電子設計自動化項目教程9787030273369 科學齣版社 舒偉紅 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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舒偉紅 著

圖書標籤:

• 電子設計自動化
• EDA
• Verilog
• FPGA
• 數字電路
• 項目實踐
• 教程
• 科學齣版社
• 舒偉紅
• 數字係統設計

店鋪： 悟元圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030273369

商品編碼：29338419334

圖書基本信息
圖書名稱	電子設計自動化項目教程
作者	舒偉紅
定價	29.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030273369
齣版日期
字數
頁碼
版次	1
裝幀
開本
商品重量	0.459Kg

內容簡介

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

電子設計自動化（EDA）項目實戰：從理論到實踐的深度探索 前言 在日新月異的電子信息時代，電子設計自動化（EDA）技術已成為現代集成電路設計不可或缺的核心驅動力。它不僅極大地提高瞭設計的效率與精度，更催生瞭無數前沿科技的誕生與發展。從消費電子産品的普及，到高性能計算芯片的突破，再到人工智能、物聯網等新興領域的蓬勃興起，EDA的身影無處不在，深刻地改變著我們的生活與工作方式。 本書旨在為廣大電子設計愛好者、在校學生及行業從業者提供一個係統、深入且極具實踐性的EDA項目學習平颱。我們跳齣瞭純粹理論的框架，著力於將抽象的EDA概念與生動的工程實踐緊密結閤。通過一係列精心設計的項目，讀者將有機會親手體驗從需求分析、架構設計、詳細設計、仿真驗證到最終物理實現的全流程，從而深刻理解EDA工具鏈的運作機製，掌握關鍵的設計與驗證方法。 我們堅信，真正的技術掌握源於動手實踐。因此，本書的編寫核心理念便是“學以緻用”，強調在實踐中學習、在學習中思考、在思考中創新。我們將力求以清晰易懂的語言，結閤詳實的圖文示例，引導讀者一步步攻剋設計難題，最終獨立完成具有一定復雜度的電子設計項目。 第一章：EDA技術概覽與項目選題 本章將帶領讀者全麵認識EDA技術的宏觀圖景。我們將從EDA的起源與發展曆程齣發，深入探討其在現代電子産業中的地位與作用。在此基礎上，我們會詳細介紹EDA工具鏈的核心組成部分，包括邏輯綜閤、靜態時序分析、物理設計、版圖設計、形式驗證等關鍵環節，並分析各類EDA工具的功能特點與應用場景。 隨後，我們將進入項目選題環節。考慮到不同讀者的背景和興趣，本章將提供一係列具有代錶性且難度循序漸進的項目方嚮，涵蓋數字邏輯設計、嵌入式係統硬件加速、FPGA應用開發等多個熱門領域。例如，我們將探討設計一個簡單的RISC-V處理器核心，實現一個高效的圖像處理模塊，抑或是構建一個具備網絡通信功能的嵌入式硬件平颱。我們會對每個項目的前景、技術難點、所需軟硬件資源以及預期成果進行詳細分析，幫助讀者根據自身情況做齣最優選擇。 第二章：設計環境搭建與基礎工具實踐 項目的成功落地離不開穩定高效的設計環境。本章將聚焦於EDA項目開發所需的基礎軟硬件環境的搭建。我們將詳細指導讀者安裝與配置主流的EDA工具套件，例如Synopsys、Cadence、Mentor Graphics等提供的商業EDA工具，以及Vivado、Quartus等FPGA廠商提供的集成開發環境。同時，我們也將介紹一些開源的EDA工具，如Yosys、OpenROAD等，並探討其在特定項目中的優勢。 在此基礎上，我們將從最基礎的HDL（Hardware Description Language）語言入手，對Verilog和VHDL進行係統性的講解。我們將通過大量實例，演示如何使用HDL描述數字電路的功能，包括組閤邏輯和時序邏輯的實現。讀者將學習如何編寫可綜閤的HDL代碼，理解其與實際硬件電路的對應關係。 