基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121341120

商品编码：29761374845

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计
作者：	深圳市英达维诺电路科技有限公司
定价：	79.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：	2018-05-01
ISBN：	9787121341120
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	16开

内容简介

本书以Cadence公司目前的主流版本Allegro16.6工具为基础，详细介绍了基于FPGA的高速板卡PCB设计的整个流程。其中的设计方法和设计技巧更是结合了笔者多年的设计经验。全书共18章，主要内容除了介绍软件的一些基本作和技巧外，还包括高速PCB设计的精华内容，如层叠阻抗设计、高速串行信号的处理、射频信号的PCB设计、PCIe的基础知识及其金手指的设计要求，是在规则设置方面结合案例做了具体的分析和讲解。本书结合具体的案例展开，其内容旨在告诉读者如何去做项目，每个流程阶段的设计方法是怎样的，哪些东西该引起我们的注意和重视，一些重要的模块该如何去处理等。结合实际的案例，配合大量的图表示意，并配备实际作视频，力图针对该板卡案例，以*直接、简单的方式，让读者更快地掌握其中的设计方法和技巧，因此实用性和专业性强。书中的技术问题及后期推出的一系列增值视频，会通过论坛（www.dodopcb.com)进行交流和公布，读者可交流与下载。

目录

目录 1.1 OrCAD导出Allegro网表 1.2 Allegro 导入OrCAD网表前的准备 1.3 Allegro导入OrCAD网表 1.4 放置元器件 1.5 OrCAD导出Allegro网表常见错误解决方法 1.5.1 位号重复 1.5.2 未分配封装 1.5.3 同一个Symbol中出现Pin Number重复 1.5.4 同一个Symbol中出现Pin Name重复 1.5.5 封装名包含非法字符 1.5.6 元器件缺少Pin Number 1.6 Allegro导入OrCAD网表常见错误解决方法 1.6.1 导入的路径没有文件 1.6.2 找不到元器件封装 1.6.3 缺少封装焊盘 1.6.4 网表与封装引脚号不匹配 第2章 LP Wizard和Allegro创建封装 2.1 LP Wizard的安装和启动 2.2 LP Wizard软件设置 2.3 Allegro软件设置 2.4 运用LP Wizard制作SOP8封装 2.5 运用LP Wizard制作QFN封装 2.6 运用LP Wizard制作BGA封装 2.7 运用LP Wizard制作Header封装 2.8 Allegro元件封装制作流程 2.9 导出元件库 2.10 PCB上更新元件封装 第3章 快捷键设置 3.1 环境变量 3.2 查看当前快捷键设置 3.3 Script的录制与快捷键的添加 3.4 快捷键的常用设置方法 3.5 skill的使用 3.6 Stroke录制与使用 第4章 Allegro设计环境及常用作设置 4.1 User Preference常用作设置 4.2 Design Parameter Editor参数设置 4.2.1 Display选项卡设置讲解 4.2.2 Design选项卡设置讲解 4.3 格点的设置 4.3.1 格点设置的基本原则 4.3.2 Allegro格点的设置方法及技巧 第5章 结构 5.1 手工绘制板框 5.2 导入DXF文件 5.3 重叠顶、底层DXF文件 5.4 将DXF中的文字导入到Allegro 5.5 Logo导入Allegro 5.6 闭合的DXF转换成板框 5.7 不闭合的DXF转换成板框 5.8 导出DXF结构图 第6章 布局 6.1 Allegro布局常用作 6.2 飞线的使用方法和技巧 6.3 布局的工艺要求 6.3.1 特殊元件的布局 6.3.2 通孔元件的间距要求 6.3.3 压接元件的工艺要求 6.3.4 相同模块的布局 6.3.5 PCB板辅助边与布局 6.3.6 辅助边与母板的连接方式：V-CUT和邮票孔 6.4 