EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周振超，冯暖 编

图书标签:

• EDA技术
• 电子设计自动化
• 集成电路设计
• 数字电路
• 模拟电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 电子信息专业教材

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302384359

版次：1

商品编码：11609560

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 全国普通高校电子信息类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：218

字数：388000

正文语种：中文

编辑推荐

　　EDA技术正朝着功能多样化、体积小型化、功耗最低化的方向迅速发展，在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。
　　《EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材》根据不断发展的EDA技术以及编者多年的教学经验和工程实践，吸取多方经验的基础上编写完成的。
　　《EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材》内容新颖、重点突出、讲解精练、强化实践，结合案例化教学的优点，引入了大量的实例，尽量做到用理论指导电子设计实践，用设计实例验证理论技术，实现了理论与实践的有机结合。
　　《EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材》提供了10个基本实验和9A1综合实训案例，有助于读者进一步掌握数字系统的EDA设计方法，为复杂系统的设计打下坚实的基础。

内容简介

　　《EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材》从教学和应用的角度出发，以培养学生的设计和应用开发能力为主线，系统地介绍EDA（Electronic Design Automation）技术概述、硬件描述语言VHDI。、可编程逻辑器件、实验开发系统、EDA技术实验和工程中典型的综合设计实例，有助于读者比较全面地掌握使用EDA技术设计系统的方法，为今后从事相关领域工作打下良好基础。
　　《EDA技术及其应用/全国普通高校电子信息类专业规划教材》引人大量典型实例，取材广泛，从难度上分为验证型、设计型和综合型3种类型，内容丰富、循序渐进、由浅人深，可以更好地帮助读者分层次使用和掌握EDA技术。
　　本书可作为高等院校电子信息、自动化、通信工程、测控、电气工程和计算机等相关专业的教材或参考书。

内页插图

目录

第1章 EDA技术概述
1.1 EDA技术的概念及其发展
1.1.1 EDA技术的概念
1.1.2 EDA技术的发展史
1.1.3 EDA技术的发展趋势
1.2 EDA技术的知识体系
1.3 EDA技术的特点
1.3.1 EDA技术的设计方法
1.3.2 EDA技术的开发流程
1.4 EDA技术的应用
习题1

第2章 VHDL设计基础
2.1 VHDL概述
2.1.1 常用硬件描述语言
2.1.2 VHDL的概况
2.1.3 VHDL的特点
2.2 VHDL程序基本结构
2.2.1 VHDL程序框架
2.2.2 VHDL程序设计约定
2.2.3 实体
2.2.4 结构体
2.2.5 库
2.2.6 程序包
2.2.7 配置
2.3 VHDL语言要素
2.3.1 VHDL的文字规则
2.3.2 VHDL数据对象
2.3.3 VHDL数据类型
2.3.4 VHDL运算操作符
2.4 VHDL顺序语句
2.4.1 赋值语句
2.4.2 转向控制语句
2.4.3 等待语句
2.4.4 空操作语句
2.4.5 断言语句
2.4.6 子程序调用语句
2.4.7 返回语句
2.5 VHDL并行语句
2.5.1 进程语句
2.5.2 块语句
2.5.3 并行信号赋值语句
2.5.4 元件例化语句
2.5.5 生成语句
2.6 VHDL的属性描述语句
2.6.1 数组的常用属性
2.6.2 数据类型的常用属性
2.6.3 信号属性函数
2.7 VHDL语言的描述风格
2.7.1 行为描述
2.7.2 数据流描述
2.7.3 结构描述
习题2

第3章 用VHDL程序实现常用逻辑电路
3.1 组合逻辑电路设计
3.1.1 基本门电路
3.1.2 译码器
3.1.3 编码器
3.1.4 7段码译码器
3.1.5 数据选择器
3.1.6 数值比较器
3.1.7 算术运算电路
3.1.8 三态门及总线缓冲器
3.2 时序逻辑电路设计
3.2.1 触发器
……
第4章 大规模可编程逻辑器件
第5章 EDA实验开发系统及应用
第6章 EDA技术实验
第7章 EDA技术综合应用及实训

