EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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周振超，馮暖 編

圖書標籤:

• EDA技術
• 電子設計自動化
• 集成電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 電子信息專業教材

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302384359

版次：1

商品編碼：11609560

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 全國普通高校電子信息類專業規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：218

字數：388000

正文語種：中文

編輯推薦

　　EDA技術正朝著功能多樣化、體積小型化、功耗最低化的方嚮迅速發展，在電子信息、通信、自動控製及計算機應用等領域的重要性日益突齣。
　　《EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材》根據不斷發展的EDA技術以及編者多年的教學經驗和工程實踐，吸取多方經驗的基礎上編寫完成的。
　　《EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材》內容新穎、重點突齣、講解精練、強化實踐，結閤案例化教學的優點，引入瞭大量的實例，盡量做到用理論指導電子設計實踐，用設計實例驗證理論技術，實現瞭理論與實踐的有機結閤。
　　《EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材》提供瞭10個基本實驗和9A1綜閤實訓案例，有助於讀者進一步掌握數字係統的EDA設計方法，為復雜係統的設計打下堅實的基礎。

內容簡介

　　《EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材》從教學和應用的角度齣發，以培養學生的設計和應用開發能力為主綫，係統地介紹EDA（Electronic Design Automation）技術概述、硬件描述語言VHDI。、可編程邏輯器件、實驗開發係統、EDA技術實驗和工程中典型的綜閤設計實例，有助於讀者比較全麵地掌握使用EDA技術設計係統的方法，為今後從事相關領域工作打下良好基礎。
　　《EDA技術及其應用/全國普通高校電子信息類專業規劃教材》引人大量典型實例，取材廣泛，從難度上分為驗證型、設計型和綜閤型3種類型，內容豐富、循序漸進、由淺人深，可以更好地幫助讀者分層次使用和掌握EDA技術。
　　本書可作為高等院校電子信息、自動化、通信工程、測控、電氣工程和計算機等相關專業的教材或參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 EDA技術概述
1.1 EDA技術的概念及其發展
1.1.1 EDA技術的概念
1.1.2 EDA技術的發展史
1.1.3 EDA技術的發展趨勢
1.2 EDA技術的知識體係
1.3 EDA技術的特點
1.3.1 EDA技術的設計方法
1.3.2 EDA技術的開發流程
1.4 EDA技術的應用
習題1

第2章 VHDL設計基礎
2.1 VHDL概述
2.1.1 常用硬件描述語言
2.1.2 VHDL的概況
2.1.3 VHDL的特點
2.2 VHDL程序基本結構
2.2.1 VHDL程序框架
2.2.2 VHDL程序設計約定
2.2.3 實體
2.2.4 結構體
2.2.5 庫
2.2.6 程序包
2.2.7 配置
2.3 VHDL語言要素
2.3.1 VHDL的文字規則
2.3.2 VHDL數據對象
2.3.3 VHDL數據類型
2.3.4 VHDL運算操作符
2.4 VHDL順序語句
2.4.1 賦值語句
2.4.2 轉嚮控製語句
2.4.3 等待語句
2.4.4 空操作語句
2.4.5 斷言語句
2.4.6 子程序調用語句
2.4.7 返迴語句
2.5 VHDL並行語句
2.5.1 進程語句
2.5.2 塊語句
2.5.3 並行信號賦值語句
2.5.4 元件例化語句
2.5.5 生成語句
2.6 VHDL的屬性描述語句
2.6.1 數組的常用屬性
2.6.2 數據類型的常用屬性
2.6.3 信號屬性函數
2.7 VHDL語言的描述風格
2.7.1 行為描述
2.7.2 數據流描述
2.7.3 結構描述
習題2

第3章 用VHDL程序實現常用邏輯電路
3.1 組閤邏輯電路設計
3.1.1 基本門電路
3.1.2 譯碼器
3.1.3 編碼器
3.1.4 7段碼譯碼器
3.1.5 數據選擇器
3.1.6 數值比較器
3.1.7 算術運算電路
3.1.8 三態門及總綫緩衝器
3.2 時序邏輯電路設計
3.2.1 觸發器
……
第4章 大規模可編程邏輯器件
第5章 EDA實驗開發係統及應用
第6章 EDA技術實驗
第7章 EDA技術綜閤應用及實訓

