EDA技术及数字系统的应用 包明,曹阳 9787301238776 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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包明，曹阳 著

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• EDA技术
• 数字系统
• 电路设计
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• VHDL
• FPGA
• 数字逻辑
• 可编程逻辑器件
• 电子工程
• 高等教育

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301238776

商品编码：29576340867

包装：平装

出版时间：2014-02-01

基本信息

书名：EDA技术及数字系统的应用

定价：55.00元

作者：包明,曹阳

出版社：北京大学出版社

出版日期：2014-02-01

ISBN：9787301238776

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书可作为电子、通信、计算机、自动化等专业的教材，也可供相关技术人员参考使用。

内容提要

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“EDA技术”课程受益面很宽，又是一门发展迅速、工程性强、须紧密结合技术发展前沿的现代电子设计技术课程。
　　本书作者给出了FPGA的一些设计技巧和实用设计方法，以及FPGA综合设计实例。通过本书的学习，可以使学生能够掌握常用的EDA开发软件,及时将学科的*成果引入教学中，将HDL硬件描述语言设计方法和FPGA的开发技术及符合工程规范的系统设计技术有机地融合在一起，强调理论和实际的联系，培养学生的创新能力和实验动手能力。本书可作为电子、通信、计算机、自动化等专业的教材，也可供相关技术人员参考使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《EDA技术与数字系统设计实践》 探索数字世界的设计奥秘，掌握从理论到实现的桥梁 在这个信息爆炸、技术飞速迭代的时代，数字系统无处不在，从我们手中的智能手机到庞大的数据中心，再到精密的航空航天设备，都离不开数字逻辑的设计与实现。而EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术的出现，更是将数字系统的设计推向了前所未有的高度，它极大地提高了设计效率，缩短了开发周期，并使得复杂数字系统的集成成为可能。《EDA技术与数字系统设计实践》旨在为广大读者，特别是工程技术人员、高校师生以及对数字系统设计感兴趣的研究者，提供一套系统、深入且实用的学习指南。本书不仅涵盖了EDA技术的理论基础，更侧重于将其在实际数字系统设计中的应用，通过丰富的设计实例和详细的操作步骤，引导读者掌握从概念构思到最终实现的完整流程。 本书内容亮点： 第一部分：EDA技术基础与原理 数字逻辑设计基石的回顾与深化： 在深入探讨EDA技术之前，本书首先对数字逻辑设计的核心概念进行了系统梳理。这包括逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的功能、真值表、逻辑表达式的化简（如卡诺图法、布尔代数法）等基本原理。在此基础上，将进一步讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，包括译码器、编码器、多路选择器、加法器、寄存器、计数器、状态机（有限状态机FSM）等典型电路的设计思路与实现技巧。这部分内容旨在为读者打下坚实的理论基础，确保读者能够理解后续EDA工具背后的设计逻辑。 硬件描述语言（HDL）的魅力——VHDL与Verilog： 现代数字系统设计几乎完全依赖硬件描述语言。本书将重点介绍两种主流的HDL——VHDL和Verilog。我们将详细讲解它们的语法结构、数据类型、运算符、过程语句、并发语句等核心要素，并阐述如何利用这些语言来描述数字电路的行为和结构。通过对比分析，读者将能够理解不同语言的特点，并根据实际需求选择合适的工具。大量的代码示例将贯穿其中，从简单的逻辑门到复杂的处理器流水线，展示HDL的强大表达能力。 EDA工具链的概览与工作流程： EDA工具是实现数字设计自动化的关键。本书将介绍典型的EDA工具链，包括逻辑综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）、布局布线工具（如Synopsys IC Compiler, Cadence Innovus）、仿真验证工具（如ModelSim, VCS, NC-Sim）以及逻辑分析仪等。我们将详细剖析整个设计流程：从HDL代码编写，到逻辑综合，再到静态时序分析（STA），以及最终的物理实现和验证。理解这一流程对于高效使用EDA工具至关重要。 逻辑综合的深入理解： 逻辑综合是将HDL代码转化为门级网表的自动化过程。本书将深入探讨综合的原理，包括如何控制综合的优化目标（如面积、速度、功耗），如何进行综合约束的设置，以及常见的综合问题与解决策略。读者将学会如何编写可综合的HDL代码，以获得高质量的综合结果。 静态时序分析（STA）的重要性： 在高速数字系统中，时序约束是设计的生命线。本书将详细讲解STA的原理，包括时钟域、时序路径、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等关键概念。我们将展示如何通过STA来分析和修复时序违例，确保设计的可靠运行。 第二部分：EDA技术在数字系统设计中的应用实践 FPGA与ASIC设计入门： 本部分将重点介绍EDA技术在两种主要数字集成电路实现方式中的应用。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计： FPGA作为一种可编程逻辑器件，以其灵活性和快速原型验证能力而广受欢迎。本书将以主流FPGA开发平台（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）为例，引导读者完成从原理图输入或HDL代码编写，到综合、适配（Place & Route），以及比特流生成和下载的全过程。我们将通过实际项目，如LED闪烁控制、按键消抖、简单计数器、UART通信模块等，让读者亲身体验FPGA设计的乐趣。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）设计流程概览： 相较于FPGA，ASIC的设计更为复杂，但能够实现更高的性能和更低的功耗。