普通高等院校电工电子实验课程“十二五”规划教材：EDA原理及应用实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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林连冬，于翔 编

图书标签:

• 电工电子实验
• EDA
• 原理与应用
• 实验教程
• 高等教育
• 电子设计自动化
• 电路分析
• 数字电路
• 模拟电路
• 实践教学
• 教材

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118077346

版次：1

商品编码：10862202

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-09-01

用纸：胶版纸

页数：145

字数：192000

正文语种：中文

内容简介

《普通高等院校电工电子实验课程“十二五”规划教材：EDA原理及应用实验教程》是为“EDA原理及应用”课程而专门编写的实验教学用书。书中选用了17个典型案例作为实验课的教学素材，通过应用于计算机、通信、信号处理、控制等相关领域的例程，使学习者比较全面地掌握使用EDA设计技术设计混合系统的方法和初步技巧，为今后从事相关领域的开发打下良好的基础。这些实验从难度上分为验证性设计性和综合性3种类型，主要是让读者分层次使用与掌握EDA设计技术。《普通高等院校电工电子实验课程“十二五”规划教材：EDA原理及应用实验教程》的实验从内容上主要分为软件仿真和硬件平台实现两种类型。软件仿真实验的主要目的是让学习者掌握Ahem软件的设计流程和设计方法，硬件平台实验主要是为了帮助学习者掌握调试硬件系统的方法和技巧。为了便于教学和自学，我们在每个实验的附录中都给出了全部实验程序代码。
《普通高等院校电工电子实验课程“十二五”规划教材：EDA原理及应用实验教程》可作为高校电子电气信息类专业“EDA原理及应用”课程实验部分的教材或者教学参考用书，也可以作为Altera相关培训的实验用书，还可以供电子设计领域、人员自学及参考。

目录

第一部分 实验平台介绍
一、实验硬件平台介绍
1.硬件平台介绍
2.硬件平台外设子模块
3.硬件安装及使用说明
二、实验软件平台介绍
1.概述
2.软件的安装
3.Max+plusⅡ功能简介
4.Max+plusⅡ设计流程

第二部分 实验
实验一 基于原理图的EDA设计
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
实验2二进制码变换单元设计
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
7.附录
实验3逐级进位和超前进位加法器
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
7.附录
实验4奇偶检验器设计
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
7.附录
实验5 7段显示译码器电路设计
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
7.附录
实验6 扫描显示电路设计实验
1.预习内容
2.实验目的
3.实验环境
4.实验原理
5.实验步骤
6.实验报告
7.附录
实验7 用状态机实现序列检测器的设计
1.预习内容
……
实验8 乐曲演奏电路设计
实验9 十字路口交通灯控制器设计
实验10 并/串变换器
实验11 伪随机二进制序列发生器
实验12 7段显示器的应用
实验13 存储器设计
实验14 一步先进先出队列设计
实验15 函数信号发生器的设计
实验16 直接数字频率合成器设计
实验17 液晶显示模块应用设计
附录
参考文献

