正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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店铺： 布克专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121341120

商品编码：28620071793

包装：平装-胶订

开本：16

出版时间：2018-05-01

商品参数

基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计
	定价	79.00
	出版社	电子工业出版社
	版次	1
	出版时间	2018年05月
	开本	16开
	作者	深圳市英达维诺电路科技有限公司
	装帧	平装-胶订
	页数
	字数
	ISBN编码	9787121341120
	重量	678

内容介绍
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操作和技巧外，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，te别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，并配备实际操作视频，力图针对该板卡案例，以zui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非常强。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

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设计环境及常用操作设置

4．1 User Preference常用操作设置

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布局常用操作

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pp厚度确定

7．4．6 阻抗计算及各层阻抗线宽确定

第8章 电源地处理

8．1 电源地处理的基本原则

8．1．1 载流能力

8．1．2 电源通道和滤波

8．1．3 直流压降

8．1．4 参考平面

8．1．5 其他要求

8．2 电源地平面分割

8．2．1 电源地负片铜皮处理

8．2．2 电源地正片铜皮处理

8．3 常规电源的种类介绍及各自的设计方法

8．3．1 电源的种类

8．3．2 POE电源介绍及设计方法

8．3．3 48V电源介绍及设计方法

8．3．4 开关电源的设计

8．3．5 线性电源的设计

第9章 高速板卡PCB整板规则设置

9．1 整板信号的分类

9．1．1 电源地类

9．1．2 关键信号类（时钟、复位）

9．1．3 50Ω射频信号类

9．1．4 75Ω阻抗线类

9．1．5 100Ω差分信号分类

9．1．6 85Ω差分信号分类

9．1．7 总线的分类

9．2 物理类规则的建立

9．2．1 单端物理约束需要设置的几个参数讲解

9．2．2 Default/50Ω单端信号类规则建立

9．2．3 电源地类规则建立

9．2．4 50Ω单端射频信号类规则建立

9．2．5 75Ω单端信号类规则建立

9．2．6 100Ω差分信号类规则建立

9．2．7 85Ω差分信号类规则建立

9．2．8 1．0BGA的物理区域规则建立

9．2．9 0．8BGA的物理区域规则建立

9．2．1 过孔参数的设置

9．3 物理类规则分配

9．3．1 电源地类规则分配

9．3．2 50Ω单端射频信号类规则分配

9．3．3 75Ω单端信号类规则分配

9．3．4 100Ω差分信号类规则分配

9．3．5 85Ω差分信号类规则分配

9．3．6 1．0BGA的物理区域规则的分配和用法

9．4 间距规则设置

9．4．1 Spacing约束的Default参数设置

9．4．2 关键信号（时钟、复位）的Spacing类规则设置

9．4．3 差分信号的Spacing类规则设置

9．4．4 RF信号的Spacing类规则设置

9．4．5 1．0BGA的Spacing类规则设置

9．4．6 0．8BGA的Spacing类规则设置

9．4．7 同网络名间距规则设置

9．5 间距类规则分配

9．6 等长规则设置

第壹0章布线

10．1 Allegro布线的常用基本操作

10．1．1 Add Connect指令选项卡详解

10．1．2 Working Layers的用法

10．1．3 Add Connect右键菜单常用命令讲解