前言/序言

《电子设计自动化：原理、方法与实践》 引言 在日新月异的电子信息领域，复杂集成电路的设计与制造正以前所未有的速度向前推进。从微小的传感器到高性能的处理器，电子产品的集成度越来越高，设计复杂度也呈指数级增长。传统的手工设计方法早已无法应对如此庞大的挑战。电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）技术应运而生，它是一系列软硬件工具的集合，用于辅助电子系统和集成电路的设计、验证、仿真、布局布线以及制造。EDA技术已经成为现代电子工程不可或缺的核心支撑，其发展水平直接关系到一个国家在信息技术产业的核心竞争力。 本书旨在深入浅出地介绍EDA技术的核心原理、关键方法以及实际应用，为电子信息类专业的学生、研究人员以及从事相关工作的工程师提供一本全面、系统且实用的参考。我们将从EDA技术的发展历程出发，逐步深入到其在数字集成电路设计、模拟集成电路设计、射频集成电路设计以及系统级设计等各个环节的应用，并结合当前前沿技术，展望EDA的未来发展趋势。 第一部分：EDA技术基础 第一章 EDA技术概述 本章将带领读者走进EDA技术的宏大世界。首先，我们将回顾EDA技术的发展历程，从早期手工绘制电路图到如今高度自动化的设计流程，梳理其演进的脉络和关键的里程碑。接着，我们将阐述EDA技术在现代电子产品开发中的核心作用和战略意义，解释为什么EDA是支撑电子信息产业发展的基石。 我们将详细介绍EDA工具链的构成，包括逻辑综合、静态时序分析、布局布线、物理验证、电路仿真等关键模块的功能和作用。理解这些工具如何协同工作，是掌握EDA技术的关键。此外，本章还将探讨EDA技术所面临的主要挑战，例如日益增长的设计复杂度、功耗和信号完整性问题、以及对更高性能和更低成本的需求，这些都驱动着EDA技术的不断创新。 第二章 硬件描述语言（HDL） 硬件描述语言是连接抽象设计意图与具体硬件实现的桥梁。本章将重点介绍两种主流的HDL：Verilog HDL和VHDL。我们将从基本语法、数据类型、运算符、结构语句等方面，系统介绍这两种语言的特性。通过丰富的实例，我们将演示如何使用HDL来描述数字电路的功能和结构，包括组合逻辑和时序逻辑的设计。 我们将深入讲解HDL在逻辑综合中的应用，即如何将HDL代码转化为门级网表。同时，也会强调HDL仿真在验证设计正确性方面的重要作用，介绍仿真器的工作原理和仿真流程。此外，本章还将探讨一些高级的HDL设计技巧，如参数化设计、层次化设计以及如何编写可综合和可仿真的HDL代码，为读者打下坚实的HDL编程基础。 第三章 EDA设计流程与工具 本章将全面梳理现代数字集成电路的典型EDA设计流程，并介绍贯穿其中的关键EDA工具。我们将从概念设计阶段的系统需求分析和架构设计开始，逐步过渡到RTL（Register Transfer Level）设计，再到逻辑综合、静态时序分析（STA）、布局布线（Place & Route）、物理验证（Physical Verification）等物理实现阶段。 我们将详细介绍各个流程环节所使用的代表性EDA工具，例如Synopsys的Design Compiler、Cadence的Genus/Innovus、以及Ansys的RedHawk等，并阐述它们各自在流程中的核心功能。读者将了解到如何利用这些工具将HDL代码转化为物理版图，并最终生成可用于制造的GDSII文件。本章还将涉及功耗分析、信号完整性分析等重要的设计考量，并介绍相关的EDA工具和方法。 第二部分：EDA在数字集成电路设计中的应用 第四章 逻辑综合 逻辑综合是EDA流程中的一个关键步骤，其核心是将高层次的RTL描述转化为低层次的门级网表。本章将深入探讨逻辑综合的原理和技术。我们将介绍综合的目标，如面积、时序和功耗的优化，以及多目标优化的权衡。 我们将详细讲解综合过程中常用的算法和技术，例如真值表方法、BDD（Binary Decision Diagram）方法、以及各种优化算法。读者将了解如何通过约束（constraints）来指导综合工具，例如时钟频率、输入输出延迟、以及面积和功耗的目标值。本章还将讨论可综合HDL代码的编写原则，以及如何避免编写不可综合的代码，以确保综合过程的顺利进行。 第五章 静态时序分析（STA） 随着集成电路速度的不断提升，时序的精确分析和控制变得至关重要。静态时序分析（STA）是一种不依赖于仿真向量的时序分析方法，能够在设计早期就发现潜在的时序问题。本章将详细介绍STA的原理、方法和应用。 我们将讲解STA的基本概念，如时钟、触发器、组合逻辑延迟、建立时间（setup time）和保持时间（hold time）等。