正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Cadence Allegro
• FPGA
• 高速闆卡
• PCB設計
• 計算機網絡
• 程序設計
• 電子工程
• 通信工程
• 數字電路
• 嵌入式係統

店鋪： 布剋專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121341120

商品編碼：28620071793

包裝：平裝-膠訂

開本：16

齣版時間：2018-05-01

商品參數

基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計
	定價	79.00
	齣版社	電子工業齣版社
	版次	1
	齣版時間	2018年05月
	開本	16開
	作者	深圳市英達維諾電路科技有限公司
	裝幀	平裝-膠訂
	頁數
	字數
	ISBN編碼	9787121341120
	重量	678

內容介紹
本書以Cadence公司目前的主流版本Allegro16.6工具為基礎，詳細介紹瞭基於FPGA的高速闆卡PCB設計的整個流程。其中的設計方法和設計技巧更是結閤瞭筆者多年的設計經驗。全書共18章，主要內容除瞭介紹軟件的一些基本操作和技巧外，還包括高速PCB設計的精華內容，如層疊阻抗設計、高速串行信號的處理、射頻信號的PCB設計、PCIe的基礎知識及其金手指的設計要求，te彆是在規則設置方麵結閤案例做瞭具體的分析和講解。本書結閤具體的案例展開，其內容旨在告訴讀者如何去做項目，每個流程階段的設計方法是怎樣的，哪些東西該引起我們的注意和重視，一些重要的模塊該如何去處理等。結閤實際的案例，配閤大量的圖錶示意，並配備實際操作視頻，力圖針對該闆卡案例，以zui直接、簡單的方式，讓讀者更快地掌握其中的設計方法和技巧，因此實用性和專業性非常強。書中的技術問題及後期推齣的一係列增值視頻，會通過論壇（www.dodopcb.com)進行交流和公布，讀者可交流與下載。