前言/序言

《電子設計自動化：原理、方法與實踐》 引言 在日新月異的電子信息領域，復雜集成電路的設計與製造正以前所未有的速度嚮前推進。從微小的傳感器到高性能的處理器，電子産品的集成度越來越高，設計復雜度也呈指數級增長。傳統的手工設計方法早已無法應對如此龐大的挑戰。電子設計自動化（Electronic Design Automation，簡稱EDA）技術應運而生，它是一係列軟硬件工具的集閤，用於輔助電子係統和集成電路的設計、驗證、仿真、布局布綫以及製造。EDA技術已經成為現代電子工程不可或缺的核心支撐，其發展水平直接關係到一個國傢在信息技術産業的核心競爭力。 本書旨在深入淺齣地介紹EDA技術的核心原理、關鍵方法以及實際應用，為電子信息類專業的學生、研究人員以及從事相關工作的工程師提供一本全麵、係統且實用的參考。我們將從EDA技術的發展曆程齣發，逐步深入到其在數字集成電路設計、模擬集成電路設計、射頻集成電路設計以及係統級設計等各個環節的應用，並結閤當前前沿技術，展望EDA的未來發展趨勢。 第一部分：EDA技術基礎 第一章 EDA技術概述 本章將帶領讀者走進EDA技術的宏大世界。首先，我們將迴顧EDA技術的發展曆程，從早期手工繪製電路圖到如今高度自動化的設計流程，梳理其演進的脈絡和關鍵的裏程碑。接著，我們將闡述EDA技術在現代電子産品開發中的核心作用和戰略意義，解釋為什麼EDA是支撐電子信息産業發展的基石。 我們將詳細介紹EDA工具鏈的構成，包括邏輯綜閤、靜態時序分析、布局布綫、物理驗證、電路仿真等關鍵模塊的功能和作用。理解這些工具如何協同工作，是掌握EDA技術的關鍵。此外，本章還將探討EDA技術所麵臨的主要挑戰，例如日益增長的設計復雜度、功耗和信號完整性問題、以及對更高性能和更低成本的需求，這些都驅動著EDA技術的不斷創新。 第二章 硬件描述語言（HDL） 硬件描述語言是連接抽象設計意圖與具體硬件實現的橋梁。本章將重點介紹兩種主流的HDL：Verilog HDL和VHDL。我們將從基本語法、數據類型、運算符、結構語句等方麵，係統介紹這兩種語言的特性。通過豐富的實例，我們將演示如何使用HDL來描述數字電路的功能和結構，包括組閤邏輯和時序邏輯的設計。 我們將深入講解HDL在邏輯綜閤中的應用，即如何將HDL代碼轉化為門級網錶。同時，也會強調HDL仿真在驗證設計正確性方麵的重要作用，介紹仿真器的工作原理和仿真流程。此外，本章還將探討一些高級的HDL設計技巧，如參數化設計、層次化設計以及如何編寫可綜閤和可仿真的HDL代碼，為讀者打下堅實的HDL編程基礎。 第三章 EDA設計流程與工具 本章將全麵梳理現代數字集成電路的典型EDA設計流程，並介紹貫穿其中的關鍵EDA工具。我們將從概念設計階段的係統需求分析和架構設計開始，逐步過渡到RTL（Register Transfer Level）設計，再到邏輯綜閤、靜態時序分析（STA）、布局布綫（Place & Route）、物理驗證（Physical Verification）等物理實現階段。 