10．1．4 拉线常用设置推荐

10．1．5 布线调整Slide指令选项卡详解

10．1．6 改变走线宽度和布线层的Change命令的用法

10．1．7 快速等间距修线

10．1．8 进行布线优化的Custom Smooth命令的用法

10．2 布线常用技巧与经验分享

10．3 修线常用技巧与经验分享

10．4 常见元件Fanout处理

10．4．1 SOP/QFP等密间距元件的Fanout

10．4．2 分离元件（小电容）的Fanout

10．4．3 分离元件（排阻）的Fanout

10．4．4 分离元件（BGA下小电容）的Fanout

10．4．5 分离元件（Bulk电容）的Fanout

10．4．6 BGA的Fanout

10．5 常见BGA布线方法和技巧

10．5．1 1．0mm pitch BGA的布线方法和技巧

10．5．2 0．8mm pitch BGA的布线方法和技巧

10．5．3 0．65mm pitch BGA的布线方法和技巧

10．5．4 0．5mm pitch BGA布线方法和技巧

10．5．5 0．4mm pitch BGA布线方法和技巧

10．6 布线的基本原则及思路

10．6．1 布线的基本原则

10．6．2 布线的基本顺序

10．6．3 布线层面规划

10．6．4 布线的基本思路

第壹1章 PCIe信号的基础知识及其金手指设计要求

11．1 PCIe总线概述

11．2 PCIe总线基础知识介绍

11．2．1 数据传输的拓扑结构

11．2．2 PCIe总线使用的信号

11．3 PCIe金手指的设计要求

11．3．1 金手指的封装和板厚要求

11．3．2 金手指下方平面处理

11．3．3 金手指焊盘出线和打孔要求

11．3．4 PCIe电源处理

11．3．5 PCIe AC耦合电容的处理

11．3．6 PCIe差分信号的阻抗和布线要求

第壹2章 HSMC高速串行信号处理

12．1 HSMC高速信号介绍及其设计要求

12．1．1 HSMC高速信号介绍

12．1．2 HSMC布线要求

12．1．3 HSMC布局要求

12．2 HSMC信号规则设置

12．3 HSMC 扇出

12．4 HSMC高速信号的布线

12．4．1 差分线通用布线要求

12．4．2 参考平面

12．4．3 BGA内部出线

12．4．4 差分对内等长处理及绕线要求

第壹3章 射频信号的处理

13．1 射频信号的相关知识

13．2 射频的基础知识介绍

13．3 射频板材的选用原则

13．4 射频板布局设计要求

13．5 射频板的层叠阻抗和线宽要求

13．5．1 4层板射频阻抗设计分析

13．5．2 常规多层板射频阻抗设计分析

13．6 射频布线设计要求

13．6．1 射频布线的基本原则

13．6．2 射频布线的注意事项

第壹4章 DDR3内存的相关知识及PCB设计方法

14．1 DDR内存的基础知识

14．1．1 存储器简介

14．1．2 内存相关工作流程与参数介绍

14．1．3 内存容量的计算方法

14．1．4 DDR、DDR2、DDR3各项参数介绍及对比

14．2 DDR3互连通路拓扑

14．2．1 常见互连通路拓扑结构介绍及其种类

14．2．2 DDR3 T形及Fly_by拓扑的应用分析

14．2．3 Write leveling功能与Fly_by拓扑

14．3 DDR3四片Fly_by结构设计

14．3．1 DDR3信号说明及分组

14．3．2 布局

14．3．3 VDD、VREF、VTT等电源处理

14．3．4 DDR3信号线的Fanout

14．3．5 数据线及地址线互连

14．3．6 数据线及地址线等长规则设置

14．3．7 等长绕线

14．4 DDR3两片T形结构设计

第壹5章 常用接口设计

15．1 以太网口

15．2 USB接口

15．3 HDMI接口设计

15．4 DVI接口设计

15．5 VGA接口设计

15．6 SATA接口设计

15．7 Micro SD卡

15．8 音频接口

15．9 JTAG接口

15．10 串口电路设计

第壹6章 PCB设计后处理

16．1 丝印的处理

16．1．1 字体参数的设置

16．1．2 丝印设计的常规要求

16．1．3 丝印重命名及反标

16．2 尺寸标注

16．3 PCB生产工艺技术文件说明

16．4 输出光绘前需要检查的项目和流程

16．4．1 基于Check List的检查

16．4．2 Display Status的检查

16．4．3 Dangling Lines、Dangling Via 的检查

16．4．4 单点网络的检查

第壹7章 光绘和相关文件的参数设置及输出