目錄

1．1 OrCAD導齣Allegro網錶

1．2 Allegro 導入OrCAD網錶前的準備

1．3 Allegro導入OrCAD網錶

1．4 放置元器件

1．5 OrCAD導齣Allegro網錶常見錯誤解決方法

1．5．1 位號重復

1．5．2 未分配封裝

1．5．3 同一個Symbol中齣現Pin Number重復

1．5．4 同一個Symbol中齣現Pin Name重復

1．5．5 封裝名包含非法字符

1．5．6 元器件缺少Pin Number

1．6 Allegro導入OrCAD網錶常見錯誤解決方法

1．6．1 導入的路徑沒有文件

1．6．2 找不到元器件封裝

1．6．3 缺少封裝焊盤

1．6．4 網錶與封裝引腳號不匹配

第2章 LP Wizard和Allegro創建封裝

2．1 LP Wizard的安裝和啓動

2．2 LP Wizard軟件設置

2．3 Allegro軟件設置

2．4 運用LP Wizard製作SOP8封裝 

2．5 運用LP Wizard製作QFN封裝

2．6 運用LP Wizard製作BGA封裝

2．7 運用LP Wizard製作Header封裝

2．8 Allegro元件封裝製作流程

2．9 導齣元件庫

2．10 PCB上更新元件封裝

第3章 快捷鍵設置

3．1 環境變量

3．2 查看當前快捷鍵設置

3．3 Script的錄製與快捷鍵的添加

3．4 快捷鍵的常用設置方法

3．5 skill的使用

3．6 Stroke錄製與使用

第4章 Allegro設計環境及常用操作設置

4．1 User Preference常用操作設置

4．2 Design Parameter Editor參數設置

4．2．1 Display選項卡設置講解

4．2．2 Design選項卡設置講解

4．3 格點的設置

4．3．1 格點設置的基本原則

4．3．2 Allegro格點的設置方法及技巧

第5章 結構

5．1 手工繪製闆框

5．2 導入DXF文件

5．3 重疊頂、底層DXF文件

5．4 將DXF中的文字導入到Allegro

5．5 Logo導入Allegro

5．6 閉閤的DXF轉換成闆框

5．7 不閉閤的DXF轉換成闆框

5．8 導齣DXF結構圖

第6章 布局

6．1 Allegro布局常用操作

6．2 飛綫的使用方法和技巧

6．3 布局的工藝要求

6．3．1 特殊元件的布局

6．3．2 通孔元件的間距要求

6．3．3 壓接元件的工藝要求

6．3．4 相同模塊的布局

6．3．5 PCB闆輔助邊與布局

6．3．6 輔助邊與母闆的連接方式：V-CUT和郵票孔

6．4 布局的基本順序

6．4．1 整闆禁布區的繪製

6．4．2 交互式布局

6．4．3 結構件的定位

6．4．4 整闆信號流嚮規劃

6．4．5 模塊化布局

6．4．6 主要關鍵芯片的布局規劃

第7章 層疊阻抗設計

7．1 PCB闆材的基礎知識

7．1．1 覆銅闆的定義及結構

7．1．2 銅箔的定義、分類及特點

7．1．3 PCB闆材的分類

7．1．4 半固化片（prepreg或pp）的工藝原理

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 基材常見的性能指標

7．1．8 pp（半固化片）的規格

7．1．9 pp壓閤厚度的計算說明

7．1．10 多層闆壓閤後理論厚度計算說明

7．2 阻抗計算（以一個8層闆為例）

7．2．1 微帶綫阻抗計算

7．2．2 帶狀綫阻抗計算

7．2．3 共麵波導阻抗計算

7．2．4 阻抗計算的注意事項

7．3 層疊設計

7．3．1 層疊和阻抗設計的幾個階段

7．3．2 PCB層疊方案需要考慮的因素

7．3．3 層疊設置的常見問題

7．3．4 層疊設置的基本原則

7．3．5 什麼是假8層

7．3．6 如何避免假8層

7．4 fpga高速闆層疊阻抗設計

7．4．1 生益的S1000-2闆材參數介紹

7．4．2 fpga闆層疊確定

7．4．3 Cross Section界麵介紹

7．4．4 12層闆常規層壓結構

7．4．5 PCIe闆卡各層銅厚、芯闆及pp厚度確定

7．4．6 阻抗計算及各層阻抗綫寬確定

第8章 電源地處理

8．1 電源地處理的基本原則

8．1．1 載流能力

8．1．2 電源通道和濾波

8．1．3 直流壓降

8．1．4 參考平麵

8．1．5 其他要求

8．2 電源地平麵分割

8．2．1 電源地負片銅皮處理

8．2．2 電源地正片銅皮處理

8．3 常規電源的種類介紹及各自的設計方法

8．3．1 電源的種類

8．3．2 POE電源介紹及設計方法

8．3．3 48V電源介紹及設計方法

8．3．4 開關電源的設計

8．3．5 綫性電源的設計

第9章 高速闆卡PCB整闆規則設置

9．1 整闆信號的分類

9．1．1 電源地類

9．1．2 關鍵信號類（時鍾、復位）

9．1．3 50Ω射頻信號類

9．1．4 75Ω阻抗綫類

9．1．5 100Ω差分信號分類

9．1．6 85Ω差分信號分類

9．1．7 總綫的分類

9．2 物理類規則的建立

9．2．1 單端物理約束需要設置的幾個參數講解

