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兰建华 著

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• 项目化教程
• 电路设计
• EDA
• 仿真
• 实践
• Altium Designer
• Proteus
• 电路原理

店铺： 广影图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111387572

商品编码：29729496004

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名:电子电路CAD项目化教程

定价：22.00元

售价：15.0元,便宜7.0元,折扣68

作者:兰建华

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787111387572

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

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内容提要

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为方便教学，《电子电路CAD项目化教程》配有课程标准，课程整体教学设计、单元教学设计，课程考核方案、具体各个项目过程的考核方案以及习题解答和电子课件等，还配有客观的过程评价体系，凡选用本书作为授课教材的老师均可来电索取，咨询电话：010—88379564。本书可作为中等和高等职业院校电子、电气类相关专业的教材，也可作为从事电子产品设计的技术人员和爱好者的参考书。

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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《数字逻辑设计与Verilog HDL实战》 内容简介 本书以数字逻辑设计的核心概念为起点，深入浅出地讲解了数字电路的基本原理、设计方法与实现技术。全书紧密围绕“实践”展开，通过大量的Verilog HDL（硬件描述语言）实例，引导读者掌握从概念到实际硬件的转化过程。本书内容详实，逻辑清晰，旨在培养读者扎实的数字逻辑设计功底和解决实际工程问题的能力，是高校电子信息类、计算机类专业的学生及数字逻辑设计从业人员的理想参考书。 第一部分：数字逻辑基础与Verilog HDL入门 第一章：数字逻辑世界的基石 本章将带领读者走进数字逻辑的殿堂，揭示其在现代电子系统中的核心地位。我们将从最基本的概念讲起，例如模拟信号与数字信号的区别，为什么数字信号在信息处理和传输中占据主导地位。接着，我们将深入探讨数字逻辑的基本单位——比特，以及如何用逻辑门来构建更复杂的逻辑功能。 二进制数系统与编码： 详细介绍二进制数的表示方法、运算规则（加法、减法、乘法、除法）及其在计算机系统中的应用。讲解常用的编码方式，如格雷码、BCD码、ASCII码等，以及它们的特点和适用场景。 逻辑门电路： 介绍基本的逻辑门，包括AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR门，阐述它们的逻辑功能、真值表和基本图形符号。通过简单的组合电路示例，展示逻辑门如何实现基本的逻辑运算。 布尔代数与逻辑简化： 深入讲解布尔代数的基本公理、定理和性质，如交换律、结合律、分配律、德摩根定理等。介绍逻辑函数最小化（化简）的方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）和布尔代数化简法，强调化简对于降低电路复杂度、提高性能和降低功耗的重要性。 组合逻辑电路分析与设计： 讲解组合逻辑电路的基本结构、工作原理以及分析方法。通过实例，如译码器（Decoder）、编码器（Encoder）、多路选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）等，演示如何分析已有的组合逻辑电路，并设计实现特定功能的组合逻辑电路。 第二章：Verilog HDL——数字电路的编程语言 本章是本书的重头戏，将详细介绍Verilog HDL，一种功能强大的硬件描述语言。Verilog HDL使得工程师能够用文本的方式描述数字硬件的设计，从而进行仿真验证和综合生成实际电路。 Verilog HDL简介与基本语法： 介绍Verilog HDL的历史、特点以及其在数字设计流程中的作用。