布局的基本顺序 6.4.1 整板禁布区的绘制 6.4.2 交互式布局 6.4.3 结构件的定位 6.4.4 整板信号流向规划 6.4.5 模块化布局 6.4.6 主要关键芯片的布局规划 第7章 层叠阻抗设计 7.1 PCB板材的基础知识 7.1.1 覆铜板的定义及结构 7.1.2 铜箔的定义、分类及特点 7.1.3 PCB板材的分类 7.1.4 半固化片（prepreg或pp）的工艺原理 7.1.5 pp（半固化片）的特性 7.1.6 pp（半固化片）的主要功能 7.1.7 基材常见的性能指标 7.1.8 pp（半固化片）的规格 7.1.9 pp压合厚度的计算说明 7.1.10 多层板压合后理论厚度计算说明 7.2 阻抗计算（以一个8层板为例） 7.2.1 微带线阻抗计算 7.2.2 带状线阻抗计算 7.2.3 共面波导阻抗计算 7.2.4 阻抗计算的注意事项 7.3 层叠设计 7.3.1 层叠和阻抗设计的几个阶段 7.3.2 PCB层叠方案需要考虑的因素 7.3.3 层叠设置的常见问题 7.3.4 层叠设置的基本原则 7.3.5 什么是假8层 7.3.6 如何避免假8层 7.4 fpga高速板层叠阻抗设计 7.4.1 生益的S1000-2板材参数介绍 7.4.2 fpga板层叠确定 7.4.3 Cross Section界面介绍 7.4.4 12层板常规层压结构 7.4.5 PCIe板卡各层铜厚、芯板及p

《FPGA高速硬件设计实践：从原理到落地》 内容简介 本书旨在为读者提供一套系统、全面的FPGA高速硬件设计方法论和实践指南，涵盖从设计原理、技术选型到具体落地实现的全过程。我们聚焦于当前FPGA技术在高速数据处理、通信、嵌入式系统等领域的应用需求，深入剖析高速硬件设计的关键挑战，并提供切实可行的解决方案。本书内容侧重于实际操作和工程经验的传授，而非仅限于理论的堆砌，力求让读者能够真正掌握FPGA高速硬件设计的核心技能，并将其应用于实际项目中。 第一部分：FPGA高速硬件设计基础与原理 本部分将为读者打下坚实的FPGA高速硬件设计基础。我们将从FPGA器件的架构和基本原理入手，详细介绍其在高速信号处理中的优势和局限性。 FPGA器件架构深度解析： 可编程逻辑单元（CLB/LE）的精细剖析： 深入探讨LUT（查找表）、触发器（Flip-Flop）、复用器（Multiplexer）等基本组件的结构和功能，理解其如何实现组合逻辑和时序逻辑。我们将分析不同FPGA厂商（如Xilinx、Intel/Altera）在CLB/LE设计上的差异，以及这些差异对设计效率和性能的影响。 时钟管理单元（MMCM/PLL）的应用： 详细讲解MMCM（Mixed-Mode Clock Manager）和PLL（Phase-Locked Loop）的工作原理，以及它们在生成、分频、倍频、延迟补偿等方面的作用。我们将通过实例说明如何利用这些模块构建稳定可靠的时钟系统，以满足高速信号的时序要求。 DSP Slice/Block的特性与优化： 深入研究FPGA内嵌的DSP（Digital Signal Processing）单元，理解其在乘法器、加法器、累加器等运算上的高效性。我们将分析如何在设计中充分利用DSP Slice来加速信号处理算法，并提供优化策略，例如流水线设计、并行计算等。 Block RAM/Distributed RAM的存储机制： 讲解FPGA内部RAM的两种主要形式，以及它们在存储数据、实现FIFO（First-In, First-Out）、缓存等方面的应用。我们将探讨不同RAM配置（单端口、双端口、伪双端口）的性能特点，以及如何根据设计需求进行选择和优化。 高速IO接口（HPCMA/GTH/GTX等）的原理与应用： 聚焦于FPGA支持的各种高速串行通信接口，如SerDes（Serializer/Deserializer）技术。详细阐述其数据编码、时钟恢复、均衡技术等核心原理，并结合实际应用场景，讲解如何配置和使用这些接口来连接外部高速器件。 高速信号完整性（SI）基础： 阻抗匹配与反射： 深入讲解传输线理论，包括特性阻抗、RLC模型等，并解释阻抗不匹配如何导致信号反射，从而影响信号质量。我们将介绍不同的匹配技术，如端接匹配（串联、并联）、分支匹配等，并给出应用指南。 串扰（Crosstalk）与耦合： 分析相邻信号线之间的电磁耦合现象，即串扰，及其对信号完整性的影响。