17．1 钻孔文件的设置及生成

17．2 rou文件的设置及生成

17．3 钻孔表的处理及生成

17．3．1 钻孔公差的处理

17．3．2 相同孔径的钻孔处理

17．3．3 钻孔符号的处理

17．3．4 钻孔表的生成

17．4 光绘文件的各项参数设置及输出

17．4．1 光绘各层命名及层的内容

17．4．2 设置光绘文件各项参数并输出

17．5 输出IPC网表

17．6 输出贴片坐标文件

17．7 输出结构文件

第壹8章 光绘文件的检查项及CAM350常用操作

18．1 光绘文件的导入

18．2 光绘层的排序

18．3 各层电气属性的指定

18．4 IPC网表对比，开/短路检查

18．5 钻孔文件检查

18．6 zui小线宽检查 

18．7 zui小线距检查

18．8 综合DRC检查

18．9 阻焊到线距离检查

18．10 阻焊到丝印检查

18．11 阻焊桥检查

《基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计与应用》 简介： 本书是一本深入探讨FPGA（现场可编程门阵列）高速板卡设计的实操性技术指南。全书以行业领先的Cadence Allegro平台为核心，系统性地阐述了从概念设计到最终产品实现的整个流程。内容涵盖了FPGA选型、系统级架构设计、高速信号完整性与电源完整性分析、PCB布局布线策略、时序约束与优化、以及最终的制造与测试等关键环节。 第一部分：FPGA高速板卡设计基础 第一章：FPGA技术与应用概述 1. FPGA技术演进与优势： 介绍FPGA从早期的CPLD到现代大规模FPGA的发展历程。重点阐述FPGA的并行处理能力、灵活性、可重构性以及在低功耗、高性能计算等方面的独特优势。 硬件可编程性： 详细解释FPGA内部的逻辑单元（LUTs）、触发器、布线资源如何通过配置比特流实现用户自定义逻辑功能。 设计流程对比： 对比ASIC（专用集成电路）和FPGA的设计流程，强调FPGA在原型验证、快速迭代、小批量生产方面的成本效益和时间优势。 典型应用场景： 列举FPGA在通信、工业控制、医疗设备、汽车电子、高性能计算、人工智能加速等领域的广泛应用，并简述其在这些场景下的作用。 FPGA器件厂商与系列： 简要介绍Xilinx（现AMD）、Intel（原Altera）等主流FPGA厂商及其不同系列的产品特点，如高性能系列、低功耗系列、嵌入式系列等，为后续选型打下基础。 2. 高速PCB设计面临的挑战： 分析在FPGA高速板卡设计中，信号完整性（SI）、电源完整性（PI）、电磁兼容性（EMC）、热管理等关键技术挑战。 信号完整性挑战： 讲解由于高频信号传输引起的反射、串扰、损耗、过冲、下冲、振铃等问题，以及它们对数据传输可靠性的影响。 电源完整性挑战： 阐述高速开关器件对电源的需求，以及电源噪声、电压跌落（IR Drop）等问题如何影响FPGA及外围器件的正常工作。 电磁兼容性挑战： 分析高速信号产生的电磁辐射如何干扰其他电子设备，以及PCB设计如何影响EMC性能。 热管理挑战： 讨论FPGA等高速器件在运行时产生的热量，以及如何通过PCB设计、散热器等方式进行有效散热，保证器件性能和寿命。 第二章：Cadence Allegro平台介绍与设计流程 1. Cadence Allegro平台的优势与核心模块： 介绍Cadence Allegro作为业界领先的PCB设计软件套件，其强大的功能、灵活的定制能力以及与EDA生态系统的集成性。 Allegro PCB Designer： 核心的PCB布局布线工具，包括原理图导入、手动/自动布局、布线、DRC（设计规则检查）等功能。 OrCAD Capture/Capture CIS： 原理图设计工具，用于创建和管理设计中的组件库、网络表等。 Sigrity Tools（PowerSI, PowerDC, SystemSI）： 强大的信号完整性与电源完整性分析工具，是进行高速PCB设计不可或缺的一部分。 Allegro Package Designer Plus： 用于芯片封装设计，与PCB设计协同工作。 Allegro Technologies（AMS, SI, PI, EMC）： 介绍Allegro提供的集成仿真和分析技术。 工作流程整合： 强调Allegro平台如何实现原理图、仿真、PCB设计、制造输出等环节的无缝集成，提高设计效率。 2. FPGA高速板卡设计典型流程： 按照实际项目开发顺序，详细介绍基于Allegro的FPGA高速板卡设计流程。 需求分析与规格定义： 明确项目目标、功能需求、性能指标、接口标准、功耗预算等。 FPGA选型与IP核评估： 根据性能需求、接口类型、功耗限制、成本等因素选择合适的FPGA器件，并评估所需的IP（Intellectual Property）核。 