我們將詳細介紹各個流程環節所使用的代錶性EDA工具，例如Synopsys的Design Compiler、Cadence的Genus/Innovus、以及Ansys的RedHawk等，並闡述它們各自在流程中的核心功能。讀者將瞭解到如何利用這些工具將HDL代碼轉化為物理版圖，並最終生成可用於製造的GDSII文件。本章還將涉及功耗分析、信號完整性分析等重要的設計考量，並介紹相關的EDA工具和方法。 第二部分：EDA在數字集成電路設計中的應用 第四章 邏輯綜閤 邏輯綜閤是EDA流程中的一個關鍵步驟，其核心是將高層次的RTL描述轉化為低層次的門級網錶。本章將深入探討邏輯綜閤的原理和技術。我們將介紹綜閤的目標，如麵積、時序和功耗的優化，以及多目標優化的權衡。 我們將詳細講解綜閤過程中常用的算法和技術，例如真值錶方法、BDD（Binary Decision Diagram）方法、以及各種優化算法。讀者將瞭解如何通過約束（constraints）來指導綜閤工具，例如時鍾頻率、輸入輸齣延遲、以及麵積和功耗的目標值。本章還將討論可綜閤HDL代碼的編寫原則，以及如何避免編寫不可綜閤的代碼，以確保綜閤過程的順利進行。 第五章 靜態時序分析（STA） 隨著集成電路速度的不斷提升，時序的精確分析和控製變得至關重要。靜態時序分析（STA）是一種不依賴於仿真嚮量的時序分析方法，能夠在設計早期就發現潛在的時序問題。本章將詳細介紹STA的原理、方法和應用。 我們將講解STA的基本概念，如時鍾、觸發器、組閤邏輯延遲、建立時間（setup time）和保持時間（hold time）等。我們將深入闡述STA引擎的工作原理，包括時序路徑的劃分、關鍵路徑的識彆以及時序報告的解讀。讀者將學習如何通過STA工具來檢查設計是否滿足時序要求，並瞭解如何根據STA報告進行設計優化，例如通過邏輯綜閤、布局布綫等方式來改善時序。 第六章 布局布綫（Place & Route） 布局布綫是將邏輯網錶中的邏輯門和觸發器映射到芯片上的物理單元，並規劃它們之間的布綫連接。這是將邏輯設計轉化為物理實現的最後一個關鍵步驟。本章將詳細介紹布局布綫的流程和關鍵技術。 我們將講解布局（Placement）的目標，例如減小布綫長度、均衡時鍾偏斜（clock skew）以及優化功耗。接著，我們將介紹布綫（Routing）的算法，包括全局布綫和詳細布綫。讀者將瞭解如何利用布局布綫工具來完成物理實現，並學習如何處理布綫擁塞、信號完整性問題以及功耗問題。本章還將探討一些高級的布局布綫技術，例如時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis，CTS）和電源分配網絡（Power Delivery Network，PDN）設計。 第七章 物理驗證 物理驗證是確保芯片設計符閤製造規則和設計規格的關鍵環節，它能夠檢測齣設計中的潛在製造缺陷和功能錯誤。本章將重點介紹物理驗證的幾個核心方麵。 我們將詳細講解設計規則檢查（Design Rule Checking，DRC），它用於檢查版圖是否滿足半導體製造商的工藝規則。接著，我們將介紹版圖與原理圖一緻性檢查（Layout Versus Schematic，LVS），用於驗證版圖是否與原始電路原理圖一緻。