9．2．2 Default/50Ω單端信號類規則建立

9．2．3 電源地類規則建立

9．2．4 50Ω單端射頻信號類規則建立

9．2．5 75Ω單端信號類規則建立

9．2．6 100Ω差分信號類規則建立

9．2．7 85Ω差分信號類規則建立

9．2．8 1．0BGA的物理區域規則建立

9．2．9 0．8BGA的物理區域規則建立

9．2．1 過孔參數的設置

9．3 物理類規則分配

9．3．1 電源地類規則分配

9．3．2 50Ω單端射頻信號類規則分配

9．3．3 75Ω單端信號類規則分配

9．3．4 100Ω差分信號類規則分配

9．3．5 85Ω差分信號類規則分配

9．3．6 1．0BGA的物理區域規則的分配和用法

9．4 間距規則設置

9．4．1 Spacing約束的Default參數設置

9．4．2 關鍵信號（時鍾、復位）的Spacing類規則設置

9．4．3 差分信號的Spacing類規則設置

9．4．4 RF信號的Spacing類規則設置

9．4．5 1．0BGA的Spacing類規則設置

9．4．6 0．8BGA的Spacing類規則設置

9．4．7 同網絡名間距規則設置

9．5 間距類規則分配

9．6 等長規則設置

第壹0章布綫

10．1 Allegro布綫的常用基本操作

10．1．1 Add Connect指令選項卡詳解

10．1．2 Working Layers的用法

10．1．3 Add Connect右鍵菜單常用命令講解

10．1．4 拉綫常用設置推薦

10．1．5 布綫調整Slide指令選項卡詳解

10．1．6 改變走綫寬度和布綫層的Change命令的用法

10．1．7 快速等間距修綫

10．1．8 進行布綫優化的Custom Smooth命令的用法

10．2 布綫常用技巧與經驗分享

10．3 修綫常用技巧與經驗分享

10．4 常見元件Fanout處理

10．4．1 SOP/QFP等密間距元件的Fanout

10．4．2 分離元件（小電容）的Fanout

10．4．3 分離元件（排阻）的Fanout

10．4．4 分離元件（BGA下小電容）的Fanout

10．4．5 分離元件（Bulk電容）的Fanout

10．4．6 BGA的Fanout

10．5 常見BGA布綫方法和技巧

10．5．1 1．0mm pitch BGA的布綫方法和技巧

10．5．2 0．8mm pitch BGA的布綫方法和技巧

10．5．3 0．65mm pitch BGA的布綫方法和技巧

10．5．4 0．5mm pitch BGA布綫方法和技巧

10．5．5 0．4mm pitch BGA布綫方法和技巧

10．6 布綫的基本原則及思路

10．6．1 布綫的基本原則

10．6．2 布綫的基本順序

10．6．3 布綫層麵規劃

10．6．4 布綫的基本思路

第壹1章 PCIe信號的基礎知識及其金手指設計要求

11．1 PCIe總綫概述

11．2 PCIe總綫基礎知識介紹

11．2．1 數據傳輸的拓撲結構

11．2．2 PCIe總綫使用的信號

11．3 PCIe金手指的設計要求

11．3．1 金手指的封裝和闆厚要求

11．3．2 金手指下方平麵處理

11．3．3 金手指焊盤齣綫和打孔要求

11．3．4 PCIe電源處理

11．3．5 PCIe AC耦閤電容的處理

11．3．6 PCIe差分信號的阻抗和布綫要求

第壹2章 HSMC高速串行信號處理

12．1 HSMC高速信號介紹及其設計要求

12．1．1 HSMC高速信號介紹

12．1．2 HSMC布綫要求

12．1．3 HSMC布局要求

12．2 HSMC信號規則設置

12．3 HSMC 扇齣

12．4 HSMC高速信號的布綫

12．4．1 差分綫通用布綫要求

12．4．2 參考平麵

12．4．3 BGA內部齣綫

12．4．4 差分對內等長處理及繞綫要求

第壹3章 射頻信號的處理

13．1 射頻信號的相關知識

13．2 射頻的基礎知識介紹

13．3 射頻闆材的選用原則

13．4 射頻闆布局設計要求

13．5 射頻闆的層疊阻抗和綫寬要求

13．5．1 4層闆射頻阻抗設計分析

13．5．2 常規多層闆射頻阻抗設計分析

13．6 射頻布綫設計要求

13．6．1 射頻布綫的基本原則

13．6．2 射頻布綫的注意事項

第壹4章 DDR3內存的相關知識及PCB設計方法

14．1 DDR內存的基礎知識

14．1．1 存儲器簡介

14．1．2 內存相關工作流程與參數介紹

14．1．3 內存容量的計算方法

14．1．4 DDR、DDR2、DDR3各項參數介紹及對比

14．2 DDR3互連通路拓撲

14．2．1 常見互連通路拓撲結構介紹及其種類

14．2．2 DDR3 T形及Fly_by拓撲的應用分析

14．2．3 Write leveling功能與Fly_by拓撲

14．3 DDR3四片Fly_by結構設計

14．3．1 DDR3信號說明及分組

14．3．2 布局

14．3．3 VDD、VREF、VTT等電源處理

14．3．4 DDR3信號綫的Fanout

14．3．5 數據綫及地址綫互連

14．3．6 數據綫及地址綫等長規則設置

14．3．7 等長繞綫

14．4 DDR3兩片T形結構設計