前言/序言

《EDA技术及其在电子设计中的实践应用》 前言 电子设计领域日新月异，集成电路（IC）设计、系统级芯片（SoC）开发以及嵌入式系统构建已成为现代电子工程的核心。在这一进程中，电子设计自动化（EDA）工具扮演着至关重要的角色，极大地提升了设计效率、降低了设计成本并缩短了产品上市周期。本书旨在深入浅出地介绍EDA技术的核心概念，并结合大量实际案例，系统阐述EDA工具在电子产品设计、验证与实现全过程中的应用。我们期望通过本书的学习，读者能够掌握EDA设计流程，熟练运用主流EDA工具，为从事现代电子工程设计奠定坚实的基础。 第一章 EDA技术概述 本章将为读者构建一个关于EDA技术的基本认知框架。首先，我们将追溯EDA技术的发展历程，从早期手工绘图到如今高度自动化的设计流程，理解技术进步带来的深刻变革。接着，重点阐述EDA技术的核心价值，包括设计效率的飞跃、复杂度的驾驭能力、可维护性的提升以及创新性的驱动作用。随后，我们将详细介绍EDA技术在电子设计产业链中的位置，从概念设计、逻辑综合、布局布线到物理验证，揭示EDA工具贯穿整个设计流程的关键节点。此外，本章还将简要介绍当前主流的EDA工具厂商及其代表性产品，为读者后续的学习和实践提供指引。最后，我们将展望EDA技术未来的发展趋势，如人工智能在EDA中的应用、软硬件协同设计以及面向特定领域的EDA技术等，激发读者对这一前沿领域的探索热情。 第二章 硬件描述语言（HDL）基础 硬件描述语言（HDL）是现代数字逻辑设计不可或缺的工具，它允许工程师以文本形式描述硬件电路的功能和结构，并由EDA工具将其转化为实际的硬件实现。本章将重点讲解业界最广泛应用的两种HDL：Verilog HDL和VHDL。 Verilog HDL入门： 本节将从Verilog的基本语法入手，包括模块（module）、端口（port）、信号（wire, reg）、赋值语句（assign, always）、运算符、控制语句（if-else, case）等。通过大量简单易懂的实例，例如组合逻辑电路（加法器、多路选择器）和时序逻辑电路（触发器、计数器）的设计，帮助读者快速掌握Verilog的编程风格和设计方法。我们将强调如何通过HDL描述硬件的并行性以及如何构建可综合（synthesizable）的代码，以确保代码能够被EDA工具转换为有效的硬件逻辑。 VHDL入门： 类似于Verilog，本节也将从VHDL的基本语法开始，介绍实体（entity）、架构（architecture）、端口（in, out, inout）、信号（signal）、变量（variable）、进程（process）、语句（assignment, if, case）等核心概念。我们同样会通过实例展示VHDL在描述数字电路中的应用，并突出VHDL在类型定义和数据结构方面的灵活性。 HDL代码风格与可读性： 良好的代码风格对于大型复杂项目的开发至关重要。本节将讨论如何编写清晰、易读、易于维护的HDL代码，包括命名规范、注释的使用、代码的模块化以及如何避免常见的编码陷阱。 HDL与仿真： HDL代码不仅用于综合生成硬件，也用于仿真验证。本节将介绍HDL仿真的基本原理，包括仿真器的工作方式、测试平台（testbench）的设计方法，以及如何利用仿真结果来调试和验证设计的功能正确性。 第三章 逻辑综合与优化 逻辑综合是EDA流程中将HDL代码转化为门级网表（netlist）的关键步骤，它将抽象的逻辑描述转化为具体的逻辑门和触发器连接。本章将深入探讨逻辑综合的原理、流程以及相关的优化技术。 逻辑综合流程： 本节将详细解析逻辑综合的标准流程，包括前期的HDL代码解析、中间的逻辑优化（如冗余逻辑消除、逻辑门重组）以及后期的库映射（mapping to technology library）。我们将介绍综合工具如何根据目标工艺库（target technology library）和设计约束（design constraints），将抽象逻辑转化为特定集成电路工艺库中的基本逻辑单元。 综合约束： 设计约束是指导综合工具进行优化的重要依据。本章将重点介绍常见的综合约束，如时序约束（clock frequency, input/output delays）、面积约束（area constraints）和功耗约束（power constraints）。读者将学习如何设置合理的约束，以指导综合工具达到预期的设计指标。 逻辑优化技术： 为了获得最优的综合结果，综合工具会应用多种优化算法。本节将介绍一些核心的优化技术，如布尔代数简化、二叉决策图（BDD）优化、真值表（truth table）优化等，帮助读者理解综合工具背后的数学和算法原理。 可综合性与不可综合性： 并非所有的HDL代码都能够被逻辑综合工具正确处理。本节将区分可综合（synthesizable）和不可综合（non-synthesizable）的HDL语句，并提供编写可综合代码的最佳实践，以避免设计在综合阶段出现错误。 综合后仿真： 在逻辑综合完成后，通常需要进行综合后仿真（post-synthesis simulation），以验证综合后的网表是否仍然满足设计的功能要求，并为后续的布局布线阶段提供输入。 第四章 布局布线与物理实现 在逻辑综合完成后，设计已经转化为门级网表。布局布线（Place and Route）是EDA流程中的下一个关键步骤，它负责将逻辑单元放置在芯片的物理区域内，并连接它们形成完整的电路。