此外，我們還將探討寄生參數提取（Parasitic Extraction），它能夠提取齣物理版圖中存在的寄生電阻和電容，這些寄生效應對電路的性能有著顯著影響。讀者將瞭解這些物理驗證工具的作用，以及它們如何在設計流程中發揮至關重要的作用。 第三部分：EDA在其他領域及前沿應用 第八章 EDA在模擬與射頻集成電路設計中的應用 除瞭數字集成電路，EDA技術在模擬和射頻（RF）集成電路設計中同樣扮演著不可或缺的角色。本章將聚焦於EDA在這些領域的應用。 對於模擬電路設計，我們將介紹SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等電路仿真器的重要性，以及如何使用它們進行模擬電路的性能分析和參數優化。我們將探討布局布綫在模擬電路設計中的獨特性，例如對器件匹配、噪聲耦閤等問題的考慮。 在射頻電路設計方麵，我們將介紹微波電路仿真的方法，以及如何利用EDA工具進行電磁場分析。讀者將瞭解EDA在天綫設計、濾波器設計、功率放大器設計等RF關鍵模塊中的應用，以及如何處理高頻效應和阻抗匹配等問題。 第九章 係統級設計與軟硬件協同 隨著電子係統的復雜性不斷提升，係統級設計（System-Level Design，SLD）成為必然趨勢。本章將探討EDA在係統級設計中的作用，以及軟硬件協同設計（Hardware-Software Co-design）的概念。 我們將介紹係統級建模語言，如SystemC，以及如何使用它們來描述和仿真復雜的係統行為。讀者將瞭解如何通過係統級建模來完成早期的架構探索和性能評估，並實現軟硬件功能的劃分。本章還將討論軟硬件接口的設計、協同仿真以及軟件的移植和優化等問題，為讀者展現EDA在構建復雜電子係統中的宏大圖景。 第十章 EDA技術前沿與未來展望 在技術的飛速發展麵前，EDA技術也在不斷演進，以應對新的挑戰和機遇。本章將對EDA技術的當前前沿進行探討，並展望其未來發展趨勢。 我們將關注人工智能（AI）和機器學習（ML）在EDA中的應用，例如如何利用AI來加速仿真、優化布局布綫、以及實現更智能的設計探索。此外，我們還將探討麵嚮新興工藝節點的EDA技術，如FinFET、GAAFET等三維晶體管的建模與驗證，以及如何應對先進封裝技術帶來的設計挑戰。 讀者將瞭解到EDA在物聯網（IoT）、5G通信、人工智能硬件加速器等熱門領域的應用，以及未來EDA工具可能的發展方嚮，例如更強的自動化能力、更深入的設計協同、以及對綠色計算和可持續設計的支持。 結論 《電子設計自動化：原理、方法與實踐》旨在為讀者構建一個關於EDA技術的全麵知識體係。從基礎的硬件描述語言到復雜的邏輯綜閤、時序分析、物理實現，再到模擬射頻設計和係統級應用，本書力求覆蓋EDA技術的關鍵方麵。我們希望通過本書的學習，讀者能夠深入理解EDA技術在現代電子工程中的重要地位，掌握相關的理論知識和實踐技能，為未來的學習和職業生涯奠定堅實的基礎，並在電子信息領域的創新發展中貢獻自己的力量。EDA技術的發展永無止境，唯有不斷學習和探索，方能在日新月異的科技浪潮中乘風破浪。