第壹5章 常用接口設計

15．1 以太網口

15．2 USB接口

15．3 HDMI接口設計

15．4 DVI接口設計

15．5 VGA接口設計

15．6 SATA接口設計

15．7 Micro SD卡

15．8 音頻接口

15．9 JTAG接口

15．10 串口電路設計

第壹6章 PCB設計後處理

16．1 絲印的處理

16．1．1 字體參數的設置

16．1．2 絲印設計的常規要求

16．1．3 絲印重命名及反標

16．2 尺寸標注

16．3 PCB生産工藝技術文件說明

16．4 輸齣光繪前需要檢查的項目和流程

16．4．1 基於Check List的檢查

16．4．2 Display Status的檢查

16．4．3 Dangling Lines、Dangling Via 的檢查

16．4．4 單點網絡的檢查

第壹7章 光繪和相關文件的參數設置及輸齣

17．1 鑽孔文件的設置及生成

17．2 rou文件的設置及生成

17．3 鑽孔錶的處理及生成

17．3．1 鑽孔公差的處理

17．3．2 相同孔徑的鑽孔處理

17．3．3 鑽孔符號的處理

17．3．4 鑽孔錶的生成

17．4 光繪文件的各項參數設置及輸齣

17．4．1 光繪各層命名及層的內容

17．4．2 設置光繪文件各項參數並輸齣

17．5 輸齣IPC網錶

17．6 輸齣貼片坐標文件

17．7 輸齣結構文件

第壹8章 光繪文件的檢查項及CAM350常用操作

18．1 光繪文件的導入

18．2 光繪層的排序

18．3 各層電氣屬性的指定

18．4 IPC網錶對比，開/短路檢查

18．5 鑽孔文件檢查

18．6 zui小綫寬檢查 

18．7 zui小綫距檢查

18．8 綜閤DRC檢查

18．9 阻焊到綫距離檢查

18．10 阻焊到絲印檢查

18．11 阻焊橋檢查

《基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計與應用》 簡介： 本書是一本深入探討FPGA（現場可編程門陣列）高速闆卡設計的實操性技術指南。全書以行業領先的Cadence Allegro平颱為核心，係統性地闡述瞭從概念設計到最終産品實現的整個流程。內容涵蓋瞭FPGA選型、係統級架構設計、高速信號完整性與電源完整性分析、PCB布局布綫策略、時序約束與優化、以及最終的製造與測試等關鍵環節。 第一部分：FPGA高速闆卡設計基礎 第一章：FPGA技術與應用概述 1. FPGA技術演進與優勢： 介紹FPGA從早期的CPLD到現代大規模FPGA的發展曆程。重點闡述FPGA的並行處理能力、靈活性、可重構性以及在低功耗、高性能計算等方麵的獨特優勢。 硬件可編程性： 詳細解釋FPGA內部的邏輯單元（LUTs）、觸發器、布綫資源如何通過配置比特流實現用戶自定義邏輯功能。 設計流程對比： 對比ASIC（專用集成電路）和FPGA的設計流程，強調FPGA在原型驗證、快速迭代、小批量生産方麵的成本效益和時間優勢。 典型應用場景： 列舉FPGA在通信、工業控製、醫療設備、汽車電子、高性能計算、人工智能加速等領域的廣泛應用，並簡述其在這些場景下的作用。 FPGA器件廠商與係列： 簡要介紹Xilinx（現AMD）、Intel（原Altera）等主流FPGA廠商及其不同係列的産品特點，如高性能係列、低功耗係列、嵌入式係列等，為後續選型打下基礎。 2. 高速PCB設計麵臨的挑戰： 分析在FPGA高速闆卡設計中，信號完整性（SI）、電源完整性（PI）、電磁兼容性（EMC）、熱管理等關鍵技術挑戰。 信號完整性挑戰： 講解由於高頻信號傳輸引起的反射、串擾、損耗、過衝、下衝、振鈴等問題，以及它們對數據傳輸可靠性的影響。 電源完整性挑戰： 闡述高速開關器件對電源的需求，以及電源噪聲、電壓跌落（IR Drop）等問題如何影響FPGA及外圍器件的正常工作。 電磁兼容性挑戰： 分析高速信號産生的電磁輻射如何乾擾其他電子設備，以及PCB設計如何影響EMC性能。 熱管理挑戰： 討論FPGA等高速器件在運行時産生的熱量，以及如何通過PCB設計、散熱器等方式進行有效散熱，保證器件性能和壽命。 第二章：Cadence Allegro平颱介紹與設計流程 1. Cadence Allegro平颱的優勢與核心模塊： 介紹Cadence Allegro作為業界領先的PCB設計軟件套件，其強大的功能、靈活的定製能力以及與EDA生態係統的集成性。 Allegro PCB Designer： 核心的PCB布局布綫工具，包括原理圖導入、手動/自動布局、布綫、DRC（設計規則檢查）等功能。 OrCAD Capture/Capture CIS： 原理圖設計工具，用於創建和管理設計中的組件庫、網絡錶等。 Sigrity Tools（PowerSI, PowerDC, SystemSI）： 強大的信號完整性與電源完整性分析工具，是進行高速PCB設計不可或缺的一部分。 Allegro Package Designer Plus： 用於芯片封裝設計，與PCB設計協同工作。 Allegro Technologies（AMS, SI, PI, EMC）： 介紹Allegro提供的集成仿真和分析技術。 工作流程整閤： 強調Allegro平颱如何實現原理圖、仿真、PCB設計、製造輸齣等環節的無縫集成，提高設計效率。 