testbench 来覆盖各种输入场景，并掌握对仿真波形进行深入分析的方法，以查找和定位逻辑错误。 第七章 时序仿真与静态时序分析（STA）： 仅仅逻辑功能正确是不够的，电路的时序也必须满足要求。本章将介绍时序仿真的概念，包括延迟模型（如 SDF 格式）以及如何进行时序仿真。更重要的是，我们将重点讲解静态时序分析（STA）技术，这是现代IC设计中不可或缺的验证手段。我们将深入分析建立时间和保持时间违例、时钟偏移、时钟倾斜等关键时序概念，并学习如何使用STA工具来识别和解决时序问题。 第八章 FPGA在EDA设计中的应用： 现场可编程门阵列（FPGA）是EDA技术重要的应用平台。本章将介绍FPGA的结构特点，以及如何利用EDA工具将HDL设计映射到FPGA上进行实现和验证。我们将探讨FPGA在原型验证、中小批量产品设计以及教育实践中的独特优势。 第三篇：物理设计与版图 物理设计是将逻辑网表转化为实际可制造的芯片版图的过程，它直接关系到芯片的性能、功耗和面积。 第九章 布局（Placement）： 布局是指将门级网表中的逻辑单元放置在芯片物理区域上的过程。本章将详细介绍布局的目标（如优化布线长度、减少信号冲突）、不同的布局算法（如全局布局、详细布局）以及布局的影响因素（如时钟树、电源网络）。 第十章 布线（Routing）： 布线是将布局好的逻辑单元之间的连接线（金属层）绘制出来的过程。本章将讲解布线的复杂性，包括全局布线和详细布线。我们将探讨布线规则、布线算法（如 Lee 算法、 Maze 算法）以及布线过程中的挑战，如拥塞（congestion）和信号完整性问题。 第十一章 版图编辑与物理验证： 版图设计是最终生成芯片制造所需的版图文件的过程。本章将介绍版图编辑器的使用，以及如何进行版图的绘制和修改。更重要的是，我们将重点讲解物理验证的各个方面，包括设计规则检查（DRC）、电气规则检查（ERC）、以及版图与原理图一致性检查（LVS）。这些检查是确保芯片能够成功制造的关键步骤。 第十二章 功耗分析与低功耗设计： 随着芯片集成度的不断提高，功耗已成为制约芯片性能的重要因素。本章将介绍不同类型的功耗（如动态功耗、静态功耗），以及如何利用EDA工具进行功耗分析。同时，我们将探讨各种低功耗设计技术，如时钟门控、电源门控、多电压域设计等，以及如何在设计流程中应用这些技术来降低芯片的功耗。 第四篇：高级EDA技术与发展趋势 本篇将聚焦于更前沿的EDA技术和未来发展方向。 十三章 系统级设计（System-Level Design）： 现代SoC（System on Chip）设计越来越复杂，需要从系统层面进行设计和验证。本章将介绍系统级设计（SLD）的概念，包括系统建模、系统仿真、以及高层次综合（HLS）技术。我们将探讨如何利用SLD方法来加速系统设计和验证，并降低复杂性。 十四章 芯片验证的进阶技术： 除了前面介绍的功能仿真和STA，还有许多进阶的验证技术用于提高验证效率和覆盖率。本章将介绍验证方法学（如OVM、UVM）、断言（Assertions）、形式验证（Formal Verification）等技术，并分析它们在复杂芯片验证中的应用。 十五章 EDA技术的发展趋势与未来展望： EDA技术始终在快速发展。本章将探讨当前EDA领域的热点和未来发展方向，如人工智能（AI）在EDA中的应用（如AI辅助布局布线、AI驱动的验证）、云EDA、以及针对新兴应用（如AI芯片、5G通信、自动驾驶）的EDA解决方案。我们将展望EDA技术如何继续推动电子信息产业的进步，以及对工程师技能提出的新要求。 通过对本书内容的学习，读者将能够系统地掌握EDA技术的核心知识和实践技能，为从事集成电路设计、FPGA开发、芯片验证等相关工作打下坚实的基础，并对未来电子信息产业的发展趋势有更深刻的理解。本书内容详实，理论联系实际，旨在培养具备创新精神和实践能力的电子信息应用型人才。

