电子系统测试原理 9787111198086 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：电子系统测试原理

定价：39.00元

作者：(美)莫瑞达,(美)佐瑞安,张威,王仲

出版社：机械工业出版社

出版日期：2007-01-01

ISBN：9787111198086

字数：

页码：296

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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随着电子技术的不断发展，电子系统测试面临越来越大的挑战：研究更的故障模型，在高层设计上检查易测试性，在综合过程中嵌入更有效的测试结构等。本书详细介绍了测试的基本原理和很多必需的基础知识，来面对这些挑战。
本书涉及开发可靠电子产品的非常实用的设计和测试知识，讲解设计验证的主要手段，有助于测试的设计检查；研究了如何将测试应用于*逻辑、存储器、FPGA和微处理器。后，提供了针对深亚微型设计的高级测试解决方案。读者可以通过本书深入理解测试的基本原理，并掌握众多解决方案。本书的主要内容包括：
●解释了测试在设计中的作用。
●详细讨论了扫描路径和扫描链的次序。
●针对嵌入式逻辑和存储器块的BIST解决方案。
●针对FPGA的测试方法。
●芯片系统的测试。

目录

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作者介绍

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Samiha Mourad博士是加利福尼亚圣克拉拉大学电子工程系教授。Yervant Zorian博士是加利福尼亚圣何塞Logic Vision公司的首席技术顾问。