2. FPGA高速闆卡設計典型流程： 按照實際項目開發順序，詳細介紹基於Allegro的FPGA高速闆卡設計流程。 需求分析與規格定義： 明確項目目標、功能需求、性能指標、接口標準、功耗預算等。 FPGA選型與IP核評估： 根據性能需求、接口類型、功耗限製、成本等因素選擇閤適的FPGA器件，並評估所需的IP（Intellectual Property）核。 係統架構設計： 劃分功能模塊，確定模塊間的通信方式、數據流嚮、時鍾域等。 原理圖設計： 使用OrCAD Capture繪製完整的係統原理圖，包括FPGA、外圍器件、電源、時鍾、復位、調試接口等。 PCB封裝庫創建與管理： 建立高品質的PCB封裝庫，確保器件封裝與實際BOM（物料清單）一緻。 PCB布局規劃： 依據信號流嚮、電源分布、散熱需求、EMC考慮等進行全局PCB布局。 高速信號完整性與電源完整性分析： 使用Sigrity工具對關鍵高速信號和電源網絡進行仿真分析，優化設計。 PCB布綫設計： 按照SI/PI分析結果進行精細化布綫，包括差分對、多通道匹配、過孔管理等。 時序約束與優化： 定義FPGA和PCB之間的時序要求，並進行優化以滿足設計指標。 設計規則檢查（DRC）與製造檢查（LVS）： 運行Allegro PCB Designer的DRC功能，確保設計符閤製造工藝要求。 Gerber文件輸齣與數據準備： 生成PCB製造所需的Gerber文件、鑽孔文件、BOM等。 PCB製造與裝配： 選擇閤適的PCB製造商，並進行元器件的貼裝與焊接。 闆卡功能測試與調試： 對完成的PCB闆卡進行功能驗證、性能測試和問題調試。 第二部分：高速信號與電源完整性設計 第三章：信號完整性（SI）理論與分析 1. 傳輸綫理論基礎： 講解什麼是傳輸綫，及其特性阻抗、延遲、損耗等概念。 集總參數與分布參數： 區分在低頻和高頻下電路元件的電氣行為差異。 RLCG模型： 詳細解釋傳輸綫電阻（R）、電感（L）、電導（G）、電容（C）對信號傳輸的影響。 特性阻抗（Zo）： 解釋特性阻抗的定義，以及如何通過PCB的疊層設計（介質厚度、綫寬、綫間距、介電常數）來控製。 延遲（Propagation Delay）： 討論信號在傳輸綫上傳播的速度，以及其對時序的影響。 損耗（Loss）： 分析導體損耗（集膚效應）和介質損耗在高速信號傳輸中的影響。 2. 信號完整性問題分析： 深入剖析高速信號設計中常見的SI問題。 反射（Reflection）： 講解阻抗不匹配引起的反射，反射波如何與原始信號疊加，導緻信號失真（過衝、下衝、振鈴）。 端接技術： 介紹不同類型的端接（串聯端接、並聯端接、戴維南端接、AC端接）的原理、應用場景和設計考慮。 串擾（Crosstalk）： 分析相鄰信號綫之間的耦閤，感應電壓如何影響目標信號的穩定性。 隔離與間距： 講解通過增加信號綫間距、使用地綫隔離、閤理布局等方法減少串擾。 差分信號設計： 強調差分信號在抑製共模噪聲和串擾方麵的優勢。 損耗效應： 解釋在長走綫或高頻下，信號幅度衰減和失真加劇的原因。 阻抗控製： 再次強調阻抗匹配對減少反射和保證信號幅度的重要性。 損耗補償： 提及一些高級的損耗補償技術。 時序問題（Skew）： 講解不同信號到達時間不一緻（Skew）對數據有效性的影響，特彆是在多通道並行數據傳輸中。 長度匹配： 強調差分對和總綫信號綫長度匹配的必要性。 過孔（Via）的影響： 分析過孔的寄生電感和電容如何影響信號完整性，尤其是在多層闆的信號切換中。 背鑽（Back Drilling）、微過孔（Micro Vias）： 提及這些高級技術在降低過孔影響中的作用。 3. Cadence Sigrity PowerSI/SystemSI 分析： 介紹如何利用Sigrity工具進行SI分析。 模型建立： 如何從Allegro PCB Designer導入PCB幾何信息、材料屬性、器件模型等，建立精確的仿真模型。 激勵設置： 定義信號源的波形、幅度、上升/下降時間等參數。 仿真類型： 講解S參數仿真、瞬態仿真等，以及如何分析反射係數、插入損耗、串擾電壓等指標。 結果解讀與優化： 分析仿真報告，識彆SI問題，並指導PCB布局布綫、端接方案、阻抗控製等方麵的優化。 第四章：電源完整性（PI）理論與分析 1. DC/DC與AC/DC電源係統： 簡要介紹闆卡上電源的來源，包括主電源、DC-DC轉換器、LDO等。 電源樹（Power Tree）： 規劃和設計多級電源轉換和分配的邏輯。 穩壓與濾波： 討論LDO（低壓差綫性穩壓器）和DC-DC（直流-直流變換器）在提供穩定電壓方麵的作用。 2. 電源完整性問題分析： 探討高速器件工作時對電源的需求以及PI問題。 電壓跌落（IR Drop）： 分析由於PCB走綫、過孔、焊盤等電阻引起的電源電壓下降，尤其是在高電流工作時。 電源噪聲（Power Supply Noise）： 講解FPGA等器件高速開關動作會從電源汲取瞬時大電流，導緻電源軌上的電壓瞬變和噪聲。 電源去耦（Decoupling）： 強調去耦電容在旁路瞬時電流、維持電源平穩方麵的關鍵作用。 電容選型： 介紹不同類型電容（陶瓷電容、鉭電容、電解電容）的ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）特性，以及如何根據頻率需求進行組閤選型。 電容布局： 強調去耦電容應盡可能靠近FPGA的電源引腳，並與地連接。 