系统架构设计： 划分功能模块，确定模块间的通信方式、数据流向、时钟域等。 原理图设计： 使用OrCAD Capture绘制完整的系统原理图，包括FPGA、外围器件、电源、时钟、复位、调试接口等。 PCB封装库创建与管理： 建立高品质的PCB封装库，确保器件封装与实际BOM（物料清单）一致。 PCB布局规划： 依据信号流向、电源分布、散热需求、EMC考虑等进行全局PCB布局。 高速信号完整性与电源完整性分析： 使用Sigrity工具对关键高速信号和电源网络进行仿真分析，优化设计。 PCB布线设计： 按照SI/PI分析结果进行精细化布线，包括差分对、多通道匹配、过孔管理等。 时序约束与优化： 定义FPGA和PCB之间的时序要求，并进行优化以满足设计指标。 设计规则检查（DRC）与制造检查（LVS）： 运行Allegro PCB Designer的DRC功能，确保设计符合制造工艺要求。 Gerber文件输出与数据准备： 生成PCB制造所需的Gerber文件、钻孔文件、BOM等。 PCB制造与装配： 选择合适的PCB制造商，并进行元器件的贴装与焊接。 板卡功能测试与调试： 对完成的PCB板卡进行功能验证、性能测试和问题调试。 第二部分：高速信号与电源完整性设计 第三章：信号完整性（SI）理论与分析 1. 传输线理论基础： 讲解什么是传输线，及其特性阻抗、延迟、损耗等概念。 集总参数与分布参数： 区分在低频和高频下电路元件的电气行为差异。 RLCG模型： 详细解释传输线电阻（R）、电感（L）、电导（G）、电容（C）对信号传输的影响。 特性阻抗（Zo）： 解释特性阻抗的定义，以及如何通过PCB的叠层设计（介质厚度、线宽、线间距、介电常数）来控制。 延迟（Propagation Delay）： 讨论信号在传输线上传播的速度，以及其对时序的影响。 损耗（Loss）： 分析导体损耗（集肤效应）和介质损耗在高速信号传输中的影响。 2. 信号完整性问题分析： 深入剖析高速信号设计中常见的SI问题。 反射（Reflection）： 讲解阻抗不匹配引起的反射，反射波如何与原始信号叠加，导致信号失真（过冲、下冲、振铃）。 端接技术： 介绍不同类型的端接（串联端接、并联端接、戴维南端接、AC端接）的原理、应用场景和设计考虑。 串扰（Crosstalk）： 分析相邻信号线之间的耦合，感应电压如何影响目标信号的稳定性。 隔离与间距： 讲解通过增加信号线间距、使用地线隔离、合理布局等方法减少串扰。 差分信号设计： 强调差分信号在抑制共模噪声和串扰方面的优势。 损耗效应： 解释在长走线或高频下，信号幅度衰减和失真加剧的原因。 阻抗控制： 再次强调阻抗匹配对减少反射和保证信号幅度的重要性。 损耗补偿： 提及一些高级的损耗补偿技术。 时序问题（Skew）： 讲解不同信号到达时间不一致（Skew）对数据有效性的影响，特别是在多通道并行数据传输中。 长度匹配： 强调差分对和总线信号线长度匹配的必要性。 过孔（Via）的影响： 分析过孔的寄生电感和电容如何影响信号完整性，尤其是在多层板的信号切换中。 背钻（Back Drilling）、微过孔（Micro Vias）： 提及这些高级技术在降低过孔影响中的作用。 3. Cadence Sigrity PowerSI/SystemSI 分析： 介绍如何利用Sigrity工具进行SI分析。 模型建立： 如何从Allegro PCB Designer导入PCB几何信息、材料属性、器件模型等，建立精确的仿真模型。 激励设置： 定义信号源的波形、幅度、上升/下降时间等参数。 仿真类型： 讲解S参数仿真、瞬态仿真等，以及如何分析反射系数、插入损耗、串扰电压等指标。 结果解读与优化： 分析仿真报告，识别SI问题，并指导PCB布局布线、端接方案、阻抗控制等方面的优化。 第四章：电源完整性（PI）理论与分析 1. DC/DC与AC/DC电源系统： 简要介绍板卡上电源的来源，包括主电源、DC-DC转换器、LDO等。 电源树（Power Tree）： 规划和设计多级电源转换和分配的逻辑。 稳压与滤波： 讨论LDO（低压差线性稳压器）和DC-DC（直流-直流变换器）在提供稳定电压方面的作用。 2. 电源完整性问题分析： 探讨高速器件工作时对电源的需求以及PI问题。 电压跌落（IR Drop）： 分析由于PCB走线、过孔、焊盘等电阻引起的电源电压下降，尤其是在高电流工作时。 电源噪声（Power Supply Noise）： 讲解FPGA等器件高速开关动作会从电源汲取瞬时大电流，导致电源轨上的电压瞬变和噪声。 电源去耦（Decoupling）： 强调去耦电容在旁路瞬时电流、维持电源平稳方面的关键作用。 电容选型： 介绍不同类型电容（陶瓷电容、钽电容、电解电容）的ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）特性，以及如何根据频率需求进行组合选型。 