本书将对ASIC的设计流程进行概述，包括行为级建模、RTL设计、逻辑综合、形式验证、物理设计（布局、布线、时钟树综合CTS）、功耗分析、可靠性设计以及流片流程等。虽然本书不深入到ASIC的物理设计细节，但会提供一个全面的视角，帮助读者理解EDA工具在ASIC设计中的核心作用。 经典数字系统设计实例解析： 为了巩固所学知识并展示EDA技术的强大应用能力，本书将精心挑选一系列具有代表性的数字系统设计实例，并进行详细的分解与讲解。 CPU核的设计与实现： 从一个简单的RISC（精简指令集计算机）指令集架构出发，逐步构建一个基本的CPU核。这包括指令译码、指令执行单元、寄存器堆、存储器接口等模块的设计。读者将学习如何使用HDL描述CPU的各个部分，并理解如何将它们集成起来。 通信接口模块设计： 诸如UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等是嵌入式系统中常见的通信接口。本书将演示如何使用EDA技术设计和验证这些接口模块，使其能够与外部设备进行可靠的数据交换。 DSP（数字信号处理）基础模块： 探讨如何在FPGA或ASIC上实现基本的DSP算法，如FIR（有限脉冲响应）滤波器、IIR（无限脉冲响应）滤波器、FFT（快速傅里叶变换）等。这部分内容将展示EDA技术在信号处理领域的广阔应用前景。 存储器控制器设计： SDRAM（同步动态随机访问存储器）等外部存储器控制器是许多系统中必不可少的组成部分。本书将介绍如何设计高效的存储器读写控制器，以满足系统对数据吞吐量的需求。 嵌入式系统中的可配置逻辑设计： 讨论如何在嵌入式系统中利用FPGA或CPLD（复杂可编程逻辑器件）实现定制化的硬件加速器或外围设备，以提升系统的整体性能。 第三部分：高级EDA技术与未来趋势 验证技术的演进与实践： 现代数字系统设计中，验证的重要性不亚于设计本身。本书将介绍更高级的验证技术，包括： 面向对象验证（OVM/UVM）： 讲解基于SystemVerilog的先进验证方法学，如何构建可复用、可扩展的验证平台，以及如何利用约束随机和断言来提高验证效率。 形式验证（Formal Verification）： 介绍如何利用数学方法在不进行仿真的情况下证明设计属性的正确性，包括等价性检查（Equivalence Checking）和模型检查（Model Checking）。 仿真加速技术： 简要介绍硬件仿真器（Hardware Accelerators）和仿真器（Simulators）在加速大型设计验证中的作用。 低功耗设计技术： 随着移动设备和物联网设备的普及，低功耗设计成为越来越重要的课题。本书将介绍功耗分析工具的使用，以及时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）等低功耗设计策略。 物理设计与版图生成（ASIC视角）： 简要介绍ASIC物理设计中的关键环节，如布局（Placement）、布线（Routing）、时钟树综合（CTS）、功耗网格（Power Grid）设计等，并提及版图设计规则（DRC）和版图后提取（LVS）的重要性。 SoC（System-on-Chip）集成与IP核： 探讨EDA技术在SoC设计中的作用，包括IP核的集成、总线协议（如AXI）的应用、芯片级验证以及片上调试技术。 EDA技术的发展趋势： 展望EDA技术未来的发展方向，如人工智能在EDA中的应用、面向特定领域的EDA工具（如AI芯片设计）、云EDA平台等，帮助读者把握行业前沿动态。 本书特色： 理论与实践相结合： 每一章都围绕核心概念展开，并配以丰富的实例，让读者在理解理论的同时，能够动手实践。 面向主流工具： 尽管本书不拘泥于特定工具，但会以业界主流的FPGA开发工具（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）和常用的仿真验证工具（如ModelSim）为例进行讲解，确保读者能够快速上手。 循序渐进的学习路径： 从基础概念到复杂系统，内容组织严谨，适合不同水平的读者。 丰富的图示与代码示例： 清晰的电路图、流程图和结构化的HDL代码，帮助读者直观理解设计。 强调工程实践： 关注实际工程中遇到的问题和解决思路，培养读者的工程思维。 《EDA技术与数字系统设计实践》不仅仅是一本教材，更是一本为读者开启数字设计大门的钥匙。通过本书的学习，读者将能够深刻理解EDA技术的原理，熟练掌握使用EDA工具进行数字系统设计的方法，并为未来在电子工程、计算机体系结构、嵌入式系统等领域的发展打下坚实的基础。无论您是希望深入了解数字电路设计的学生，还是正在寻求提升设计效率的工程师，本书都将是您不可或缺的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末沉浸在这本关于数字系统设计的宝典里，它的结构安排非常合理，逻辑链条衔接得天衣无缝。从最基础的布尔代数和逻辑门开始，逐步过渡到复杂的有限状态机（FSM）设计，再到后期的系统级验证，每一步的深入都水到渠成，让人感到知识的积累是如此自然。作者对时序逻辑电路的讲解尤其精妙，他不仅清晰地解释了建立时间和保持时间的概念，还用多个典型的面试题作为切入点，展示了如何通过优化电路结构来规避亚稳态的风险，这种以问题为导向的教学方式极大地激发了我的学习兴趣。此外，书中关于ASIC设计流程的概述虽然篇幅不长，但信息密度极高，对于理解从RTL到GDSII的完整路径起到了很好的导航作用，让我对集成电路的设计制造有了宏观的认识，这对于我未来职业规划非常有帮助。整体来看，这是一本兼具学术深度和工程实用性的优秀教材，值得反复研读。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界，作者对EDA技术及其在数字系统设计中的应用讲解得深入浅出，每一个概念的引入都伴随着清晰的实例，完全不是那种干巴巴的教科书。特别是关于硬件描述语言（HDL）的章节，作者没有仅仅停留在语法的介绍上，而是很细致地剖析了如何利用VHDL和Verilog来高效地建模复杂的时序逻辑和组合逻辑电路，让我这个初学者也能很快上手。我印象特别深的是书中关于FPGA和CPLD架构的对比分析，写得极其透彻，不仅讲解了底层资源（如LUT、触发器）的原理，还给出了不同设计流程（综合、布局布线）的最佳实践建议，这对于我准备参加一些嵌入式系统设计比赛时非常有指导意义。更难能可贵的是，书中穿插了大量的工程实践经验，比如如何进行仿真验证、如何处理时序约束问题，这些都是在其他教材中很少能见到的真知灼见，读完之后感觉自己的设计能力得到了质的飞跃，不再是只会照猫画虎的“代码搬运工”，而是真正理解了数字系统背后的“灵魂”。