評分☆☆☆☆☆

翻開《EDA技術及其應用》，首先吸引我的是它嚴謹的學術風格和深厚的理論功底。作者在講解數字邏輯基礎、時序邏輯、組閤邏輯等核心概念時，邏輯清晰，論述嚴密，讓我對EDA技術有瞭紮實的理論基礎。特彆是關於狀態機的設計與實現，作者不僅講解瞭不同類型狀態機的特點，還深入分析瞭它們在實際應用中的優劣勢，並提供瞭多種優化策略。書中的數學公式推導清晰，證明過程完整，對於我這種喜歡探究事物本質的讀者來說，是極大的滿足。而且，作者在引用參考文獻和理論依據時都非常嚴謹，這使得整本書的學術可信度非常高。雖然有些內容對於初學者來說可能需要反復研讀，但正是這種深度和廣度，讓這本書在電子信息類教材中脫穎而齣，成為瞭一本能夠伴隨我整個學習生涯甚至職業生涯的參考書。

評分☆☆☆☆☆

《EDA技術及其應用》這本書，最大的特點在於它“接地氣”的實踐導嚮。在學習過程中，我發現書中的很多例子都來自於實際的工程項目，例如一個簡單的USB控製器設計，或者是一個SPI通信接口的實現。作者並沒有迴避其中的復雜性，而是將復雜的工程問題分解成一個個可以理解的模塊，並提供瞭詳細的設計思路和代碼實現。更重要的是，書中很多章節都強調瞭EDA工具的使用技巧，比如如何有效地使用ISE、Quartus等開發軟件進行項目管理、代碼編寫、仿真調試和硬件下載。這些實用的操作技巧，對於我們這些即將走嚮工作崗位的學生來說，簡直是雪中送炭。我尤其喜歡關於時序約束和優化的章節，這部分內容直接關係到最終的硬件性能，作者的講解深入淺齣，讓我受益匪淺。總的來說，這本書是一本兼具理論深度和工程實踐價值的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《EDA技術及其應用》的過程中，最讓我驚喜的是它在“應用”部分的處理方式。不同於許多教材隻停留在理論講解，這本書非常有遠見地將EDA技術與當下熱門的電子信息領域緊密結閤，比如 FPGA在嵌入式係統、數字信號處理、通信係統甚至人工智能加速器中的應用。我特彆喜歡關於FPGA在圖像處理加速方麵的章節，它詳細闡述瞭如何利用FPGA實現圖像濾波、邊緣檢測等算法，並且提供瞭相應的Verilog代碼和實現流程。通過學習這些內容，我不僅理解瞭EDA技術在高性能計算中的威力，也對未來職業發展有瞭更清晰的認識。書中還涉及瞭一些實際的開發闆平颱，並提供瞭相應的實驗指導，這使得學習不再局限於書本，而是能夠真正動手實踐，將所學知識轉化為解決實際問題的能力。這種“學以緻用”的教學理念，讓我覺得這本書的價值遠超一本單純的教科書，它更像是一份開啓我職業生涯的指南。

評分☆☆☆☆☆

讀完《EDA技術及其應用》，我最大的感受就是它的“全麵性”和“係統性”。這本書的內容就像一個百科全書，幾乎涵蓋瞭EDA技術從入門到進階的方方麵麵。從基礎的邏輯門電路，到復雜的微處理器設計，再到先進的SoC集成，這本書都給齣瞭詳盡的介紹。它不僅僅關注某個單一的EDA工具或語言，而是從一個宏觀的視角，講解瞭整個EDA技術的發展脈絡和應用場景。我尤其欣賞的是書中關於芯片設計流程的講解，從需求定義、邏輯設計、物理設計，到流片生産，每一個環節都解釋得非常到位，讓我對現代集成電路設計有瞭整體的認識。這本書的結構安排也非常閤理，每一章都承接上一章，形成瞭一個完整的知識體係。它就像一位經驗豐富的引路人，帶領我一步步探索EDA的廣闊世界，讓我不再感到迷茫。

評分☆☆☆☆☆

這本《EDA技術及其應用》的教材，我拿到手就翻看瞭目錄，內容安排得很紮實，從基礎概念到具體實現，循序漸進，非常適閤我們這種初次接觸EDA的讀者。我印象比較深的是關於Verilog HDL和VHDL語言的部分，它不僅僅是枯燥的語法講解，還穿插瞭大量的實際案例，比如計數器、狀態機、ADC/DAC接口設計等等。這些例子都寫得特彆細緻，從需求分析、模塊劃分，到代碼編寫、仿真驗證，每一個環節都給齣瞭清晰的步驟和解釋。尤其是在介紹仿真方麵，作者花瞭很大的篇幅講解瞭如何編寫測試平颱、如何分析仿真波形，甚至還提到瞭一些調試技巧，這對於我們獨立進行項目開發來說，是極其寶貴的經驗。書中的圖文並茂，很多電路圖和時序圖都畫得很清晰，幫助我很快理解抽象的邏輯概念。雖然有些章節涉及的算法和理論會稍微有些深度，但作者的講解方式讓我感覺是在一位經驗豐富的老師手把手地教導，一步步引導我剋服難點。總的來說，這本書的內容覆蓋麵廣，實用性強，理論與實踐結閤得很好，確實是一本難得的好教材。