电容布局： 强调去耦电容应尽可能靠近FPGA的电源引脚，并与地连接。 电源平面与地平面： 讨论良好的电源平面和地平面设计对于减小阻抗、提供低阻抗电流回流路径、抑制噪声的重要性。 平面分割： 讲解何时需要分割电源/地平面，以及如何进行合理的分割。 过孔的影响： 分析电源/地过孔对PI的影响，以及如何优化。 3. Cadence Sigrity PowerDC/PowerSI 分析： 介绍如何利用Sigrity工具进行PI分析。 DC分析（PowerDC）： 讲解如何通过DC分析计算PCB走线和网络上的IR Drop，优化电源分配网络（PDN）。 电流密度检查： 评估走线和过孔的载流能力，防止过热。 AC分析（PowerSI/PowerDC）： 讲解如何进行阻抗仿真，分析电源网络的自阻抗和互阻抗，以及其对电源噪声的影响。 共振频率： 识别电源网络中的共振频率，并进行优化。 去耦电容优化： 利用仿真结果，调整去耦电容的类型、数量和布局，以达到预期的电源噪声抑制效果。 第三部分：FPGA板卡PCB设计与优化 第五章：FPGA原理图设计与符号库构建 1. FPGA引脚分配与功能定义： 介绍如何根据FPGA的数据手册，进行高性能、高密度引脚的合理分配。 I/O Bank管理： 讨论不同I/O Bank的电压、电流能力、引脚功能（如差分对、高速串行接口）的差异。 时钟、复位、配置接口： 讲解这些关键信号的连接与处理。 JTAG调试接口： 明确JTAG调试接口的连接，为后续调试提供便利。 2. FPGA封装库创建与验证： 详细介绍在OrCAD/Allegro中创建高精度FPGA封装库的步骤。 引脚命名规则： 遵循FPGA厂商的标准，确保原理图与PCB封装的对应关系。 引脚类型与属性： 正确定义引脚的电气类型（如Input, Output, Bidirectional, Power, Ground）。 封装尺寸与焊盘： 根据FPGA的数据手册，精确绘制封装轮廓和焊盘尺寸，确保可制造性。 封装的验证： 使用Allegro PCB Designer的工具检查封装的正确性。 3. 原理图设计实践： 层次化设计： 采用层次化设计方法，提高原理图的可读性和可维护性。 电源、地、复位、时钟网络： 规范这些关键信号网络的绘制，确保连接正确。 外围器件选型与连接： 合理选择FPGA外围器件（DDR内存、时钟发生器、A/D、D/A转换器、接口芯片等），并与其进行正确的电气连接。 BOM管理： 确保原理图中的元器件与BOM信息一致。 第六章：PCB布局规划与高速信号约束 1. PCB叠层设计： 深入讲解如何根据信号频率、阻抗要求、EMC要求设计PCB叠层。 介质材料： 介绍不同介电常数（Dk）、介质损耗（Df）材料（如FR-4、Rogers）的特性与选择。 层数与布线策略： 确定PCB层数，并规划信号层、电源层、地层的分布。 阻抗控制： 讲解如何通过介质厚度、线宽、线间距等参数精确控制信号线的阻抗（如50欧姆单端，100欧姆差分）。 参考平面： 强调为高速信号提供连续、完整的参考平面（通常是地平面）的重要性。 2. 全局布局策略： 功能模块划分： 将PCB划分为不同的功能区域，如FPGA核心区、高速接口区、电源管理区、存储器区等。 关键器件布局： 优先布局FPGA、DDR内存、高速ADC/DAC等关键高速器件，考虑其I/O布局、信号路径、散热等因素。 电源器件与去耦电容布局： 合理放置DC-DC、LDO和去耦电容，靠近需要供电的器件，并与地平面形成低阻抗路径。 时钟与复位信号路径： 规划短、直、远离噪声源的时钟和复位信号路径。 EMC考虑： 考虑信号的走向、接地、屏蔽等，减少电磁辐射。 3. 高速信号布局约束： 差分对布局： 确保差分对线对齐、间距一致，并保持紧密耦合。 多通道布局： 对同一接口（如DDR总线）的所有信号线进行紧密布局，减少Skew。 避免锐角转折： 尽量采用45度角转折，减少阻抗不连续性。 过孔管理： 限制高速信号的过孔数量，尤其是在差分对和多通道总线中。 参考平面中断： 避免高速信号跨越电源/地平面的分割区域。 第七章：PCB布线与优化 1. Allegro PCB Designer布线技巧： 掌握Allegro中高效、精确的布线工具。 手动布线： 针对关键高速信号，使用手动布线以获得最佳的信号路径。 自动布线： 对于低速信号或网络密度不高的地方，可使用自动布线辅助。 布线约束设置： 在Allegro中定义线宽、间距、过孔规则、长度匹配等约束，指导布线过程。 2. 高速信号布线实战： 阻抗控制布线： 根据叠层设计，设置相应的线宽和间距，保证信号线的特性阻抗。 差分对布线： 确保差分对的紧密耦合、等长以及与地平面的良好参考。 