隨後，本章將深入講解EDA設計流程中的第一個關鍵環節——仿真。我們將介紹行為級仿真、門級仿真等不同仿真模式的特點與應用。讀者將學習如何使用仿真工具（如ModelSim、QuestaSim、Verilator等）編寫測試激勵（testbench），對HDL代碼進行功能驗證，發現並修復邏輯錯誤。掌握高效的仿真技巧是保證後續設計順利進行的基礎。 第三章：邏輯綜閤與時序約束 當HDL代碼的功能得到仿真驗證後，下一步便是邏輯綜閤，即將抽象的HDL描述轉換為門級網錶。本章將深入探討邏輯綜閤的原理與實踐。我們將介紹邏輯綜閤的目標，包括麵積、速度和功耗的優化，以及綜閤工具如何實現這些目標。讀者將學習如何編寫高質量的HDL代碼，以利於綜閤工具生成高效的網錶。 更重要的是，本章將詳細講解時序約束（timing constraints）的重要性。在數字電路設計中，時序約束是指導綜閤工具優化電路性能的關鍵。我們將介紹時鍾定義、輸入輸齣延時約束、僞路徑等概念，並通過實例演示如何編寫和應用XDC（Xilinx Design Constraints）或SDC（Synopsys Design Constraints）文件。讀者將學會如何分析綜閤後的時序報告，理解時序違例（timing violations）産生的原因，並掌握通過修改HDL代碼或時序約束來解決這些問題的策略。 第四章：靜態時序分析（STA）與性能優化 邏輯綜閤完成後，靜態時序分析（STA）成為驗證設計時序性能的必要手段。本章將對STA進行深度剖析。我們將詳細介紹STA的基本原理，包括時鍾域（clock domain）分析、建立時間（setup time）與保持時間（hold time）裕度計算、時序路徑（timing paths）分析等。 讀者將學習如何使用STA工具（如PrimeTime、Tempus等）生成詳細的時序報告，解讀其中的關鍵信息。我們將重點講解如何識彆和分析各種時序違例，例如建立時間違例（setup violation）和保持時間違例（hold violation），以及如何診斷其根源。 本章的重頭戲將是時序優化技術的實踐。我們將指導讀者通過多種手段來改善電路的時序性能，包括： HDL代碼優化： 調整代碼結構，減少組閤邏輯深度，避免流水綫（pipeline）破壞等。 綜閤約束優化： 精細化時序約束，引導綜閤工具進行更有效的優化。 物理設計優化： 在布局布綫階段，通過調整布局、布綫策略來改善時序。 功耗與性能的權衡： 在實際項目中，常常需要在性能和功耗之間做齣權衡，本章將探討相關的策略。 第五章：物理設計流程與版圖生成 數字集成電路的最終實現需要經過物理設計，即將門級網錶轉換為可製造的物理版圖。本章將詳細介紹物理設計的完整流程。我們將從布局（placement）開始，講解如何將邏輯門高效地放置在芯片的可用區域，以及布局對時序、功耗和可製造性的影響。 隨後，我們將深入講解布綫（routing）環節。我們將介紹單層布綫、多層布綫等技術，以及布綫長度、擁塞（congestion）等問題。讀者將學習如何使用物理設計工具（如ICC2、Innovus等）進行布局布綫，並理解這些過程對電路性能的影響。 本章還將介紹版圖設計（layout design）的基本概念，包括標準單元（standard cell）、宏單元（macro cell）、IO單元等。我們將展示如何使用版圖編輯器（如Virtuoso）進行簡單的版圖繪製和檢查，以及版圖規則檢查（DRC）和版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）的重要性。 第六章：形式驗證與可靠性保障 在復雜的數字電路設計中，傳統的仿真驗證方法可能難以覆蓋所有的功能和異常情況。本章將介紹形式驗證（formal verification）這一強大的技術，它能夠通過數學方法證明電路的正確性，無需生成大量的測試嚮量。 我們將重點介紹等價性檢查（equivalence checking）和模型檢驗（model checking）等形式驗證的技術。讀者將學習如何使用形式驗證工具（如Conformity, Questa Formal等）來驗證不同設計階段（如RTL到網錶）的功能一緻性，以及檢查是否存在死鎖（deadlock）或不安全狀態等問題。 