我们将讨论串扰的产生机制，以及如何通过布局布线、差分信号、接地设计等方法来减小串扰。 信号衰减与损耗： 探讨信号在传输过程中遇到的各种损耗，包括介质损耗、导体损耗等，并分析其在高频下的严重性。我们将介绍信号衰减对眼图的影响，以及如何通过信号衰减补偿技术（如均衡器）来改善信号质量。 电源完整性（PI）的重要性： 强调电源系统对高速硬件设计的关键性。我们将讲解电源噪声、去耦电容的选择与布局、电源网络的阻抗等概念，以及如何设计一个稳定可靠的电源系统来支持FPGA的高速运行。 时序约束与静态时序分析（STA）： 时序模型与传播延迟： 详细讲解时序路径的概念，包括寄存器到寄存器、输入到寄存器、寄存器到输出等。深入理解组合逻辑延迟、寄存器延迟、时钟歪斜（Clock Skew）、时钟抖动（Clock Jitter）等对时序的影响。 建立时间（Setup Time）与保持时间（Hold Time）： 详细阐述数据在时钟沿到来前后需要满足的建立时间和保持时间要求，以及违例（Violations）的后果。 静态时序分析（STA）流程与工具： 介绍使用EDA工具（如Vivado、Quartus Prime）进行STA的基本流程，包括约束文件的编写、时序报告的解读、关键路径的识别与优化。我们将提供常见STA违例的分析方法和解决方法。 高级时序约束技术： 讲解多时钟域交叉（CDC）处理、时钟延迟、伪路径（False Path）和多周期路径（Multi-Cycle Path）的约束，以及如何精确控制设计中的时序行为。 第二部分：FPGA高速硬件设计实现技术 本部分将侧重于FPGA高速硬件设计的具体实现方法和技术，指导读者如何将理论知识转化为实际可运行的设计。 HDL语言的高效应用： Verilog/VHDL在高速设计中的最佳实践： 重点关注在高速场景下，如何编写高效、可综合的HDL代码。我们将分析如何避免产生亚稳态（Metastability）、如何优化组合逻辑深度、如何实现流水线设计以提高吞吐量。 RTL（Register Transfer Level）设计原则： 强调自顶向下、模块化、层次化的设计理念。我们将讲解如何合理划分设计模块，定义清晰的接口，以及如何通过模块复用来提高设计效率。 状态机（Finite State Machine, FSM）的设计与优化： 演示同步FSM和异步FSM的设计方法，以及如何对其进行编码优化，例如使用one-hot编码来避免状态转移时的竞争冒险。 流水线（Pipeline）技术在提升吞吐量中的应用： 详细介绍流水线设计的原理，包括如何将复杂的计算任务分解为多个阶段，通过并行处理来提高数据处理速率。我们将通过具体实例展示如何设计和实现高效的流水线结构。 并发与并行处理的HDL实现： 讲解如何在HDL中利用语言的并发特性来实现并行计算，例如使用generate语句、always块的并行执行等，以充分发挥FPGA的并行处理能力。 IP核（IP Core）的集成与开发： 商用IP核的评估与选型： 介绍市场上常见的FPGA IP核供应商及其产品，分析如何根据项目需求评估IP核的功能、性能、接口、授权等因素。 IP核的集成与调试： 演示如何将第三方IP核集成到自己的设计中，包括接口匹配、参数配置、仿真验证等关键步骤。 自研IP核的设计流程： 指导读者如何从零开始设计可复用的IP核，包括需求分析、架构设计、HDL编码、仿真验证、IP封装等。我们将重点关注IP核在高速接口、算法加速等方面的应用。 高速接口协议的实现： PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）接口设计： 深入讲解PCIe协议的层次结构（物理层、数据链路层、事务层），以及如何基于FPGA实现PCIe接口的PHY（Physical Layer）和控制器。我们将探讨PCIe的事务模型、TLP（Transaction Layer Packet）格式、CRC校验等，并给出实际设计中的配置与开发建议。 DDR（Double Data Rate）内存接口设计： 讲解DDR SDRAM（Synchronous Dynamic Random-Access Memory）的工作原理，包括时序、命令、地址、数据总线等。我们将重点介绍如何基于FPGA实现DDR控制器的设计，以及如何进行DDR接口的参数配置、时序约束和性能优化。 