评分☆☆☆☆☆

这本《EDA技术基础（第2版）》在内容的深度和广度上都做得相当到位，是一本非常扎实的教材。它不仅涵盖了EDA技术的核心概念，而且在各个方面都给予了充分的展开。比如，在讲解数字电路设计方法学的时候，它详细介绍了自顶向下和自底向上两种设计思路，并对比分析了它们各自的优缺点。在我看来，这对于理解复杂的设计项目非常有帮助，能够让我根据项目规模和需求选择最合适的设计策略。另外，书中对于一些关键的EDA工具和流程的介绍，也相当详尽。比如，它不仅提到了主流的EDA软件，还简要介绍了它们的基本操作和应用场景。我尤其欣赏的是，书中对半导体物理基础和器件特性的部分，虽然不是重点，但给了足够的篇幅，让我对EDA设计所依赖的底层技术有了一个基本的认识，这有助于我更深入地理解芯片设计的原理。而且，在讲解集成电路设计时，它也触及了版图设计、物理验证等方面的知识，虽然不是深入的讲解，但为我打开了一扇新的大门，让我意识到EDA技术是一个庞大而精密的体系。书中对于不同类型逻辑器件的特性分析，以及它们在实际应用中的考量，也让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是它的前瞻性和实用性，它并没有停留在理论的介绍，而是紧密结合了当前电子信息产业的发展趋势。《EDA技术基础（第2版）》不仅仅是在教我一些基础的EDA知识，更是在引导我思考如何利用这些知识去解决实际问题，以及如何在未来的职业生涯中发挥作用。书中在讲到一些前沿技术，比如低功耗设计、可重构计算等时，虽然只是初步的介绍，但足以激发我的学习兴趣，让我了解到EDA技术的广阔前景。而且，它还强调了EDA技术在不同应用领域的重要性，比如通信、嵌入式系统、人工智能等，让我对EDA技术有了更全面的认识。最让我觉得实用的是，书中并没有回避一些现实设计中遇到的挑战，比如时序收敛、功耗优化、可制造性设计等，并且给出了一些基本的处理思路和方法。这本书让我明白，学习EDA技术，不仅仅是掌握工具和语言，更重要的是培养一种解决问题的能力和设计思维。它为我将来从事相关工作打下了坚实的基础，也让我对自己的职业发展充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

从一名普通的学习者角度来看，《EDA技术基础（第2版）》最让我感到欣慰的是它的逻辑清晰和易于理解。很多时候，学习新的技术领域，最让人头疼的就是概念不清、逻辑混乱，导致学习效率低下。但这本书在这方面做得非常出色。它将复杂的EDA技术，分解成一个个易于理解的模块，然后用一种非常流畅的方式将它们串联起来。我记得在学习状态机的设计时，书中用了非常形象的比喻，将状态机的转换过程比作一个有明确规则的流程图，让我一下子就抓住了核心。而且，书中在讲解每个知识点时，都会先从“是什么”开始，然后深入到“为什么”，最后给出“怎么做”。这种层层递进的讲解方式，让我能够循序渐进地掌握知识，而不是被大量信息淹没。我也非常喜欢它在引入新概念时，都会先回顾之前学过的相关知识，帮助我建立起知识体系的连贯性。这本书的排版也很舒服，图文并茂，不会让人感到枯燥。即使遇到一些稍显复杂的概念，也能通过图示和示例得到很好的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它对实际操作的强调，这对于我们这种更侧重实践应用的学生来说，简直是福音。我一直觉得，电子信息这个领域，光看不练是很难真正掌握的。而《EDA技术基础（第2版）》在这方面做得非常出色。它不仅仅是纸上谈兵，书中穿插了大量的实例分析，并且深入浅出地讲解了如何使用EDA工具进行设计。我记得其中有一章是关于FPGA实现的，作者详细介绍了如何从一个需求出发，通过HDL语言编写代码，然后进行仿真验证，最后下载到FPGA开发板上进行实际测试。这个过程的每一个环节，从代码的编写规范，到仿真波形的解读，再到时序约束的设置，书中都给予了非常细致的指导。尤其是在仿真验证的部分，它教会了我如何找出代码中的逻辑错误，以及如何通过仿真来优化设计。我曾遇到过一个实际项目，需要设计一个简易的数字信号处理器，当时我在代码编写阶段就遇到了很多问题，通过参考这本书的实例，我找到了解决问题的思路，并且学会了如何用工具来定位和调试bug。书中的附带的示例代码和工程文件也是非常宝贵的资源，让我能够直接上手实践，而不是只停留在理论层面。这种“学以致用”的设计理念，贯穿了整本书，让我在学习过程中获得了巨大的成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是那种能够点亮你对EDA技术理解的启蒙之书。在我初次接触EDA领域的时候，脑子里全是各种陌生的名词和复杂的流程，简直是一团乱麻。但当我翻开这本《EDA技术基础（第2版）》时，感觉就像走进了一个清晰明朗的房间。作者们并没有一开始就堆砌晦涩的理论，而是循序渐进地铺陈，从最基本的概念讲起，比如什么是EDA，它在现代电子设计中的作用，以及为什么学习它如此重要。尤其让我印象深刻的是，书中用了很多生动的比喻和贴切的例子，把那些抽象的概念变得触手可及。比如，在讲解数字逻辑电路的基础时，它不像我之前看过的那些资料那样枯燥，而是通过一些简单的门电路组合，模拟出生活中的一些逻辑判断，让我一下子就理解了“与”、“或”、“非”这些基础逻辑的实际意义。接着，它又逐步引入了硬件描述语言（HDL）的概念，比如Verilog和VHDL，并且解释了它们各自的优劣和适用场景。最关键的是，它不仅仅是介绍理论，还引导你去思考如何将这些理论应用到实际的电路设计中。很多初学者可能会觉得，学了理论，但不知道如何下手，这本书就恰好弥补了这一块的空白，它会告诉你，在实际设计中，我们应该遵循怎样的步骤，遇到问题该如何分析。整本书的行文风格都非常流畅，没有那种教科书的生硬感，更像是一位经验丰富的老师在和你耐心交流，一步步地引导你掌握核心技术。