讲解Verilog HDL的基本语法结构，包括模块（module）、端口（port）、数据类型（reg, wire, integer等）、运算符、赋值语句（blocking and non-blocking assignment）、条件语句（if-else, case）、循环语句（for, while）等。 模块化设计与层次化结构： 强调模块化设计的重要性，讲解如何创建和实例化模块，以及如何构建层次化的设计结构，这对于管理大型复杂的设计至关重要。 数据流建模： 介绍使用assign语句描述组合逻辑电路的数据流模型，演示如何用Verilog HDL直接映射布尔表达式和逻辑门。 行为级建模： 讲解使用always块进行行为级建模，包括组合逻辑always块（always @()）和时序逻辑always块（always @(posedge clk)）。详细介绍在always块中如何使用阻塞赋值和非阻塞赋值，以及它们在不同场景下的作用。 常用组件的Verilog HDL描述： 通过具体实例，演示如何使用Verilog HDL描述常见的数字逻辑组件，如加法器、减法器、寄存器（Register）、移位寄存器（Shift Register）、计数器（Counter）、有限状态机（FSM）等。 参数化设计与生成结构（Generate Statements）： 介绍如何使用parameter关键字实现参数化设计，提高代码的可重用性。讲解generate语句，实现根据参数条件生成不同的电路结构。 第二部分：核心数字电路模块设计与实现 第三章：时序逻辑电路设计 本章将深入探讨时序逻辑电路，它是数字系统中存储和处理序列信息的基础。我们将重点关注触发器、寄存器、计数器和有限状态机等关键时序电路。 触发器（Flip-Flops）： 介绍各种类型的触发器，包括D触发器、T触发器、JK触发器、SR触发器，讲解它们的结构、工作原理、时序特性（建立时间setup time，保持时间hold time）和状态转换图。 寄存器（Registers）： 讲解寄存器的基本概念，包括并行加载、串行加载、移位寄存器等。通过Verilog HDL实例，演示如何实现不同功能的寄存器，如数据存储、移位操作。 计数器（Counters）： 详细介绍同步计数器和异步计数器的设计。讲解如何设计各种模数的计数器（如模10计数器、模16计数器），以及如何实现可控的加/减计数器。 状态机（Finite State Machines - FSMs）： 深入讲解有限状态机的理论和设计方法。介绍Mealy型和Moore型状态机的区别，以及如何进行状态图、状态表的设计。重点讲解使用Verilog HDL实现状态机的三种方法：纯组合逻辑实现、带寄存器的状态编码实现，以及采用寄存器和组合逻辑分离的结构。通过实例，如序列检测器、交通灯控制器等，巩固状态机的设计与实现。 第四章：存储器接口与总线通信 本章将聚焦于数字系统中至关重要的存储器接口和总线通信技术，这对于构建功能完善的数字系统至关重要。 存储器基础： 介绍随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本原理、结构和类型，如SRAM、DRAM、Flash ROM等。 RAM设计与接口： 讲解如何使用Verilog HDL设计单端口RAM、双端口RAM。演示如何实现RAM的读写时序，以及与CPU或其他模块的接口设计。 ROM设计与接口： 讲解ROM的读操作原理，以及如何使用Verilog HDL描述ROM的初始化内容，并实现其读接口。 总线协议基础： 介绍常见的总线协议，如I2C、SPI、UART等，讲解它们的工作原理、信号时序和通信方式。 总线接口实现： 通过Verilog HDL实例，演示如何设计和实现这些常见总线的接口电路，使设计能够与外部设备进行有效通信。 第三部分：高级设计技术与项目实践 第五章：异步电路设计与时钟域交叉 随着设计规模的增大和性能要求的提高，异步电路和多时钟域系统逐渐成为重要的研究和设计方向。本章将介绍相关的设计概念和处理方法。 异步电路的基本概念： 介绍异步电路与同步电路的区别，以及异步电路的优点（如潜在的更高性能、更低的功耗）和挑战。 互锁（Handshaking）机制： 讲解用于实现异步通信的各种互锁协议，如两相握手、四相握手等。 数据路径与控制路径： 介绍异步电路中的数据路径和控制路径设计。 时钟域交叉（Clock Domain Crossing - CDC）问题： 详细分析时钟域交叉带来的问题，如亚稳态（Metastability）、数据丢失等。 CDC解决方法： 介绍常用的CDC同步技巧，如握手协议、双寄存器同步器、FIFO等，并通过Verilog HDL实例演示其实现。 