总线布线： 对DDR、PCIe等高速总线进行精细化布线，实现精确的长度匹配和并行度。 过孔优化： 尽量避免使用连接多层的信号过孔，必要时采用微过孔或背钻技术。 回流路径设计： 确保高速信号有连续、低阻抗的参考平面作为信号回流路径。 3. 电源与地网络布线： 电源网络的低阻抗设计： 使用较宽的走线或电源层，减少IR Drop。 地网络的低阻抗设计： 保证地平面网络的连续性，并提供充足的接地过孔。 去耦电容连接： 确保去耦电容的电源端和地端到目标器件电源/地引脚的路径最短、最短。 4. 设计规则检查（DRC）与优化： DRC规则配置： 根据项目要求和制造能力，配置Allegro中的DRC规则，如最小线宽/间距、最小过孔尺寸、最小焊盘/阻焊环等。 DRC结果分析与修复： 运行DRC，识别并逐一修复设计中的违规点。 LVS（Layout Versus Schematic）检查： 确保PCB布局与原理图网络列表一致。 第四部分：FPGA板卡测试与制造 第八章：时序约束与时序分析 1. FPGA内部时序约束： 讲解如何为FPGA内部逻辑设计设置时序约束（SDC文件）。 时钟定义： 定义主时钟、派生时钟，并设置其频率、占空比等。 输入/输出端口约束： 定义外部输入信号的时序要求（如setup, hold time）。 伪路径（False Path）与多周期路径（Multicycle Path）： 掌握如何处理不需严格时序控制的路径。 时序报告分析： 理解FPGA综合、布局布线工具生成时序报告，并分析时序违规（WNS, TNS）。 2. FPGA与PCB板卡协同时序： PCB延迟建模： 了解PCB走线延迟如何影响FPGA的I/O时序。 时序模型（Timing Models）： 解释FPGA器件和PCB走线的时序模型如何用于整体时序分析。 时序收敛策略： 通过调整FPGA逻辑、PCB布线、时钟频率等手段，实现整体时序收敛。 第九章：EMI/EMC设计与防护 1. EMI/EMC基础概念： 讲解电磁干扰（EMI）与电磁兼容性（EMC）的基本原理。 EMI的产生与传播： 分析高速信号、开关电源、时钟信号等产生的电磁辐射源，以及传导、辐射两种传播方式。 EMC的四个要素： 源（Source）、耦合路径（Coupling Path）、接收者（Victim）、耦合（Coupling）。 EMC标准与测试： 简要介绍常见的EMC标准（如FCC、CE）。 2. PCB设计中的EMC防护措施： 合理布局： 减少噪声源与敏感器件的距离，避免信号线并行。 电源与地平面设计： 确保提供低阻抗的电流回流路径，避免形成电磁辐射环。 信号完整性优化： 良好的SI设计本身就是EMC防护的基础，减少反射和振铃。 差分信号使用： 差分信号在抑制共模噪声和减少辐射方面具有优势。 滤波与屏蔽： 在必要时，为信号线增加EMI滤波器，对敏感区域进行屏蔽。 过孔管理： 限制不必要的过孔，尤其是高速信号的过孔。 接地设计： 良好的接地是EMC设计的关键。 第十章：PCB制造与测试 1. Gerber文件生成与数据准备： Gerber格式： 介绍Gerber文件的作用，以及Allegro如何生成不同层（铜层、阻焊层、丝印层、钻孔层）的Gerber文件。 钻孔文件（Excellon）： 生成用于PCB钻孔的Excellon文件。 BOM（物料清单）： 确保Gerber文件与BOM信息一致。 其他制造数据： 如IPC-D-356A网络列表文件等。 2. PCB制造工艺选择： 板材选择： 根据设计要求（高频、高Tg等）选择合适的PCB板材。 阻抗控制精度： 选择能够满足阻抗控制要求的制造商。 表面处理： 如沉金、OSP、HASL等，及其对焊接性能和信号完整性的影响。 多层板设计考虑： 评估制造商在多层板制造方面的能力。 3. 板卡焊接与组装： SMT（表面贴装技术）： 介绍元器件的贴装过程。 返修与测试： 考虑焊接工艺的可返修性。 4. 板卡功能测试与调试： 上电测试： 检查电源是否正常，关键电压是否符合预期。 JTAG在线调试： 利用JTAG接口下载FPGA程序，观察内部信号，进行功能验证。 高速信号测试： 使用示波器、逻辑分析仪等仪器，对高速信号进行眼图、时域、频域测量，验证SI/PI效果。 功能测试： 编写测试程序，全面验证板卡的功能。 问题定位与调试： 结合仿真结果和测试数据，分析和解决设计中出现的问题。 附录： FPGA高速设计常用术语表 Cadence Allegro常用快捷键 典型高速接口设计案例（如DDR3/DDR4、PCIe、USB3.0等） 通过对本书的学习，读者将能够系统掌握基于Cadence Allegro平台的FPGA高速板卡设计方法，深刻理解信号完整性、电源完整性的核心原理，并能够将理论知识应用于实际设计中，有效解决高速设计中遇到的各种挑战，最终设计出高性能、高可靠性的FPGA板卡产品。

