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 2026

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。