文摘

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序言

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《数字电路的时序分析与设计》 内容简介： 本书聚焦于数字集成电路设计的核心环节——时序分析与设计，深入探讨了现代数字系统中保证正确功能运行的关键技术。本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的知识体系，使其能够深刻理解时序约束的本质，掌握时序分析的各种方法，并能有效地进行时序优化与设计，从而应对日益复杂的芯片设计挑战。 第一部分：时序分析基础 1. 数字电路的时序模型与基本概念： 时序单元（Sequential Elements）： 详细介绍触发器（Flip-Flops）和锁存器（Latches）的结构、工作原理、建立时间（Setup Time, T_setup）、保持时间（Hold Time, T_hold）、时钟到输出延迟（Clock-to-Output Delay, T_cko）等关键参数。剖析不同类型的触发器（D触发器、JK触发器、T触发器等）在时序特性上的差异。 组合逻辑（Combinational Logic）： 定义组合逻辑模块及其传播延迟（Propagation Delay, T_pd）的测量与影响。分析不同逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）和标准单元的时序特性。 时钟信号（Clock Signal）： 深入讲解时钟的频率、占空比、抖动（Jitter）和偏差（Skew）对时序的影响。分析理想时钟与实际时钟的差异，以及这些差异如何转化为时序问题。 数据通路（Data Path）： 描述数据在寄存器之间通过组合逻辑传输的路径，以及这条路径上的总延迟。 时序约束（Timing Constraints）： 明确定义时序约束的重要性，包括时钟定义（Clock Definition）、输入延迟（Input Delay）、输出延迟（Output Delay）、多周期路径（Multi-Cycle Paths）、伪路径（False Paths）等。解释这些约束如何指导时序分析和优化工具。 2. 时序分析的基本原理： 建立时间约束（Setup Time Constraint）： 详细阐述建立时间的概念，即数据必须在时钟上升沿（或下降沿）到达之前稳定并保持的时间。推导建立时间违例（Setup Violation）的条件，并分析其产生的根本原因，如时钟偏斜、路径延迟过大等。 保持时间约束（Hold Time Constraint）： 详细阐述保持时间的概念，即数据在时钟上升沿（或下降沿）之后必须保持稳定的时间。推导保持时间违例（Hold Violation）的条件，并分析其产生的根本原因，如路径延迟过小、电磁干扰（EMI）等。 时序路径（Timing Paths）： 定义起点（Start Point）和终点（End Point）的概念，并分类讨论不同类型的时序路径：寄存器到寄存器（Register-to-Register）、输入到寄存器（Input-to-Register）、寄存器到输出（Register-to-Output）、输入到输出（Input-to-Output）。 时序图（Timing Diagrams）： 通过绘制详细的时序图，直观地展示建立时间和保持时间违例发生的过程，以及不同时钟周期下的数据传输行为。 最坏情况（Worst-Case）和最好情况（Best-Case）时序分析： 解释在不同的工艺角（Process Corner）、电压（Voltage）和温度（Temperature）条件下，延迟会发生变化，并分析如何进行最坏情况和最好情况的时序分析以确保设计的鲁棒性。 第二部分：高级时序分析技术 1. 时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 时钟偏斜（Clock Skew）的成因与影响： 详细分析时钟信号在到达不同触发器时可能存在的延迟差异，以及这种差异（偏斜）如何直接影响建立时间和保持时间裕度。 时钟偏斜的补偿技术： 介绍周期性时钟（Periodic Clock）和异步时钟（Asynchronous Clock）的区别与联系。深入探讨时钟缓冲（Clock Buffering）、时钟扇出（Clock Fanout）和时钟延迟均衡（Clock Delay Balancing）等技术，以最小化时钟偏斜。 时钟抖动（Clock Jitter）与时钟占空比失真（Clock Duty Cycle Distortion, DCD）： 分析时钟源本身的噪声和时钟网络的不对称性如何导致时钟信号的瞬时频率和脉冲宽度变化，以及这些因素如何进一步加剧时序问题的复杂性。 时钟树综合的自动化流程： 介绍EDA工具中CTS模块的工作流程，包括时钟网络拓扑的生成、延迟计算和优化。 2. 模式（Mode）与跨时钟域（Clock Domain Crossing, CDC）分析： 多模式设计（Multi-Mode Designs）： 讨论在不同工作模式下，时序约束会发生变化。例如，某些路径在一种模式下是正常路径，而在另一种模式下可能成为多周期路径或伪路径。 静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）中的模式处理： 讲解如何在STA工具中定义和管理不同的工作模式，并针对每种模式执行独立或关联的时序分析。 跨时钟域（CDC）的挑战： 深入剖析不同频率或相位关系的时钟域之间数据传输带来的同步和时序问题。 CDC同步器（CDC Synchronizers）： 详细介绍二选一多路复用器（2:1 MUX）同步器、握手信号（Handshaking Signals）同步器（如两级寄存器同步）、FIFO（First-In, First-Out）等常用的CDC解决方案，并分析它们的时序特性和潜在风险。 3. 动态时序分析（Dynamic Timing Analysis, DTA）与仿真（Simulation）： DTA的原理与应用： 介绍与STA互补的DTA技术，通过向量（Vector）驱动来验证特定场景下的时序行为。 仿真环境的建立： 讲解如何搭建仿真环境，包括测试激励（Testbench）的编写、时序模型的加载以及仿真结果的分析。 DTA与STA的结合： 强调DTA在验证STA结果、发现STA遗漏的时序问题以及分析复杂动态行为方面的重要性。 第三部分：时序优化与设计实践 1. 时序驱动的逻辑综合（Timing-Driven Logic Synthesis）： 综合工具的工作原理： 解释逻辑综合工具如何根据时序约束来选择和优化逻辑门，以最小化路径延迟。 关键的综合选项： 介绍常用的综合选项，如时序目标（Timing Goal）、面积/功耗/时序的权衡（Area/Power/Timing Trade-offs）以及延迟预算（Delay Budgeting）等。 面积与时序的权衡： 分析如何在满足时序要求的前提下，尽可能减小设计的面积和功耗。 2. 布局布线（Place and Route, P&R）中的时序优化： 布局（Placement）对时序的影响： 讲解单元（Cell）的放置位置如何影响互连线（Interconnect）的长度和延迟，以及如何通过启发式算法（Heuristic Algorithms）进行优化。 布线（Routing）对时序的影响： 分析布线策略（如全局布线、详细布线）如何影响信号的传输延迟，以及布线拥塞（Routing Congestion）如何导致时序违例。 时序驱动的布线（Timing-Driven Routing）： 介绍布线工具如何利用时序信息来调整布线路径，以满足时序要求。 物理验证（Physical Verification）中的时序检查： 强调布局布线完成后，需要进行时序后仿真（Post-Layout Simulation）或STA来验证物理设计的时序效果。 3. 常见时序问题及解决方案： 建立时间违例的解决方案： 增大时钟周期、优化组合逻辑路径（如拆分长逻辑链、使用更快的逻辑门）、缩短时钟偏斜、插入寄存器（Buffer Insertion or Register Insertion）等。 保持时间违例的解决方案： 减小时钟周期（通常不推荐，因为会影响建立时间）、优化组合逻辑路径（如增加延迟，使用缓冲器）、修改布线拥塞、检查数据路径中的电磁干扰等。 过大的时钟偏斜： 改进时钟树综合、优化时钟网络的对称性。 输入/输出端口的时序问题： 调整封装（Package）的延迟、优化外部接口逻辑。 4. 设计流程中的时序考虑： 从RTL到GDSII的贯穿式时序管理： 强调在设计的每一个阶段，都应持续关注时序，并根据实际情况进行调整。 EDA工具的使用技巧： 提供关于如何有效地使用Synopsys, Cadence, Mentor Graphics等主流EDA工具进行时序分析和优化的实用建议。 时序报告的解读与分析： 教授如何从STA报告中提取关键信息，识别时序瓶颈，并制定有效的优化策略。 第四部分：案例研究与前沿展望 1. 实际设计中的时序挑战与解决方案： 高速接口设计： 讨论DDR、PCIe等高速接口的时序设计要点，如眼图（Eye Diagram）的建立、信号完整性（Signal Integrity）的影响。 低功耗设计中的时序管理： 分析动态电压频率调整（DVFS）、门控时钟（Clock Gating）等技术如何影响时序，以及如何在这种情况下进行时序优化。 SoC（System on Chip）集成中的时序协调： 探讨不同IP（Intellectual Property）核集成时，如何协调时钟域和时序约束。 2. 未来时序分析的发展趋势： 机器学习与人工智能在时序优化中的应用。 先进工艺节点（如7nm, 5nm及以下）带来的时序挑战。 更精细化的功耗感知时序分析（Power-Aware Timing Analysis）。 基于AI的故障预测与诊断（AI-based Fault Prediction and Diagnosis）。 本书将理论与实践相结合，通过大量的图示、实例分析和详细的步骤指导，帮助读者建立坚实时序分析与设计的理论基础，掌握实用的工具使用技巧，并能独立解决复杂数字集成电路设计中的时序问题。无论您是集成电路设计工程师、硬件设计初学者，还是相关专业的学生，本书都将是您学习和实践数字系统时序设计的宝贵参考。