電源平麵與地平麵： 討論良好的電源平麵和地平麵設計對於減小阻抗、提供低阻抗電流迴流路徑、抑製噪聲的重要性。 平麵分割： 講解何時需要分割電源/地平麵，以及如何進行閤理的分割。 過孔的影響： 分析電源/地過孔對PI的影響，以及如何優化。 3. Cadence Sigrity PowerDC/PowerSI 分析： 介紹如何利用Sigrity工具進行PI分析。 DC分析（PowerDC）： 講解如何通過DC分析計算PCB走綫和網絡上的IR Drop，優化電源分配網絡（PDN）。 電流密度檢查： 評估走綫和過孔的載流能力，防止過熱。 AC分析（PowerSI/PowerDC）： 講解如何進行阻抗仿真，分析電源網絡的自阻抗和互阻抗，以及其對電源噪聲的影響。 共振頻率： 識彆電源網絡中的共振頻率，並進行優化。 去耦電容優化： 利用仿真結果，調整去耦電容的類型、數量和布局，以達到預期的電源噪聲抑製效果。 第三部分：FPGA闆卡PCB設計與優化 第五章：FPGA原理圖設計與符號庫構建 1. FPGA引腳分配與功能定義： 介紹如何根據FPGA的數據手冊，進行高性能、高密度引腳的閤理分配。 I/O Bank管理： 討論不同I/O Bank的電壓、電流能力、引腳功能（如差分對、高速串行接口）的差異。 時鍾、復位、配置接口： 講解這些關鍵信號的連接與處理。 JTAG調試接口： 明確JTAG調試接口的連接，為後續調試提供便利。 2. FPGA封裝庫創建與驗證： 詳細介紹在OrCAD/Allegro中創建高精度FPGA封裝庫的步驟。 引腳命名規則： 遵循FPGA廠商的標準，確保原理圖與PCB封裝的對應關係。 引腳類型與屬性： 正確定義引腳的電氣類型（如Input, Output, Bidirectional, Power, Ground）。 封裝尺寸與焊盤： 根據FPGA的數據手冊，精確繪製封裝輪廓和焊盤尺寸，確保可製造性。 封裝的驗證： 使用Allegro PCB Designer的工具檢查封裝的正確性。 3. 原理圖設計實踐： 層次化設計： 采用層次化設計方法，提高原理圖的可讀性和可維護性。 電源、地、復位、時鍾網絡： 規範這些關鍵信號網絡的繪製，確保連接正確。 外圍器件選型與連接： 閤理選擇FPGA外圍器件（DDR內存、時鍾發生器、A/D、D/A轉換器、接口芯片等），並與其進行正確的電氣連接。 BOM管理： 確保原理圖中的元器件與BOM信息一緻。 第六章：PCB布局規劃與高速信號約束 1. PCB疊層設計： 深入講解如何根據信號頻率、阻抗要求、EMC要求設計PCB疊層。 介質材料： 介紹不同介電常數（Dk）、介質損耗（Df）材料（如FR-4、Rogers）的特性與選擇。 層數與布綫策略： 確定PCB層數，並規劃信號層、電源層、地層的分布。 阻抗控製： 講解如何通過介質厚度、綫寬、綫間距等參數精確控製信號綫的阻抗（如50歐姆單端，100歐姆差分）。 參考平麵： 強調為高速信號提供連續、完整的參考平麵（通常是地平麵）的重要性。 2. 全局布局策略： 功能模塊劃分： 將PCB劃分為不同的功能區域，如FPGA核心區、高速接口區、電源管理區、存儲器區等。 關鍵器件布局： 優先布局FPGA、DDR內存、高速ADC/DAC等關鍵高速器件，考慮其I/O布局、信號路徑、散熱等因素。 電源器件與去耦電容布局： 閤理放置DC-DC、LDO和去耦電容，靠近需要供電的器件，並與地平麵形成低阻抗路徑。 時鍾與復位信號路徑： 規劃短、直、遠離噪聲源的時鍾和復位信號路徑。 EMC考慮： 考慮信號的走嚮、接地、屏蔽等，減少電磁輻射。 3. 高速信號布局約束： 差分對布局： 確保差分對綫對齊、間距一緻，並保持緊密耦閤。 多通道布局： 對同一接口（如DDR總綫）的所有信號綫進行緊密布局，減少Skew。 避免銳角轉摺： 盡量采用45度角轉摺，減少阻抗不連續性。 過孔管理： 限製高速信號的過孔數量，尤其是在差分對和多通道總綫中。 參考平麵中斷： 避免高速信號跨越電源/地平麵的分割區域。 第七章：PCB布綫與優化 1. Allegro PCB Designer布綫技巧： 掌握Allegro中高效、精確的布綫工具。 手動布綫： 針對關鍵高速信號，使用手動布綫以獲得最佳的信號路徑。 自動布綫： 對於低速信號或網絡密度不高的地方，可使用自動布綫輔助。 布綫約束設置： 在Allegro中定義綫寬、間距、過孔規則、長度匹配等約束，指導布綫過程。 2. 高速信號布綫實戰： 阻抗控製布綫： 根據疊層設計，設置相應的綫寬和間距，保證信號綫的特性阻抗。 差分對布綫： 確保差分對的緊密耦閤、等長以及與地平麵的良好參考。 總綫布綫： 對DDR、PCIe等高速總綫進行精細化布綫，實現精確的長度匹配和並行度。 過孔優化： 盡量避免使用連接多層的信號過孔，必要時采用微過孔或背鑽技術。 迴流路徑設計： 確保高速信號有連續、低阻抗的參考平麵作為信號迴流路徑。 3. 電源與地網絡布綫： 電源網絡的低阻抗設計： 使用較寬的走綫或電源層，減少IR Drop。 地網絡的低阻抗設計： 保證地平麵網絡的連續性，並提供充足的接地過孔。 去耦電容連接： 確保去耦電容的電源端和地端到目標器件電源/地引腳的路徑最短、最短。 4. 設計規則檢查（DRC）與優化： DRC規則配置： 根據項目要求和製造能力，配置Allegro中的DRC規則，如最小綫寬/間距、最小過孔尺寸、最小焊盤/阻焊環等。 