以太网（Ethernet）高速接口设计： 聚焦于10GbE、40GbE等高速以太网接口的FPGA实现。我们将分析以太网帧结构、MAC层协议、PCS（Physical Coding Sublayer）/PMA（Physical Medium Attachment）层，并介绍如何利用FPGA实现高速以太网的发送和接收模块。 硬件仿真与逻辑综合： 仿真环境的搭建与测试向量设计： 讲解如何搭建高效的仿真环境，包括选择合适的仿真工具、编写测试平台（Testbench）、设计全面的测试向量以覆盖各种功能和异常情况。 行为级仿真、RTL级仿真与门级仿真： 阐述不同仿真级别的特点和应用场景，以及如何通过多级仿真来逐步验证设计的正确性。 逻辑综合（Logic Synthesis）过程详解： 介绍逻辑综合的基本原理，包括HDL到网表（Netlist）的转换、资源优化、时序优化等。我们将分析综合工具的选项和策略，以及如何通过约束文件来指导综合过程。 布局布线（Place and Route）与时序收敛： 讲解布局布线的工作流程，包括将逻辑单元映射到FPGA物理资源、连接这些单元的布线。重点介绍如何通过迭代优化来解决时序违例，实现时序收敛。 第三部分：FPGA高速硬件设计的工程实践与优化 本部分将提升读者在实际工程项目中的应用能力，关注设计过程中的关键决策、问题排查与性能优化。 高速PCB板级设计考量： 高速信号的PCB布局布线规则： 详细阐述FPGA与外部高速器件（如DDR内存、光模块、高性能DAC/ADC）之间的PCB布局布线规则。我们将讨论信号线的长度匹配、差分对走线、过孔（Via）的设计、电源平面和地平面的设计等。 电源分配网络（PDN）设计： 强调PDN设计的重要性，包括如何选择合适的去耦电容、设计电源过孔、保证电源的低阻抗，以支持FPGA的高速功耗需求。 信号完整性与电源完整性在PCB上的实现： 结合PCB设计工具，演示如何通过实际的PCB设计来解决信号完整性和电源完整性问题。我们将分析PCB叠层设计、阻抗控制、信号回流路径等。 封装与散热设计： 讨论FPGA器件封装类型对信号完整性和散热的影响，以及如何进行合理的散热设计以保证器件的稳定工作。 系统调试与问题排查： 硬件调试工具的应用： 介绍逻辑分析仪、示波器、电源分析仪等硬件调试工具的使用方法，以及如何利用它们来捕获和分析高速信号。 FPGA内部调试技术（ChipScope/ILA）： 详细讲解FPGA厂商提供的内部逻辑分析仪（如Xilinx ILA, Intel SignalTap）的使用技巧，包括如何捕获内部信号、设置触发条件、分析调试数据。 常见高速硬件设计问题的诊断与解决： 总结实际项目中遇到的典型高速硬件问题，例如信号误码、时钟不稳定、电源失效、接口不通等，并提供系统的诊断思路和解决方案。 性能优化与功耗管理： 设计优化策略： 总结各种性能优化手段，包括流水线技术、并行处理、算法优化、资源共享等，并分析它们在不同场景下的适用性。 降低功耗的技术： 探讨FPGA功耗的产生机制，并介绍降低功耗的各种方法，如时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、低功耗模式应用、资源优化等。 面积优化与资源利用率的平衡： 讨论如何在性能、功耗和资源利用率之间进行权衡，并提供优化设计的策略。 项目管理与流程化开发： 版本控制与团队协作： 强调使用版本控制系统（如Git）进行代码管理和团队协作的重要性。 文档规范与可维护性： 讲解如何编写清晰的设计文档、用户手册和测试报告，以保证项目的可维护性和可追溯性。 敏捷开发方法在FPGA项目中的应用： 探讨如何将敏捷开发理念应用于FPGA项目，提高开发效率和响应速度。 本书的每一章都将包含大量的工程实例、代码片段和图表，力求将抽象的概念具象化，帮助读者更直观地理解和掌握相关知识。通过本书的学习，读者将能够独立完成复杂的高速FPGA硬件设计项目，并具备解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