评分☆☆☆☆☆

我一直苦于找不到一本能把EDA理论和数字电路实现完美结合的书，很多书要么偏重理论过于抽象，要么就是一堆工具的使用手册。这本书恰好填补了这个空白。它的价值在于提供了一种系统的、自顶向下的设计思维。我个人最受启发的是关于验证和调试的部分，作者详细说明了如何构建一个健壮的测试平台（Testbench），包括激励生成、检查点设置等，这比我们实际工作中仅依赖工具自带的调试功能要深入得多。通过书中对时序违例分析的深入探讨，我学会了如何解读复杂的时序报告，并针对性地修改RTL代码，而不是盲目地添加缓冲器。这本书不仅是一本技术参考书，更像是一部设计方法论的经典，它教会我的不仅仅是“如何做”，更是“为什么这么做”，这种底层逻辑的建立，让我对未来面对更前沿的硬件加速器设计挑战时，充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

对于我们这些侧重于高层次软件开发的工程师来说，深入理解硬件底层原理一直是个痛点，但这本书成功地架起了那座桥梁。它没有使用过于晦涩的行话，而是大量采用类比和图示来解释复杂的硬件概念，这一点处理得非常到位。比如，书中对流水线冲突和分支预测机制的描述，完全可以帮助我更好地理解操作系统中进程调度的某些底层限制。我特别喜欢它在介绍低功耗设计策略时的那一部分，详细列举了时钟门控、电源门控等技术，并分析了它们在实际芯片设计中带来的面积和延迟权衡，这种务实的分析让我对“性能、面积、功耗”（PPA）的平衡有了更立体的认识。这本书的排版和图例清晰度也是一流的，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳，这在技术书籍中是难得的优点，无疑提升了阅读体验和学习效率。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本书我还有点担心内容会过于陈旧，毕竟EDA工具和半导体工艺发展得非常快。然而，这本书的重点似乎并不在于追逐最新的工具版本，而在于那些永恒不变的底层设计哲学和方法论。比如，书中对模块化设计、层次化抽象的强调，这些无论技术如何迭代，都是优秀数字系统设计的基石。我特别欣赏作者在讲解自动布局布线算法时所体现的数学功底，虽然没有陷入复杂的数学推导，但对关键算法的思想（如启发式搜索、模拟退火等）的介绍，让人能清晰地感知到软件究竟是如何将抽象的电路图转化为物理布局的。书中的一些小型项目案例，比如数据通路的设计和简单处理器的实现，都是我动手实践的最佳蓝本，我跟着书上的步骤自己搭建了一个简单的流水线模型，验证通过时的成就感无可替代。这本书更像是一位经验丰富的老工程师在耳边低语，传授的不是公式，而是如何像一个真正的工程师那样去思考问题。