DRC結果分析與修復： 運行DRC，識彆並逐一修復設計中的違規點。 LVS（Layout Versus Schematic）檢查： 確保PCB布局與原理圖網絡列錶一緻。 第四部分：FPGA闆卡測試與製造 第八章：時序約束與時序分析 1. FPGA內部時序約束： 講解如何為FPGA內部邏輯設計設置時序約束（SDC文件）。 時鍾定義： 定義主時鍾、派生時鍾，並設置其頻率、占空比等。 輸入/輸齣端口約束： 定義外部輸入信號的時序要求（如setup, hold time）。 僞路徑（False Path）與多周期路徑（Multicycle Path）： 掌握如何處理不需嚴格時序控製的路徑。 時序報告分析： 理解FPGA綜閤、布局布綫工具生成時序報告，並分析時序違規（WNS, TNS）。 2. FPGA與PCB闆卡協同時序： PCB延遲建模： 瞭解PCB走綫延遲如何影響FPGA的I/O時序。 時序模型（Timing Models）： 解釋FPGA器件和PCB走綫的時序模型如何用於整體時序分析。 時序收斂策略： 通過調整FPGA邏輯、PCB布綫、時鍾頻率等手段，實現整體時序收斂。 第九章：EMI/EMC設計與防護 1. EMI/EMC基礎概念： 講解電磁乾擾（EMI）與電磁兼容性（EMC）的基本原理。 EMI的産生與傳播： 分析高速信號、開關電源、時鍾信號等産生的電磁輻射源，以及傳導、輻射兩種傳播方式。 EMC的四個要素： 源（Source）、耦閤路徑（Coupling Path）、接收者（Victim）、耦閤（Coupling）。 EMC標準與測試： 簡要介紹常見的EMC標準（如FCC、CE）。 2. PCB設計中的EMC防護措施： 閤理布局： 減少噪聲源與敏感器件的距離，避免信號綫並行。 電源與地平麵設計： 確保提供低阻抗的電流迴流路徑，避免形成電磁輻射環。 信號完整性優化： 良好的SI設計本身就是EMC防護的基礎，減少反射和振鈴。 差分信號使用： 差分信號在抑製共模噪聲和減少輻射方麵具有優勢。 濾波與屏蔽： 在必要時，為信號綫增加EMI濾波器，對敏感區域進行屏蔽。 過孔管理： 限製不必要的過孔，尤其是高速信號的過孔。 接地設計： 良好的接地是EMC設計的關鍵。 第十章：PCB製造與測試 1. Gerber文件生成與數據準備： Gerber格式： 介紹Gerber文件的作用，以及Allegro如何生成不同層（銅層、阻焊層、絲印層、鑽孔層）的Gerber文件。 鑽孔文件（Excellon）： 生成用於PCB鑽孔的Excellon文件。 BOM（物料清單）： 確保Gerber文件與BOM信息一緻。 其他製造數據： 如IPC-D-356A網絡列錶文件等。 2. PCB製造工藝選擇： 闆材選擇： 根據設計要求（高頻、高Tg等）選擇閤適的PCB闆材。 阻抗控製精度： 選擇能夠滿足阻抗控製要求的製造商。 錶麵處理： 如沉金、OSP、HASL等，及其對焊接性能和信號完整性的影響。 多層闆設計考慮： 評估製造商在多層闆製造方麵的能力。 3. 闆卡焊接與組裝： SMT（錶麵貼裝技術）： 介紹元器件的貼裝過程。 返修與測試： 考慮焊接工藝的可返修性。 4. 闆卡功能測試與調試： 上電測試： 檢查電源是否正常，關鍵電壓是否符閤預期。 JTAG在綫調試： 利用JTAG接口下載FPGA程序，觀察內部信號，進行功能驗證。 高速信號測試： 使用示波器、邏輯分析儀等儀器，對高速信號進行眼圖、時域、頻域測量，驗證SI/PI效果。 功能測試： 編寫測試程序，全麵驗證闆卡的功能。 問題定位與調試： 結閤仿真結果和測試數據，分析和解決設計中齣現的問題。 附錄： FPGA高速設計常用術語錶 Cadence Allegro常用快捷鍵 典型高速接口設計案例（如DDR3/DDR4、PCIe、USB3.0等） 通過對本書的學習，讀者將能夠係統掌握基於Cadence Allegro平颱的FPGA高速闆卡設計方法，深刻理解信號完整性、電源完整性的核心原理，並能夠將理論知識應用於實際設計中，有效解決高速設計中遇到的各種挑戰，最終設計齣高性能、高可靠性的FPGA闆卡産品。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對電子設計充滿好奇心的愛好者，我一直在尋找一本既能讓我理解基本原理，又能指導我進行實際操作的書籍。《正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳》這本書，真的滿足瞭我所有的期待。我最喜歡的部分是它對Cadence Allegro這款軟件的詳細講解。書中的圖文並茂，即使是初學者也能輕鬆上手。從原理圖的繪製，到元件庫的建立，再到PCB的布局和布綫，每一個步驟都清晰明瞭。我特彆學習瞭書中關於“高速”設計的一些原則，比如差分信號的處理、阻抗控製的計算方法、以及如何閤理地進行信號的去耦和濾波。這些內容對於避免設計中的常見問題非常有幫助。另外，書中的FPGA部分也讓我眼前一亮。我之前對FPGA的瞭解僅限於一些基礎概念，這本書則將FPGA的內部架構、邏輯設計以及如何與PCB闆卡進行接口的細節都做瞭非常詳細的闡述。它讓我明白，FPGA不僅僅是一個可編程的邏輯器件，更是一個能夠實現復雜功能的“小芯片”。通過學習書中關於FPGA和PCB協同設計的案例，我開始能夠構思自己的簡單設計項目，並對如何實現它們有瞭更清晰的認識。這本書為我這個業餘愛好者提供瞭一個從理論到實踐的堅實跳闆。

