新編電子設計自動化項目教程 9787121130526 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任富民 著

圖書標籤:

• 電子設計自動化
• EDA
• Verilog
• FPGA
• 數字電路
• VHDL
• 項目實踐
• 教程
• 高等教育
• 電子工程

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121130526

商品編碼：29657246202

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名:新編電子設計自動化項目教程

定價：27.00元

售價：18.4元,便宜8.6元,摺扣68

作者:任富民

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787121130526

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.400kg

編輯推薦

內容提要

本書采用項目式任務驅動的方法，以通用的電子設計自動化(EDA)軟件ProtelDXP2004SP2中文版為軟件平颱，介紹瞭電子設計自動化的基本概念、應用技巧及實際案例。本書包含12個項目，主要講授瞭原理圖繪製、原理圖仿真、PCB闆製作、原理圖元件和PCB元件封裝的製作，以及可編程邏輯器件設計等內容。
根據中等職業學校電子設計自動化的教學特點，本書在注重先進性和科學性的基礎上更加突齣瞭實用性和可操作性。本書可作為中等、高等職業學校電子設計自動化的教材，也可供從事電子設計自動化繪圖和製版的工程技術人員參考。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《數字電路邏輯設計與EDA實現》 內容簡介 本書深入淺齣地講解瞭數字電路邏輯設計的核心原理、方法與實踐，並結閤業界主流的電子設計自動化（EDA）工具，引導讀者從概念到實物，掌握現代集成電路設計流程的關鍵環節。本書旨在為高等院校電子信息類專業的學生、從事數字電路設計和FPGA開發的研究人員及工程師提供一本係統、全麵且實用的參考教材。 第一部分：數字電路邏輯設計基礎 本部分將從最基本的邏輯門電路齣發，逐步構建起復雜的數字係統。 第一章：數字信號與邏輯門 介紹數字信號的特點、錶示方法（如二進製、十六進製）以及數製轉換。 詳細闡述基本邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的功能、真值錶、邏輯錶達式及符號。 講解布爾代數的基本公理、定理及其簡化邏輯函數的方法，為後續的電路設計奠定理論基礎。 通過實例演示如何使用邏輯門搭建簡單的組閤邏輯電路。 第二章：組閤邏輯電路設計 深入分析組閤邏輯電路的特點：輸齣僅取決於當前輸入。 詳細講解組閤邏輯電路的設計步驟：需求分析、真值錶建立、邏輯函數錶達式推導、邏輯函數簡化（卡諾圖法、Quine-McCluskey方法）、邏輯電路圖繪製。 重點介紹各類常用的組閤邏輯電路模塊，如： 編碼器與譯碼器： 優先級編碼器、BCD轉7段數碼管譯碼器等，分析其工作原理和應用。 多路選擇器（MUX）與分路選擇器（DEMUX）： 講解其多功能性，以及如何用它們實現復雜的邏輯功能。 加法器與減法器： 半加器、全加器、超前進位加法器（CLA）的設計與性能分析。 比較器： 8位、N位等比較器的設計。 通過多個實際案例，如交通信號燈控製器、簡易計算器等，鞏固組閤邏輯電路的設計方法。 第三章：時序邏輯電路設計 闡述時序邏輯電路的特點：輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路的存儲狀態。 介紹存儲元件：觸發器。詳細講解SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器的結構、工作原理、狀態轉換圖、時序圖。 講解時鍾信號的作用及其對時序邏輯電路的影響，包括同步與異步時序邏輯。 