本章将详细介绍布局布线的原理、流程以及相关的物理实现技术。 布局（Placement）： 本节将深入探讨布局的含义及其重要性。我们将介绍不同的布局策略，如基于网表和物理约束的布局，以及如何通过优化布局来减小芯片面积、缩短布线长度并提高时序性能。 布线（Routing）： 布线是将逻辑单元之间的连接通过金属走线实现的物理过程。本节将介绍布线的挑战，如可布性（routability）、线宽和线距的遵守、串扰（crosstalk）的避免等。我们将介绍全局布线（global routing）和详细布线（detailed routing）的流程，以及如何利用布线工具来满足设计要求。 物理验证： 在完成布局布线后，必须进行物理验证，以确保设计符合制造工艺的要求。本节将重点介绍以下几种关键的物理验证检查： 设计规则检查（DRC - Design Rule Check）： 确保设计符合制造工艺的几何规则，例如线宽、间距、叠层等。 电器连接检查（LVS - Layout Versus Schematic）： 验证版图（layout）与原理图（schematic）在电气连接上的一致性，确保芯片功能正确。 时序分析（STA - Static Timing Analysis）： 在考虑了布局布线带来的寄生参数（parasitic effects）后，对芯片的时序进行静态分析，检查是否存在时序违例。 功耗分析（Power Analysis）： 评估芯片在不同工作模式下的功耗，并进行功耗优化。 版图编辑与交互式工具： 本节将介绍版图编辑器的基本功能，以及工程师如何利用这些工具进行手工修改和优化，以解决自动工具难以处理的问题。 IP核集成： 在复杂的SoC设计中，经常会集成预先设计好的IP（Intellectual Property）核。本节将简要介绍IP核的集成流程，以及在布局布线阶段需要注意的问题。 第五章 嵌入式系统设计与FPGA实现 本章将重点将EDA技术与实际的嵌入式系统开发相结合，并通过现场可编程门阵列（FPGA）这一常用的硬件平台，让读者深入体验EDA设计的实践过程。 嵌入式系统概述： 本节将介绍嵌入式系统的基本构成，包括处理器、存储器、外围接口以及软件。我们将重点关注硬件设计在嵌入式系统中的作用，以及如何通过FPGA平台实现高性能、低功耗的嵌入式硬件。 FPGA硬件结构与开发流程： 本节将详细介绍FPGA的基本结构，如查找表（LUT）、触发器、DSP模块、RAM块等，并解析FPGA的开发流程，从HDL设计、仿真、综合、适配（place and route）到比特流生成和下载。 基于FPGA的系统设计实例： 简单数字电路设计： 通过设计一个简单的LED闪烁控制器或按键输入检测器，演示FPGA的基本设计与实现。 微控制器IP核集成： 介绍如何将一个现成的微控制器IP核（如NIOS II, MicroBlaze）集成到FPGA系统中，构建一个完整的软核处理器系统。 外设接口设计： 展示如何设计UART、SPI、I2C等常见的通信接口，实现FPGA与外部设备的通信。 定制化硬件加速器： 探讨如何为特定应用（如图像处理、信号处理）设计定制化的硬件加速器，以提升系统性能。 片上系统（SoC）设计： 本节将介绍SoC设计的概念，以及如何利用EDA工具和FPGA平台构建复杂的SoC系统，集成多种处理单元、接口和IP核。 调试与测试： 介绍在FPGA开发过程中常用的调试技术，如逻辑分析仪（logic analyzer）的使用，以及如何设计测试方案来验证硬件功能的正确性。 第六章 高级EDA技术与应用趋势 本章将进一步拓展读者的视野，介绍一些高级的EDA技术和当前行业的发展趋势。 先进的验证方法： 除了功能仿真，本节将介绍更高级的验证技术，如断言（assertions）、形式验证（formal verification）、硬件加速仿真（hardware acceleration）等，以应对日益增长的设计复杂度。 低功耗设计技术： 功耗是现代电子设计面临的重要挑战。本节将介绍多种低功耗设计技术，包括门控时钟（clock gating）、电源门控（power gating）、动态电压频率调整（DVFS）等，以及EDA工具在低功耗设计中的支持。 芯片协同设计（Co-design）： 软件与硬件协同设计已成为主流。本节将讨论软硬件接口、异构计算平台以及EDA工具在软硬件协同设计中的作用。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在EDA中的应用： 随着AI和ML技术的成熟，它们正被越来越多地应用于EDA领域，例如在布局布线优化、时序预测、故障诊断等方面，本节将对此进行介绍。 面向特定应用的EDA技术： 探讨为特定领域（如射频IC设计、模拟IC设计、嵌入式软件开发）而优化的EDA工具和方法。 EDA行业发展前景： 总结EDA技术的现状，并展望其未来的发展方向，包括对新兴技术（如RISC-V）的支持、云EDA平台的普及以及绿色EDA等议题。 结语 通过本书的学习，我们希望读者能够系统地掌握EDA技术的核心理论和实践方法，深刻理解电子设计自动化在现代电子工程中的核心地位，并能够熟练运用相关的EDA工具来完成复杂电子系统的设计与实现。EDA技术是一个不断发展和创新的领域，掌握其精髓将为读者在电子工程领域取得成功提供坚实的基石。我们鼓励读者在理论学习的同时，积极动手实践，通过参与实际项目来巩固所学知识，不断提升自身的工程能力。