此外，本章還將探討設計中的可靠性保障問題，包括時鍾域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）的檢測與處理、異步復位（asynchronous reset）的設計規範、以及電源完整性（power integrity）和信號完整性（signal integrity）的基本概念。 第七章：FPGA項目實戰：從SoC到應用 本章將聚焦於FPGA（Field-Programmable Gate Array）平颱上的項目實踐。FPGA因其靈活性、可重構性和快速原型開發能力，已成為許多嵌入式係統和加速器設計的重要選擇。 我們將從FPGA的基本架構齣發，介紹其可編程邏輯單元（LUT, Flip-flop）、可編程互連資源以及DSP模塊、BRAM等硬核IP。然後，我們將以一個具體的FPGA項目為例，例如一個簡單的基於FPGA的片上係統（SoC），來演示整個設計流程。 項目內容將包括： CPU軟核或硬核的集成： 如何將一個CPU軟核（如MicroBlaze, Nios II）或硬核集成到FPGA設計中。 外設接口的設計與連接： 實現UART、SPI、I2C等常用通信接口，並將其連接到CPU。 用戶自定義邏輯模塊的開發： 例如，實現一個簡單的圖像濾波器，或是一個數據加密/解密模塊。 基於IP核的設計： 利用FPGA廠商提供的IP核（如DDR控製器、PCIe控製器）來加速開發。 綜閤、實現與下載： 使用FPGA廠商的開發工具（如Vivado, Quartus）完成從RTL到比特流文件的生成，並將程序下載到FPGA闆上進行硬件驗證。 嵌入式軟件開發： 學習如何在FPGA平颱上進行嵌入式軟件的開發，與硬件協同工作。 第八章：高級EDA技術與未來趨勢 隨著集成電路設計的復雜度和集成度的不斷攀升，EDA技術也在不斷演進。本章將對一些高級EDA技術進行介紹，並展望EDA領域的未來發展趨勢。 我們將探討： 機器學習在EDA中的應用： 如何利用機器學習技術來加速設計流程，優化設計結果，例如在布局布綫、功耗預測等方麵。 異構計算與多核處理器設計： 針對現代多核處理器和加速器，EDA工具鏈如何支持更復雜的設計與驗證。 高層綜閤（High-Level Synthesis, HLS）： 從C/C++等高級語言直接生成RTL代碼，進一步提高設計效率。 先進工藝下的EDA挑戰： 探討納米級工藝帶來的新的設計和驗證挑戰，如量子效應、功耗密度等。 EDA工具鏈的智能化與自動化： 未來的EDA工具將更加智能化，能夠自主完成更多設計任務。 Chiplet與Chip-to-Chip互連技術： EDA如何支持模塊化設計和先進的封裝技術。 第九章：項目案例分析與深入探討 在本章中，我們將對書中提到的項目進行更深入的案例分析。我們將詳細拆解一個或兩個具有代錶性的復雜項目，例如一個簡單的RISC-V處理器核心或者一個高性能的網絡包處理模塊。 我們將追溯其完整的生命周期，從最初的需求定義、架構選擇，到詳細的HDL編碼、約束文件的編寫，再到綜閤、STA、物理設計和驗證的每一個細節。我們將重點分析在項目過程中遇到的典型問題，以及如何運用本書所學到的技術來解決這些問題。 此外，本章還將提供一些進階的實踐建議，例如如何進行更有效的代碼復用、如何構建可擴展的設計平颱、以及如何與團隊成員協作完成大型EDA項目。 結語 電子設計自動化是一門博大精深的學科，也是一項充滿挑戰與樂趣的工程實踐。本書通過理論與實踐相結閤的方式，力求為讀者提供一個堅實的學習起點。我們希望讀者在完成本書的學習後，不僅能夠熟練掌握EDA工具的使用，更重要的是能夠培養起獨立解決復雜電子設計問題的能力，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。 EDA技術的進步是推動電子信息産業發展的核心動力。我們鼓勵讀者在掌握基本技能的基礎上，不斷探索新的技術領域，勇於創新，為電子技術的進步貢獻自己的力量。願本書能成為您在EDA探索之旅中的良師益友，助您在電子設計的世界裏揚帆遠航！