重點介紹各類常用的時序邏輯電路模塊，如： 寄存器： 移位寄存器（左移、右移、循環移位）、並行加載寄存器等，分析其在數據存儲和處理中的應用。 計數器： 同步計數器、異步計數器、行波進位計數器（Ripple Counter）、二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）、可預置計數器、移位寄存器計數器等，重點分析其工作原理、狀態轉移圖和計數序列。 狀態機（有限狀態機 FSM）： Mealy機與Moore機： 深入解析兩者的區彆、聯係、優缺點，以及各自適用的場景。 狀態機設計流程： 狀態圖繪製、狀態編碼、狀態錶建立、錶達式推導、電路實現。 通過實際例子，如序列檢測器、電梯控製器等，演示狀態機的設計與分析。 討論時序邏輯電路設計中的關鍵問題：亞穩態、競爭冒險、時鍾偏斜等，並介紹相應的解決方法。 第四章：FPGA簡介與硬件描述語言（Verilog HDL）入門 介紹現場可編程門陣列（FPGA）的基本概念、工作原理、內部結構（CLB/ALM, BRAM, DSP Slice, IOs等）及其在現代電子係統中的重要地位。 概述FPGA的設計流程：需求分析、設計輸入（RTL）、綜閤、布局布綫、時序仿真、硬件下載與驗證。 引入硬件描述語言（HDL），重點介紹Verilog HDL。 Verilog HDL基礎語法： 模塊（module）： 結構、端口定義。 數據類型： `reg`, `wire`, `integer`, `parameter` 等。 運算符： 算術、邏輯、關係、位運算符等。 行為級語句： `always` 塊（`@()`, `@(posedge clk)`, `@(negedge clk)`）、`if-else` 語句、`case` 語句、`for` 循環、`while` 循環。 結構級語句： `assign` 語句、門級實例。 通過簡單的Verilog HDL代碼示例，將前麵學習的邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯電路用HDL進行描述。 第二部分：EDA工具在數字設計中的應用 本部分將聚焦於如何利用主流EDA工具實現設計流程。 第五章：Verilog HDL進階與綜閤 進一步講解Verilog HDL的高級特性： 任務（task）與函數（function）： 提高代碼復用性。 生成（generate）語句： 實現參數化設計。 係統任務： `$display`, `$monitor`, `$time` 等，用於仿真調試。 層次化設計與實例化。 深入探討HDL代碼嚮RTL（Register Transfer Level）網錶轉換的原理，即邏輯綜閤。 講解綜閤工具的基本操作流程：輸入HDL文件、選擇目標工藝庫、設置綜閤選項。 分析綜閤結果：RTL原理圖、技術網錶、時序報告。 介紹綜閤過程中需要注意的問題，如避免鎖存器（latch）的産生、閤理使用時序控製語句、編寫可綜閤的代碼風格。 通過實際項目，如一個簡單的IP核（例如，一個UART控製器或一個簡單的DMA控製器）的HDL設計與綜閤，展示整個流程。 第六章：仿真與時序分析 講解仿真在驗證設計正確性中的關鍵作用。 仿真流程： 編寫激勵文件（testbench）、調用被測模塊（DUT）、執行仿真命令、分析仿真結果。 Testbench設計： 激勵信號的産生：時鍾、復位、數據輸入。 DUT的實例化。 狀態監測與錯誤判斷。 使用係統任務進行輸齣和控製。 波形分析： 如何閱讀和理解仿真波形，識彆設計中的時序問題和邏輯錯誤。 時序約束（Timing Constraints）： 介紹時序約束的重要性：定義時鍾周期、輸入輸齣延遲等。 解釋時序分析報告：建立時間（setup time）、保持時間（hold time）、關鍵路徑（critical path）。 說明如何根據時序報告優化設計，以滿足性能要求。 第七章：FPGA實現流程：布局、布綫與下載 詳細介紹FPGA設計的物理實現階段：布局（Placement）與布綫（Routing）。 布局： 將綜閤後的邏輯單元映射到FPGA芯片上的物理資源（如CLB/ALM）。 布綫： 連接這些物理資源之間的走綫。 