评分☆☆☆☆☆

我曾是一名软件工程师，在一次偶然的机会下开始接触硬件开发，对于EDA这门学科感到既陌生又好奇。《EDA原理及应用实验教程》以一种非常友好的方式引领我进入了这个新领域。我最欣赏的是它将复杂的EDA流程分解成一个个易于理解的实验模块。书中关于状态机设计的讲解尤其清晰，通过绘制状态转移图并将其转化为VHDL代码，我能够非常直观地看到软件描述如何映射到硬件逻辑。教程中对一些经典的EDA应用案例，如交通灯控制器、简易CPU设计等，也进行了详细的阐述，这让我能够将学到的知识应用到具体的项目中，获得成就感。我特别喜欢书中关于时序约束和时序分析的部分，这对于理解硬件设计的性能瓶颈至关重要。通过书中提供的例子，我学会了如何识别和解决时序违例问题，这对我之后接触更复杂的逻辑设计非常有帮助。总而言之，这本书的实验导向性很强，让我从“纸上谈兵”真正走到了“动手实践”。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样在电子工程领域摸爬滚打多年的工程师来说，一本好的实验教程的重要性不言而喻。《EDA原理及应用实验教程》的确在这一点上做得相当出色。它不仅仅是理论的堆砌，更侧重于实践操作的指导。我尤其欣赏书中对EDA工具链的系统性介绍，从原理图输入、逻辑综合、时序分析到布局布线和生成比特流，每个环节的讲解都非常到位，而且都配以具体的实验项目来加深理解。书中关于FPGA内部资源（如LUT、FF、DSP块等）的原理讲解，以及如何有效地利用这些资源来优化设计，让我受益匪浅。我记得其中有一个关于数字信号处理（DSP）的实验，要求实现一个滤波器，教程提供了两种不同的实现方式：一种是直接映射到DSP块，另一种则是通过逻辑单元自己构建。通过对比实验结果，我深刻体会到了利用专用硬件资源对性能和效率带来的巨大提升，这对于我在工作中进行项目优化提供了宝贵的思路。此外，书中对一些常见的设计陷阱和调试技巧也有详细的说明，这对于避免我们在实际项目中走弯路非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本《EDA原理及应用实验教程》在我的知识体系中填补了一个重要的空白。我一直对电子设计自动化（EDA）这个领域充满好奇，但总觉得理论知识太过抽象，缺少实践的支撑。拿到这本书后，我立刻被其丰富的实验项目所吸引。从最基础的逻辑门电路仿真，到复杂的FPGA（现场可编程门阵列）开发，教程的设计循序渐进，每个实验都配有详细的步骤说明、清晰的电路图以及预期结果分析。我尤其喜欢书中对VHDL和Verilog这两种硬件描述语言的讲解，作者并没有止步于罗列语法，而是深入浅出地阐述了它们在实际项目中的应用，帮助我理解如何用代码来描述硬件行为。其中一个关于数据通路设计的实验，让我第一次真正体会到了“软件定义硬件”的魅力，通过修改代码，我能够快速迭代设计，观察其性能变化，这种高效的反馈机制极大地提升了我的学习兴趣和动手能力。尽管有些实验需要用到专业的EDA工具，但教程中对这些工具的基本操作也有所介绍，让我这个初学者也能快速上手。总的来说，这本书为我打开了通往EDA世界的大门，为我后续更深入的学习和研究奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名希望在电子信息领域深造的本科生，我一直在寻找能够真正提升我工程实践能力的教材。《EDA原理及应用实验教程》无疑满足了我的需求。它所涵盖的内容非常广泛，从最基本的数字逻辑基础，到复杂的嵌入式系统设计，都有涉及。教程中的实验设计紧扣“十二五”规划的目标，注重培养学生解决实际工程问题的能力。我特别喜欢书中关于SoC（System on Chip）设计的章节，它让我了解了如何将不同的IP核（知识产权核）集成到一个芯片中，实现更复杂的功能。通过书中提供的案例，我学习到了如何进行总线接口设计、时钟域交叉处理以及低功耗设计等关键技术。这些内容对于我理解现代集成电路的设计流程非常有帮助。另外，教程还鼓励我们使用开源EDA工具进行实践，这大大降低了学习成本，让我能够充分利用课余时间进行练习和探索。我通过书中提供的项目，成功完成了一个简单的图像处理单元，这让我对EDA技术在嵌入式视觉等热门领域的应用有了更直观的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，理论知识的学习需要与实践紧密结合，才能真正转化为解决问题的能力。《EDA原理及应用实验教程》正是这样一本兼具深度和广度的教材。它不仅系统地介绍了EDA的核心原理，更通过一系列精心设计的实验，帮助读者掌握实际应用技术。我印象最深刻的是书中关于FPGA开发板的使用指南，它详细介绍了不同型号FPGA板卡的硬件接口和基本操作，为我们后续的硬件实现提供了便利。教程中的高级实验，如ARM+FPGA异构计算平台的设计，让我看到了EDA技术在高性能计算和嵌入式系统领域的巨大潜力。通过这些实验，我不仅巩固了VHDL/Verilog等硬件描述语言的应用，更学习到了如何进行系统级的设计和集成。这本书的价值在于，它能够引导学生从宏观的系统设计到微观的逻辑实现，全面掌握EDA的整个流程，为未来的职业发展打下坚实的基础。