第六章：FPGA设计流程与综合 本章将引领读者全面了解将Verilog HDL设计转化为实际硬件的FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计流程。 FPGA架构与工作原理： 介绍FPGA的基本结构，包括逻辑单元（LUTs、Flip-Flops）、布线资源、输入输出块（IOBs）等。 FPGA设计流程概述： 详细介绍从RTL（Register Transfer Level）代码编写、仿真验证、综合（Synthesis）、实现（Implementation：Place & Route）到比特流生成和下载的完整流程。 综合工具的使用： 介绍常用的FPGA综合工具（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）的基本使用方法。讲解如何配置综合选项，以及综合工具如何将HDL代码映射到FPGA的硬件资源上。 时序约束与分析： 讲解时序约束（Timing Constraints）的重要性，如时钟频率、输入/输出延迟等。介绍如何使用时序分析工具检查设计的时序性能，以及如何根据时序报告进行优化。 约束文件（Constraints File）： 讲解如何编写和使用各种约束文件（如XDC, SDC），以指导综合和实现工具满足设计要求。 第七章：嵌入式系统硬件设计基础 本章将初步探讨如何将数字逻辑设计与更复杂的嵌入式系统相结合，为读者提供一个初步的硬件设计视角。 微处理器/微控制器接口： 讲解如何设计硬件模块来与微处理器或微控制器进行数据交换和控制，如GPIO接口、中断接口。 片上外设（On-Chip Peripherals）的使用： 介绍一些常见的片上外设，如定时器、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）等，以及如何通过HDL代码对其进行控制和数据交互。 DMA（Direct Memory Access）接口设计： 简要介绍DMA的概念及其在提高系统性能中的作用，并探讨其基本的接口设计思路。 简单嵌入式系统构建示例： 通过一个简单的示例，如设计一个LED控制器，通过FPGA上的一个简易CPU核进行控制，或者通过UART与PC通信，演示硬件设计在嵌入式系统中的应用。 第八章：项目案例分析与实践 本章将通过一系列精心设计的项目案例，将前面章节所学的知识融会贯通，引导读者进行实际的项目开发。 案例一：可编程数据发生器： 设计一个能够根据用户设定的参数生成特定序列数据（如正弦波、方波、任意波形）的硬件模块，可用于测试其他系统。 案例二：图像处理单元（简易）： 实现一个简单的图像处理功能，例如图像翻转、灰度化或边缘检测的硬件加速单元。 案例三：简单的CPU控制器： 设计一个简化的CPU指令控制器，能够解析并执行一组简单的指令集。 案例四：SD卡接口控制器： 实现SD卡的SPI接口通信协议，能够读取SD卡中的数据。 每个项目案例都将包含： 项目需求分析： 明确项目目标和功能需求。 顶层设计与模块划分： 规划整体架构，将复杂系统分解为更小的、易于管理的模块。 Verilog HDL代码实现： 提供详细的Verilog HDL代码，并进行讲解。 仿真验证策略： 设计完善的仿真测试平台（Testbench），对每个模块和整体系统进行充分验证。 FPGA实现与板级测试： 指导读者将设计移植到FPGA开发板上，并进行实际硬件测试。 附录 Verilog HDL语法速查表 常用FPGA开发板介绍 参考资料与进一步学习资源 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一项理论知识的学习都伴随着相应的Verilog HDL代码实例，确保读者能够理论联系实际。 循序渐进的设计方法： 从基础的逻辑门到复杂的项目案例，层层递进，逐步提升读者的设计能力。 丰富的项目案例： 提供了多个具有代表性的项目案例，涵盖了数字逻辑设计的多个应用领域，让读者在实践中学习。 强调工程化思维： 关注设计流程、验证方法、时序分析等工程化要素，培养读者解决实际工程问题的能力。 面向未来技术： 涵盖了如时钟域交叉等当前和未来数字设计中日益重要的主题。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解数字逻辑设计的原理，熟练掌握Verilog HDL这一强大的硬件描述语言，并具备独立完成数字电路设计、验证和FPGA实现的能力，为从事相关技术领域的工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我过去尝试过几本声称是“项目化”的教材，但很多到头来还是变成了软件功能的罗列，离真正的项目实践相去甚远。