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我是一名长期在工业界工作的系统工程师，深知在实际项目开发中，能够高效地完成板卡设计并实现预期的功能是多么重要。《正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详》这本书，可以说是我近几年来读过的最贴近实际需求的书籍之一。这本书的核心价值在于其“详”字。它不仅仅是泛泛而谈，而是对基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计过程进行了非常详尽的阐述。我尤其看重书中关于“计算机网络”和“程序设计”的应用部分。在很多嵌入式系统的项目中，板卡的设计往往需要与网络通信紧密结合，例如物联网设备、通信网关等。这本书提供了如何将网络协议栈在FPGA中实现，以及如何为FPGA编写高效的底层驱动和应用层程序的方法。这对于我这样的系统工程师来说，能够直接指导我的实际工作，减少了很多摸索的时间。书中对高速信号完整性、电源完整性分析的详细讲解，以及如何通过Cadence Allegro的仿真工具来验证设计，都是我日常工作中必不可少的技能。它让我能够更从容地应对复杂高速信号的设计挑战，并确保系统的稳定可靠。这本书的实践性非常强，为我提供了一套完整的解决方案，能够直接应用于各种工业项目。

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我是一名在嵌入式系统领域摸爬滚打多年的老兵，最近有幸拜读了《正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详》这本书，简直是大开眼界。作为一名长期与ARM、Linux打交道的程序员，过去对硬件设计，尤其是高速PCB这块，总觉得隔着一层纱。这本书的出现，恰恰填补了我的知识盲区。它没有像很多硬核的硬件书籍那样充斥着晦涩的公式和术语，而是从一个更宏观的角度，将硬件设计与软件开发的联系紧密起来。我尤其欣赏书中关于“计算机网络”和“程序设计”与板卡设计相结合的部分。作者非常巧妙地将网络协议栈在FPGA上的实现、以及如何为嵌入式系统编写高效可靠的驱动程序等内容融入其中。这对于我这样的软件工程师来说，是极大的启发。理解了FPGA内部的逻辑结构，我能更好地理解某些硬件接口的局限性，从而编写出更优化、更具效率的软件。书中关于总线协议的讲解，例如AXI、AHB等，以及如何根据FPGA的特性来设计数据通路，都让我受益匪浅。更重要的是，它让我意识到，硬件设计不仅仅是堆砌元件，而是要充分考虑后续软件的开发需求和性能瓶颈。这本书的价值在于其跨学科的视野，它成功地打破了软硬件之间的壁垒，为我打开了一个全新的视角。