对于那些希望从“能把板子搭起来”的初级阶段，跃升到“能设计出稳定、可靠、可量产的高速系统”的进阶阶段的工程师来说，这本书无疑是一剂强心针。它详尽描述了从设计初期到后期验证的闭环过程。我发现它对后仿真（Post-Layout Simulation）的解读特别到位，不仅仅是告诉你如何跑S-Parameter提取，更重要的是如何解读那些复杂的眼图（Eye Diagram）和时域/频域的分析结果，以及如何将这些结果反馈到Allegro进行修正，形成一个良性循环。这种对整个设计生命周期的覆盖，使得这本书的内容价值非常高，因为它涵盖了项目从概念验证到批量生产中所有关键的质量控制点。这本书真正做到了将FPGA系统设计所需的硬件、软件工具和设计理念三者有机地结合起来，是近期我阅读过的技术书籍中最具深度和实战价值的一部作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常抓人眼球，那深邃的蓝色背景搭配着电路板的线条勾勒出的复杂结构，一下子就把人带入了那种精密、严谨的电子设计世界。我一直对高速信号完整性（SI）和电源完整性（PI）这两个话题深感兴趣，尤其是如何将理论知识转化为实际可行的PCB布局。这本著作，从宏观的系统架构选择，到微观的层叠设计、阻抗控制，给出了一个非常系统化的流程。它不仅仅是简单地罗列了规则，而是深入探讨了为什么某些设计决策是必需的，例如，在多层板中如何平衡信号走线长度匹配与电源/地平面划分的冲突。对于初学者来说，它像一位经验丰富的导师，手把手地引你走过从原理图输入到最终Gerber输出的每一步，避免了那些新手常犯的“低级错误”。特别是它对特定封装（比如BGA）的去耦电容布局策略的讲解，非常到位，直接关系到芯片上电瞬态的稳定性和高频噪声的抑制效果，这一点我体会颇深，感觉读完之后，我对“板级仿真”的重要性有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格是那种沉稳、内敛中透露出自信的笔调，没有过度煽情的描述，每一句话似乎都经过了严谨的推敲和反复的验证。我个人非常欣赏它在处理设计权衡（Trade-offs）问题时的客观态度。比如，在介绍电源网络设计时，它详细对比了T-Topology和Star-Topology在不同负载条件下的优劣，并且没有武断地宣布“哪一个最好”，而是引导读者根据具体的功耗预算和板级空间限制来做出最优选择。这种不偏不倚、注重方法论的叙述方式，培养的是工程师的批判性思维，而不是简单的知识接收。这种“授人以渔”的教育方式，远比直接给出固定答案要宝贵得多，特别是面对未来不断迭代更新的FPGA芯片和更高速度的标准时，掌握这种分析问题的框架比记住特定参数值重要一万倍。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的结构布局处理得相当精妙，逻辑递进自然流畅，丝毫没有那种为了凑字数而堆砌内容的痕迹。它从最基础的板框定义和元器件封装管理讲起，逐步深入到高速串行接口（如PCIe或SATA）的布线策略，最后落脚到生产制造（DFM）的考量。最让我惊喜的是，作者似乎对国内FPGA设计工程师的痛点有着深刻的理解，书中专门辟出一个章节讨论了如何处理混合信号区域的EMC/EMI问题，给出了非常实用的屏蔽和滤波方案。这种前瞻性和实用性，使得这本书超越了一般的EDA工具使用指南的范畴，更像是一本针对高性能计算和数据中心应用领域的高级设计参考书。对于那些经常需要与信号完整性分析师打交道的硬件工程师而言，这本书提供的语言和方法论，无疑会大大提升跨部门沟通的效率和准确性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于其对“实际工程实现”的强调，而不是停留在晦涩难懂的电磁场理论的象牙塔里。我尤其欣赏作者在讨论高速设计时，总是能巧妙地将复杂的物理现象，如串扰（Crosstalk）和反射（Reflection），转化为工程师可以在Cadence Allegro环境中直观操作的参数和约束条件。例如，书中详述了如何利用Allegro的Design Constraints Manager（DCM）来精确设定差分对的相位裕度和线宽/线距要求，并且配有大量的截图和详细的步骤说明，这对于实操人员来说简直是福音。很多市面上的书籍往往理论很足，但一到软件操作层面就含糊其辞，导致读者学了“是什么”却不知道“怎么做”。而这本书完美地弥补了这一空白，它像一本操作手册，但又比单纯的操作手册多了对背后设计哲学的深度剖析，读起来既有实操的快感，又有理论提升的满足感。