我们将深入阐述STA引擎的工作原理，包括时序路径的划分、关键路径的识别以及时序报告的解读。读者将学习如何通过STA工具来检查设计是否满足时序要求，并了解如何根据STA报告进行设计优化，例如通过逻辑综合、布局布线等方式来改善时序。 第六章 布局布线（Place & Route） 布局布线是将逻辑网表中的逻辑门和触发器映射到芯片上的物理单元，并规划它们之间的布线连接。这是将逻辑设计转化为物理实现的最后一个关键步骤。本章将详细介绍布局布线的流程和关键技术。 我们将讲解布局（Placement）的目标，例如减小布线长度、均衡时钟偏斜（clock skew）以及优化功耗。接着，我们将介绍布线（Routing）的算法，包括全局布线和详细布线。读者将了解如何利用布局布线工具来完成物理实现，并学习如何处理布线拥塞、信号完整性问题以及功耗问题。本章还将探讨一些高级的布局布线技术，例如时钟树综合（Clock Tree Synthesis，CTS）和电源分配网络（Power Delivery Network，PDN）设计。 第七章 物理验证 物理验证是确保芯片设计符合制造规则和设计规格的关键环节，它能够检测出设计中的潜在制造缺陷和功能错误。本章将重点介绍物理验证的几个核心方面。 我们将详细讲解设计规则检查（Design Rule Checking，DRC），它用于检查版图是否满足半导体制造商的工艺规则。接着，我们将介绍版图与原理图一致性检查（Layout Versus Schematic，LVS），用于验证版图是否与原始电路原理图一致。此外，我们还将探讨寄生参数提取（Parasitic Extraction），它能够提取出物理版图中存在的寄生电阻和电容，这些寄生效应对电路的性能有着显著影响。读者将了解这些物理验证工具的作用，以及它们如何在设计流程中发挥至关重要的作用。 第三部分：EDA在其他领域及前沿应用 第八章 EDA在模拟与射频集成电路设计中的应用 除了数字集成电路，EDA技术在模拟和射频（RF）集成电路设计中同样扮演着不可或缺的角色。本章将聚焦于EDA在这些领域的应用。 对于模拟电路设计，我们将介绍SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等电路仿真器的重要性，以及如何使用它们进行模拟电路的性能分析和参数优化。我们将探讨布局布线在模拟电路设计中的独特性，例如对器件匹配、噪声耦合等问题的考虑。 在射频电路设计方面，我们将介绍微波电路仿真的方法，以及如何利用EDA工具进行电磁场分析。读者将了解EDA在天线设计、滤波器设计、功率放大器设计等RF关键模块中的应用，以及如何处理高频效应和阻抗匹配等问题。 第九章 系统级设计与软硬件协同 随着电子系统的复杂性不断提升，系统级设计（System-Level Design，SLD）成为必然趋势。本章将探讨EDA在系统级设计中的作用，以及软硬件协同设计（Hardware-Software Co-design）的概念。 我们将介绍系统级建模语言，如SystemC，以及如何使用它们来描述和仿真复杂的系统行为。读者将了解如何通过系统级建模来完成早期的架构探索和性能评估，并实现软硬件功能的划分。本章还将讨论软硬件接口的设计、协同仿真以及软件的移植和优化等问题，为读者展现EDA在构建复杂电子系统中的宏大图景。 第十章 EDA技术前沿与未来展望 在技术的飞速发展面前，EDA技术也在不断演进，以应对新的挑战和机遇。本章将对EDA技术的当前前沿进行探讨，并展望其未来发展趋势。 我们将关注人工智能（AI）和机器学习（ML）在EDA中的应用，例如如何利用AI来加速仿真、优化布局布线、以及实现更智能的设计探索。此外，我们还将探讨面向新兴工艺节点的EDA技术，如FinFET、GAAFET等三维晶体管的建模与验证，以及如何应对先进封装技术带来的设计挑战。 读者将了解到EDA在物联网（IoT）、5G通信、人工智能硬件加速器等热门领域的应用，以及未来EDA工具可能的发展方向，例如更强的自动化能力、更深入的设计协同、以及对绿色计算和可持续设计的支持。 结论 《电子设计自动化：原理、方法与实践》旨在为读者构建一个关于EDA技术的全面知识体系。从基础的硬件描述语言到复杂的逻辑综合、时序分析、物理实现，再到模拟射频设计和系统级应用，本书力求覆盖EDA技术的关键方面。我们希望通过本书的学习，读者能够深入理解EDA技术在现代电子工程中的重要地位，掌握相关的理论知识和实践技能，为未来的学习和职业生涯奠定坚实的基础，并在电子信息领域的创新发展中贡献自己的力量。EDA技术的发展永无止境，唯有不断学习和探索，方能在日新月异的科技浪潮中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