評分☆☆☆☆☆

這本《正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳》絕對是電子工程領域的一本裏程碑式的著作，我是一名剛畢業不久的硬件工程師，在接觸到這本書之前，對於高速PCB設計，尤其是如何結閤FPGA進行優化，一直感覺摸不著頭腦。書的前半部分，作者深入淺齣地講解瞭Cadence Allegro這款強大EDA工具的使用技巧，從原理圖繪製到PCB布局布綫，每一個步驟都細緻入微。我尤其印象深刻的是關於電源完整性（PI）和信號完整性（SI）的章節，作者通過大量的實際案例，生動地展示瞭如何通過閤理的元器件選擇、PCB堆疊設計、差分對走綫、過孔優化等一係列方法，來最大限度地減少信號損耗和串擾，確保高速信號的穩定傳輸。對於FPGA與PCB闆卡設計的結閤部分，書中的講解更是點睛之筆。它不僅僅是簡單地介紹如何將FPGA器件放置在PCB上，而是深入探討瞭FPGA內部邏輯結構對外部接口時序的影響，以及如何根據FPGA的I/O特性和功耗要求來設計匹配的電源和地網絡。此外，書中還涵蓋瞭諸如阻抗匹配、嵌入式處理器的集成、以及一些高級的調試技巧，這些都是在實際項目開發中至關重要的內容。總而言之，這本書為我搭建瞭一個紮實的理論基礎和實用的操作框架，讓我能夠更自信地迎接高速PCB設計挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在嵌入式係統領域摸爬滾打多年的老兵，最近有幸拜讀瞭《正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳》這本書，簡直是大開眼界。作為一名長期與ARM、Linux打交道的程序員，過去對硬件設計，尤其是高速PCB這塊，總覺得隔著一層紗。這本書的齣現，恰恰填補瞭我的知識盲區。它沒有像很多硬核的硬件書籍那樣充斥著晦澀的公式和術語，而是從一個更宏觀的角度，將硬件設計與軟件開發的聯係緊密起來。我尤其欣賞書中關於“計算機網絡”和“程序設計”與闆卡設計相結閤的部分。作者非常巧妙地將網絡協議棧在FPGA上的實現、以及如何為嵌入式係統編寫高效可靠的驅動程序等內容融入其中。這對於我這樣的軟件工程師來說，是極大的啓發。理解瞭FPGA內部的邏輯結構，我能更好地理解某些硬件接口的局限性，從而編寫齣更優化、更具效率的軟件。書中關於總綫協議的講解，例如AXI、AHB等，以及如何根據FPGA的特性來設計數據通路，都讓我受益匪淺。更重要的是，它讓我意識到，硬件設計不僅僅是堆砌元件，而是要充分考慮後續軟件的開發需求和性能瓶頸。這本書的價值在於其跨學科的視野，它成功地打破瞭軟硬件之間的壁壘，為我打開瞭一個全新的視角。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，《正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳》這本書的齣現，填補瞭電子工程教育領域一個非常關鍵的空白。我曾是一名高校的教師，教授信號與係統等基礎課程，但往往在將理論與實際工程應用聯係起來時，學生會感到迷茫。這本書的齣現，恰恰解決瞭這個問題。它不是簡單地羅列技術參數，而是通過將Cadence Allegro這一行業標準EDA工具與FPGA這一核心硬件緊密結閤，輔以計算機網絡和程序設計思維，提供瞭一個完整的解決方案。我非常欣賞書中關於“高速”設計理念的闡述，它不僅僅是關注時序和信號完整性，更強調從整個係統設計的角度去考慮，如何優化PCB的布局、布綫，以適應FPGA的特性，並最終服務於上層應用。書中的案例分析非常具有代錶性，作者深入淺齣地剖析瞭高速信號傳輸中的挑戰，例如串擾、反射、損耗等，並提供瞭行之有效的解決策略。對於FPGA與PCB闆卡設計的結閤，書中不僅講解瞭原理，更重要的是展示瞭實踐方法，包括如何進行I/O規劃、功耗分配、以及在PCB上實現高效的信號通路。這本書不僅能幫助學生更好地理解理論知識，更能培養他們解決實際工程問題的能力，是非常寶貴的教學資源。

評分☆☆☆☆☆

我是一名長期在工業界工作的係統工程師，深知在實際項目開發中，能夠高效地完成闆卡設計並實現預期的功能是多麼重要。《正版 基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計 計算機網絡 程序設計 詳》這本書，可以說是我近幾年來讀過的最貼近實際需求的書籍之一。這本書的核心價值在於其“詳”字。它不僅僅是泛泛而談，而是對基於Cadence Allegro的FPGA高速闆卡設計過程進行瞭非常詳盡的闡述。我尤其看重書中關於“計算機網絡”和“程序設計”的應用部分。在很多嵌入式係統的項目中，闆卡的設計往往需要與網絡通信緊密結閤，例如物聯網設備、通信網關等。這本書提供瞭如何將網絡協議棧在FPGA中實現，以及如何為FPGA編寫高效的底層驅動和應用層程序的方法。這對於我這樣的係統工程師來說，能夠直接指導我的實際工作，減少瞭很多摸索的時間。書中對高速信號完整性、電源完整性分析的詳細講解，以及如何通過Cadence Allegro的仿真工具來驗證設計，都是我日常工作中必不可少的技能。它讓我能夠更從容地應對復雜高速信號的設計挑戰，並確保係統的穩定可靠。這本書的實踐性非常強，為我提供瞭一套完整的解決方案，能夠直接應用於各種工業項目。