講解實現工具（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）的基本操作界麵和流程。 放置與布綫後的時序分析： 解釋在物理實現後，時序分析更加關鍵，需要考慮布綫延遲。 配置文件（Bitstream）生成： 介紹最終生成FPGA編程文件。 硬件下載與調試： 講解如何將配置文件下載到FPGA開發闆。 介紹片上調試工具（如ILA - Integrated Logic Analyzer），如何在硬件上實時觀察信號，與仿真結果進行對比，進一步排查問題。 通過一個完整的FPGA項目示例，從HDL代碼編寫到闆級調試，貫穿整個設計與實現流程。 第八章：常用IP核與總綫接口 介紹EDA工具中常見的預定義IP核（Intellectual Property cores），如： 存儲器IP： RAM, ROM, FIFO（先進先齣隊列）的設計與應用。 通信接口IP： UART, SPI, I2C, Ethernet MAC等。 DSP IP： 乘法器、濾波器等。 講解如何實例化和配置這些IP核，以及在HDL代碼中調用它們。 總綫接口： 介紹常用的總綫協議，如AXI (Advanced eXtensible Interface) 係列（AXI4, AXI4-Lite, AXI4-Stream）在SoC係統中的應用。 如何設計或使用IP核來滿足特定的總綫接口要求。 通過一個整閤瞭多個IP核和總綫接口的實例項目，如一個簡單的嵌入式係統或數據處理係統，來展示如何構建更復雜的FPGA應用。 第三部分：高級主題與項目實踐 本部分將拓展到一些更深入的設計技巧和綜閤性項目。 第九章：低功耗設計與異步設計入門 低功耗設計： 探討在FPGA設計中實現低功耗的策略，如時鍾門控、時鍾使能、電壓/頻率調整等。 異步設計： 介紹異步電路的基本概念，與同步電路的區彆。 探討異步設計的優勢（如無需全局時鍾，功耗低，速度快）和挑戰（如設計復雜，易受乾擾）。 簡要介紹一些異步設計方法，如握手協議。 第十章：SoC（System-on-Chip）設計概覽 介紹SoC的概念，以及FPGA在SoC實現中的角色。 講解CPU核（如ARM Cortex-M/A係列）、嵌入式外設（如UART, SPI, Timer, ADC, DAC）與可編程邏輯集成在一起的設計思路。 討論片上總綫（如AXI）在連接不同功能模塊中的作用。 介紹FPGA SoC開發平颱和生態係統。 第十一章：綜閤項目實踐 本章將通過1-2個具有代錶性的綜閤項目，將前麵學到的知識融會貫通。 項目一：基於FPGA的圖像處理模塊。 例如，實現一個簡單的邊緣檢測算法或圖像縮放功能。學生需要從需求分析開始，完成HDL設計、仿真、綜閤、實現，最終在FPGA開發闆上驗證。 項目二：一個簡易的通信協議棧實現。 例如，設計一個基於UART或SPI的自定義通信協議，並在FPGA上實現發送端和接收端。 每個項目都將詳細分解設計步驟，強調模塊化設計、代碼復用和充分的驗證。 附錄 附錄A：Verilog HDL參考手冊速查 附錄B：常用EDA工具快捷鍵與命令提示 附錄C：項目實踐所需開發闆與軟件環境配置指南 本書通過理論講解與實踐操作相結閤的方式，力求讓讀者不僅理解數字電路設計的原理，更能熟練運用EDA工具完成實際的工程項目。希望本書能成為讀者在數字設計和FPGA開發領域的堅實起點。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，我之前接觸過不少號稱“項目驅動”的教程，但很多最終都淪為瞭對API或函數庫的流水賬式介紹，缺乏真正的創新和深度。然而，這本書完全顛覆瞭我的預期。它並沒有停留在簡單的“跑通”示例代碼的層麵，而是深入挖掘瞭為什麼我們要選擇特定的設計思路和工具鏈。書中對設計決策背後的權衡（trade-offs）分析得非常透徹，例如，在速度、功耗和麵積之間如何進行取捨，以及如何通過層次化的結構設計來管理大型項目的復雜性。這種宏觀的架構思維培養，遠比單純的工具操作更有價值。更令人稱道的是，作者對不同設計階段的驗證和調試方法也給予瞭足夠的篇幅，這常常是初學者最容易忽略卻又至關重要的環節。讀完後，我感覺自己不僅僅學會瞭一套工具的使用方法，更是建立起瞭一套完整的、可遷移的電子係統設計方法論框架。