《EDA技术及其应用》这本书，最大的特点在于它“接地气”的实践导向。在学习过程中，我发现书中的很多例子都来自于实际的工程项目，例如一个简单的USB控制器设计，或者是一个SPI通信接口的实现。作者并没有回避其中的复杂性，而是将复杂的工程问题分解成一个个可以理解的模块，并提供了详细的设计思路和代码实现。更重要的是，书中很多章节都强调了EDA工具的使用技巧，比如如何有效地使用ISE、Quartus等开发软件进行项目管理、代码编写、仿真调试和硬件下载。这些实用的操作技巧，对于我们这些即将走向工作岗位的学生来说，简直是雪中送炭。我尤其喜欢关于时序约束和优化的章节，这部分内容直接关系到最终的硬件性能，作者的讲解深入浅出，让我受益匪浅。总的来说，这本书是一本兼具理论深度和工程实践价值的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

翻开《EDA技术及其应用》，首先吸引我的是它严谨的学术风格和深厚的理论功底。作者在讲解数字逻辑基础、时序逻辑、组合逻辑等核心概念时，逻辑清晰，论述严密，让我对EDA技术有了扎实的理论基础。特别是关于状态机的设计与实现，作者不仅讲解了不同类型状态机的特点，还深入分析了它们在实际应用中的优劣势，并提供了多种优化策略。书中的数学公式推导清晰，证明过程完整，对于我这种喜欢探究事物本质的读者来说，是极大的满足。而且，作者在引用参考文献和理论依据时都非常严谨，这使得整本书的学术可信度非常高。虽然有些内容对于初学者来说可能需要反复研读，但正是这种深度和广度，让这本书在电子信息类教材中脱颖而出，成为了一本能够伴随我整个学习生涯甚至职业生涯的参考书。

评分☆☆☆☆☆

阅读《EDA技术及其应用》的过程中，最让我惊喜的是它在“应用”部分的处理方式。不同于许多教材只停留在理论讲解，这本书非常有远见地将EDA技术与当下热门的电子信息领域紧密结合，比如 FPGA在嵌入式系统、数字信号处理、通信系统甚至人工智能加速器中的应用。我特别喜欢关于FPGA在图像处理加速方面的章节，它详细阐述了如何利用FPGA实现图像滤波、边缘检测等算法，并且提供了相应的Verilog代码和实现流程。通过学习这些内容，我不仅理解了EDA技术在高性能计算中的威力，也对未来职业发展有了更清晰的认识。书中还涉及了一些实际的开发板平台，并提供了相应的实验指导，这使得学习不再局限于书本，而是能够真正动手实践，将所学知识转化为解决实际问题的能力。这种“学以致用”的教学理念，让我觉得这本书的价值远超一本单纯的教科书，它更像是一份开启我职业生涯的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《EDA技术及其应用》的教材，我拿到手就翻看了目录，内容安排得很扎实，从基础概念到具体实现，循序渐进，非常适合我们这种初次接触EDA的读者。我印象比较深的是关于Verilog HDL和VHDL语言的部分，它不仅仅是枯燥的语法讲解，还穿插了大量的实际案例，比如计数器、状态机、ADC/DAC接口设计等等。这些例子都写得特别细致，从需求分析、模块划分，到代码编写、仿真验证，每一个环节都给出了清晰的步骤和解释。尤其是在介绍仿真方面，作者花了很大的篇幅讲解了如何编写测试平台、如何分析仿真波形，甚至还提到了一些调试技巧，这对于我们独立进行项目开发来说，是极其宝贵的经验。书中的图文并茂，很多电路图和时序图都画得很清晰，帮助我很快理解抽象的逻辑概念。虽然有些章节涉及的算法和理论会稍微有些深度，但作者的讲解方式让我感觉是在一位经验丰富的老师手把手地教导，一步步引导我克服难点。总的来说，这本书的内容覆盖面广，实用性强，理论与实践结合得很好，确实是一本难得的好教材。

评分☆☆☆☆☆

读完《EDA技术及其应用》，我最大的感受就是它的“全面性”和“系统性”。这本书的内容就像一个百科全书，几乎涵盖了EDA技术从入门到进阶的方方面面。从基础的逻辑门电路，到复杂的微处理器设计，再到先进的SoC集成，这本书都给出了详尽的介绍。它不仅仅关注某个单一的EDA工具或语言，而是从一个宏观的视角，讲解了整个EDA技术的发展脉络和应用场景。我尤其欣赏的是书中关于芯片设计流程的讲解，从需求定义、逻辑设计、物理设计，到流片生产，每一个环节都解释得非常到位，让我对现代集成电路设计有了整体的认识。这本书的结构安排也非常合理，每一章都承接上一章，形成了一个完整的知识体系。它就像一位经验丰富的引路人，带领我一步步探索EDA的广阔世界，让我不再感到迷茫。