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这本《正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详》绝对是电子工程领域的一本里程碑式的著作，我是一名刚毕业不久的硬件工程师，在接触到这本书之前，对于高速PCB设计，尤其是如何结合FPGA进行优化，一直感觉摸不着头脑。书的前半部分，作者深入浅出地讲解了Cadence Allegro这款强大EDA工具的使用技巧，从原理图绘制到PCB布局布线，每一个步骤都细致入微。我尤其印象深刻的是关于电源完整性（PI）和信号完整性（SI）的章节，作者通过大量的实际案例，生动地展示了如何通过合理的元器件选择、PCB堆叠设计、差分对走线、过孔优化等一系列方法，来最大限度地减少信号损耗和串扰，确保高速信号的稳定传输。对于FPGA与PCB板卡设计的结合部分，书中的讲解更是点睛之笔。它不仅仅是简单地介绍如何将FPGA器件放置在PCB上，而是深入探讨了FPGA内部逻辑结构对外部接口时序的影响，以及如何根据FPGA的I/O特性和功耗要求来设计匹配的电源和地网络。此外，书中还涵盖了诸如阻抗匹配、嵌入式处理器的集成、以及一些高级的调试技巧，这些都是在实际项目开发中至关重要的内容。总而言之，这本书为我搭建了一个扎实的理论基础和实用的操作框架，让我能够更自信地迎接高速PCB设计挑战。

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作为一个对电子设计充满好奇心的爱好者，我一直在寻找一本既能让我理解基本原理，又能指导我进行实际操作的书籍。《正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详》这本书，真的满足了我所有的期待。我最喜欢的部分是它对Cadence Allegro这款软件的详细讲解。书中的图文并茂，即使是初学者也能轻松上手。从原理图的绘制，到元件库的建立，再到PCB的布局和布线，每一个步骤都清晰明了。我特别学习了书中关于“高速”设计的一些原则，比如差分信号的处理、阻抗控制的计算方法、以及如何合理地进行信号的去耦和滤波。这些内容对于避免设计中的常见问题非常有帮助。另外，书中的FPGA部分也让我眼前一亮。我之前对FPGA的了解仅限于一些基础概念，这本书则将FPGA的内部架构、逻辑设计以及如何与PCB板卡进行接口的细节都做了非常详细的阐述。它让我明白，FPGA不仅仅是一个可编程的逻辑器件，更是一个能够实现复杂功能的“小芯片”。通过学习书中关于FPGA和PCB协同设计的案例，我开始能够构思自己的简单设计项目，并对如何实现它们有了更清晰的认识。这本书为我这个业余爱好者提供了一个从理论到实践的坚实跳板。

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在我看来，《正版 基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 计算机网络 程序设计 详》这本书的出现，填补了电子工程教育领域一个非常关键的空白。我曾是一名高校的教师，教授信号与系统等基础课程，但往往在将理论与实际工程应用联系起来时，学生会感到迷茫。这本书的出现，恰恰解决了这个问题。它不是简单地罗列技术参数，而是通过将Cadence Allegro这一行业标准EDA工具与FPGA这一核心硬件紧密结合，辅以计算机网络和程序设计思维，提供了一个完整的解决方案。我非常欣赏书中关于“高速”设计理念的阐述，它不仅仅是关注时序和信号完整性，更强调从整个系统设计的角度去考虑，如何优化PCB的布局、布线，以适应FPGA的特性，并最终服务于上层应用。书中的案例分析非常具有代表性，作者深入浅出地剖析了高速信号传输中的挑战，例如串扰、反射、损耗等，并提供了行之有效的解决策略。对于FPGA与PCB板卡设计的结合，书中不仅讲解了原理，更重要的是展示了实践方法，包括如何进行I/O规划、功耗分配、以及在PCB上实现高效的信号通路。这本书不仅能帮助学生更好地理解理论知识，更能培养他们解决实际工程问题的能力，是非常宝贵的教学资源。