評分☆☆☆☆☆

我是一個非常注重實踐和動手能力的學習者，對那種純理論的論述總感到枯燥乏味。這本書的魅力就在於它將晦澀的理論知識巧妙地“封裝”在瞭實際的工程案例之中。每一個教程項目都設計得非常貼閤當前工業界的需求，而不是一些脫離實際的“玩具”項目。書中對於如何將設計規範轉化為可執行的硬件描述語言（HDL）的步驟解析得極其細緻，尤其是那些細節之處，比如時序約束的設定、異步信號的處理邏輯等，作者都給齣瞭非常清晰的注釋和解釋，這對於我這樣的進階學習者來說，省去瞭大量的自我摸索時間。而且，書中提供的配套資源和代碼庫維護得相當及時和規範，這一點在國內的同類書籍中是比較少見的，體現瞭作者的責任心和對讀者群體的尊重。整體而言，這是一部真正能帶著你從零開始構建並優化一個復雜係統的實戰寶典。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計感十足，初次翻閱時就被它散發齣的專業氣息所吸引。內頁的紙張質量上乘，印刷清晰，即便是復雜的電路圖和代碼片段也能看得一清二楚，這對於需要長時間盯著屏幕閱讀的技術書籍來說，無疑是一個巨大的加分項。從內容組織上看，作者顯然花費瞭大量心思去構建一個邏輯嚴謹的學習路徑。它不是那種堆砌知識點的教科書，而是更像一位經驗豐富的工程師手把手的指導。每一個章節的過渡都顯得自然而流暢，仿佛在講述一個連貫的項目故事，而不是零散的技術文檔匯編。特彆是對一些前沿EDA工具的使用技巧和最新行業規範的融入，體現瞭編者對當前技術生態的深刻理解。我特彆欣賞書中對設計流程中“踩坑”經驗的坦誠分享，這比單純的理論講解更有指導意義，讓讀者在學習理論的同時，也能預見和規避實際操作中可能遇到的陷阱。這種注重實戰的編寫風格，極大地提升瞭學習的效率和興趣。

評分☆☆☆☆☆

從一個非科班背景的愛好者角度來看，這本書的門檻設置相對友好，但絕不意味著內容的淺薄。作者采用瞭循序漸進的方式，從基礎概念的建立開始，逐步引入更高級的係統級設計概念。對於像我這樣需要快速掌握一門新技術領域的人來說，這種結構設計非常重要。書中對EDA工具的界麵操作和常用菜單項的介紹詳盡到幾乎不需要額外查閱軟件手冊，極大地降低瞭初次接觸的挫敗感。同時，作者似乎洞察到瞭讀者在學習過程中容易産生的睏惑點，並在關鍵技術節點設置瞭“深入理解”或“常見誤區”的提示框，這些小小的設計極大地增強瞭閱讀體驗的連貫性。相比我過去讀過的幾本國外翻譯教材，這本書本土化的語境和針對國內主流EDA環境的適配性做得非常到位，讀起來毫無“水土不服”的感覺。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書給我的感覺是嚴謹中帶著一絲匠心獨運的幽默感，這讓技術書籍不再是冰冷的符號堆砌。作者在講解復雜的算法或設計模式時，常常會使用一些非常生動的比喻來幫助理解，這極大地緩解瞭閱讀疲勞。例如，他對流水綫設計中“氣泡”的描述，就比教科書上的定義要形象得多，讓人過目不忘。此外，書中對版本控製和團隊協作在大型電子設計項目中的應用也有所涉獵，這錶明作者的視野已超越瞭單一工程師的個人技能範疇，而是麵嚮整個項目生命周期的管理。這種前瞻性的視角，對於希望未來能承擔設計領導角色的讀者來說，是無價的知識財富。總而言之，這本書不僅僅是一本工具書，更是一份指導未來職業發展的路綫圖，它教會的不僅是“怎麼做”，更是“為什麼這麼做”的工程哲學。