評分☆☆☆☆☆

這本書在知識體係的構建上錶現齣瞭極強的係統性和前瞻性。它不僅僅是針對某一個軟件工具的使用說明，而是構建瞭一個完整的電子設計流程的認知框架。作者非常注重“為什麼”而不是僅僅停留在“怎麼做”，這對於培養真正的設計思維至關重要。我發現，讀完這本書後，我對自己過去在項目中所做的某些決策進行瞭反思，並認識到瞭其中可能存在的優化空間。這種能讓人提升認知格局的能力，是很多同類書籍所欠缺的。它提供的不僅僅是一套操作步驟，更是一套解決問題的思維範式，這套範式在麵對未來可能齣現的全新工具和技術時，依然具有很強的遷移性和生命力。這本書的價值，已經超越瞭一本普通的教程，更像是一份指引未來技術發展方嚮的參考指南。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的敘事節奏把握得相當到位，它不像一些技術文檔那樣枯燥乏味，而是巧妙地融入瞭一種引導式的講解方式。作者似乎非常理解初學者在麵對復雜工程問題時的睏惑點，總能在關鍵的轉摺處設置小小的“啓發點”，讓你在不知不覺中領悟瞭深層的原理。這種敘述方式讓整個學習過程變得像是一場循序漸進的探險，而不是被動地接受知識灌輸。每一個章節的過渡都非常自然流暢，前一個知識點為後一個知識點打下瞭堅實的基礎，讀起來毫無割裂感。有時候，我會停下來，迴顧前文，會發現之前看似隨意的幾句話，其實是為後續更高級的內容埋下的伏筆，這種精妙的結構設計，讓人不得不佩服作者深厚的功底和嚴密的邏輯思維。它真正做到瞭“潤物細無聲”，讓抽象的理論變得可觸摸、可理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都超齣瞭我的預期，它並沒有停留在基礎概念的簡單羅列上，而是深入到瞭行業前沿的一些實踐操作層麵。很多我原本以為需要查閱大量官方手冊纔能搞懂的細節，在這本書裏都有非常細緻的剖析，而且往往還附帶著作者多年實踐中總結齣來的“獨門訣竅”或“避坑指南”。這種實戰性的內容占比很高，讀完後感覺自己的知識體係不再是空中樓閣，而是有瞭可以落地的堅實地基。特彆是對於那些想要從理論走嚮實際應用的人來說，這本書簡直就是一本量身定製的“實戰手冊”。它強迫你不僅僅是“知道”某個技術，而是要“學會如何使用”它來解決真實世界中的工程挑戰，這種注重“做中學”的理念，纔是技術書籍最寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是一絕，拿到手的時候就感覺沉甸甸的，紙張的質感非常細膩，翻閱起來有一種愉悅的手感。封麵設計簡潔大氣，色彩搭配沉穩而不失活力，一看就是精心打磨過的作品。我尤其欣賞它在細節處理上的用心，比如書脊的燙金字體，在光綫下摺射齣低調而高貴的光芒，這對於一本技術類書籍來說，能做到如此精緻的實體呈現，實屬難得。內頁的排版布局也極其考究，字體大小、行距、段落間距都把握得恰到好處，長時間閱讀也不會感到視覺疲勞。清晰的圖錶和高質量的插圖穿插得當，即便是復雜的概念，也能通過視覺化的方式得到直觀的解釋。這種對書籍物理形態的重視，讓我覺得作者和齣版社對內容的尊重，也極大地提升瞭我的閱讀體驗。這不僅僅是一本工具書，更像是一件值得收藏的工藝品，擺在書架上都覺得賞心悅目，讓人忍不住想經常拿起來翻閱，感受那種紙墨的芬芳和厚重的知識感。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗上來說，這本書的語言風格非常鮮明，帶著一種資深工程師特有的那種嚴謹、精準，但又絕不乏味的熱情。作者在闡述復雜概念時，會適當地使用一些生活化的比喻來類比那些晦澀難懂的電子學原理，使得即便是我這種非科班齣身的讀者，也能快速建立起感性的認識。行文之間，那種對技術的熱愛和對讀者負責任的態度是呼之欲齣的，感覺就像是有一位經驗豐富的前輩在旁邊手把手地耐心指導你。這種人情味的錶達，極大地拉近瞭作者與讀者之間的距離，讓閱讀過程充滿瞭互動感和親切感，不再是冷冰冰的文字堆砌。讀著讀著，甚至會産生一種“原來可以這麼想問題”的頓悟感，受益匪淺。