然而，《电子电路CAD项目化教程》真正做到了“项目驱动”。它选取的案例贴近实际工业应用，而不是那种为了演示功能而硬凑出来的玩具电路。比如，涉及到高速信号处理的部分，书中对信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的初步介绍和在CAD中的体现，做得非常到位。这让我理解到，现代电子设计远不止是连通导线那么简单，它涉及到电磁场和电磁波的传播特性。更值得称赞的是，它在各个设计阶段——从概念设计、原理图输入、元器件封装管理、到最终的 Gerber 文件输出——都给予了充分的关注。这种全流程覆盖的视角，对于那些想独立完成一个产品原型设计的人来说，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构，给我的感觉是极其“用户友好”的。它没有采用那种传统教材的章节划分方式，而是完全围绕着“项目”来展开。这种叙事结构的好处是，读者可以非常清晰地追踪每一个知识点是如何融入到一个完整的系统设计中的。我发现自己不再需要为了理解一个特定的功能模块而去翻阅好几本书，因为书中的每一个部分都是相互关联、层层递进的。特别是对于新手来说，从第一个简单的项目开始，逐步过渡到涉及更复杂外设集成的项目，这种难度递增的设计非常科学，避免了初学者因为接触到过于庞大的系统而产生的畏难情绪。而且，每个项目结束后，都会有一个“总结与提升”的部分，这部分常常会引导读者思考：“如果项目需求升级，你会如何改进现有设计？”这种引导式的学习方式，极大地激发了我的主动思考能力，让我不再是被动地接收信息，而是主动地去探索解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书在细节处理上的严谨性，真的让我印象深刻，尤其是在处理面向制造（DFM）和面向装配（DFA）的问题上。这通常是理论教程会忽略的“软技能”。书中详尽地说明了在PCB设计中，如何设置合适的焊盘形状、丝印层信息的规范化、以及如何避免因为设计不当导致的加工困难和成本增加。我特别欣赏作者在介绍元器件封装库管理时的经验分享，他强调了建立一个可复用、高精度的元器件库对于提高设计效率的重要性。很多初学者往往轻视了封装的工作，认为画个方块就行了，但这本书让我明白了，一个错误的封装定义可能导致整个项目报废。总而言之，这本书提供了一个从“能做出来”到“做得好、做得规范”的转变过程，它培养的不仅仅是操作技能，更是一种专业的设计素养，这才是真正有价值的收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，刚拿到手的时候我还有点将信将疑。毕竟现在市面上的教程太多了，很多都是泛泛而谈，或者把简单的东西复杂化，读起来特别费劲。但是《电子电路CAD项目化教程》这本书，从一开始就给出了一个非常清晰的路线图，让人感觉踏实。它不是那种堆砌理论概念的书，而是真的带你“动手做项目”。我印象最深的是它在讲解基础知识的时候，总是紧密结合一个实际的小项目，比如设计一个简单的电源管理模块，或者一个基础的信号处理电路。这种方式极大地提升了我的学习兴趣，因为我能立刻看到理论知识在实际应用中的价值。而且，作者在软件操作的讲解上非常细致，从原理图的绘制规范到PCB布局的技巧，都有详细的步骤说明，配图也很清晰。对于我们这些想要从理论走向实践的学习者来说，这本书无疑是打开了一扇实战的大门，让原本枯燥的CAD学习变得生动有趣起来。它成功地把设计流程串联起来，让我不再是零散地学习各个软件功能，而是形成了一个完整的设计思维链条。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本书，我最直观的感受就是它的“深度”和“广度”拿捏得相当到位。很多教程在讲到仿真分析的时候，往往只停留在得到一个波形图的层面，但这本书却深入探讨了如何根据仿真结果去优化电路参数，甚至是如何预判实际焊接后可能出现的寄生效应。这种对细节的关注，对于我这种希望未来能从事硬件研发工作的读者来说，简直是如虎添翼。它不仅仅教你如何使用工具，更重要的是培养你的工程思维。比如，在处理多层板布线时，书中提到的地线和电源层划分策略，以及如何处理阻抗匹配的问题，这些都是教科书里很少会详细提及的“实战经验”。阅读过程中，我感觉自己仿佛在跟着一位经验丰富的老工程师在学习，他会告诉你哪些是“最佳实践”，哪些是“行业陷阱”。这种带有强烈实践导向的论述风格，让这本书的价值远超了一般的参考手册，它更像是一本实战手册和经验总结的完美结合体。