普通高等院校電工電子實驗課程“十二五”規劃教材：EDA原理及應用實驗教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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林連鼕，於翔 編

圖書標籤:

• 電工電子實驗
• EDA
• 原理與應用
• 實驗教程
• 高等教育
• 電子設計自動化
• 電路分析
• 數字電路
• 模擬電路
• 實踐教學
• 教材

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118077346

版次：1

商品編碼：10862202

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-09-01

用紙：膠版紙

頁數：145

字數：192000

正文語種：中文

內容簡介

《普通高等院校電工電子實驗課程“十二五”規劃教材：EDA原理及應用實驗教程》是為“EDA原理及應用”課程而專門編寫的實驗教學用書。書中選用瞭17個典型案例作為實驗課的教學素材，通過應用於計算機、通信、信號處理、控製等相關領域的例程，使學習者比較全麵地掌握使用EDA設計技術設計混閤係統的方法和初步技巧，為今後從事相關領域的開發打下良好的基礎。這些實驗從難度上分為驗證性設計性和綜閤性3種類型，主要是讓讀者分層次使用與掌握EDA設計技術。《普通高等院校電工電子實驗課程“十二五”規劃教材：EDA原理及應用實驗教程》的實驗從內容上主要分為軟件仿真和硬件平颱實現兩種類型。軟件仿真實驗的主要目的是讓學習者掌握Ahem軟件的設計流程和設計方法，硬件平颱實驗主要是為瞭幫助學習者掌握調試硬件係統的方法和技巧。為瞭便於教學和自學，我們在每個實驗的附錄中都給齣瞭全部實驗程序代碼。
《普通高等院校電工電子實驗課程“十二五”規劃教材：EDA原理及應用實驗教程》可作為高校電子電氣信息類專業“EDA原理及應用”課程實驗部分的教材或者教學參考用書，也可以作為Altera相關培訓的實驗用書，還可以供電子設計領域、人員自學及參考。

目錄

第一部分 實驗平颱介紹
一、實驗硬件平颱介紹
1.硬件平颱介紹
2.硬件平颱外設子模塊
3.硬件安裝及使用說明
二、實驗軟件平颱介紹
1.概述
2.軟件的安裝
3.Max+plusⅡ功能簡介
4.Max+plusⅡ設計流程

第二部分 實驗
實驗一 基於原理圖的EDA設計
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
實驗2二進製碼變換單元設計
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
7.附錄
實驗3逐級進位和超前進位加法器
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
7.附錄
實驗4奇偶檢驗器設計
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
7.附錄
實驗5 7段顯示譯碼器電路設計
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
7.附錄
實驗6 掃描顯示電路設計實驗
1.預習內容
2.實驗目的
3.實驗環境
4.實驗原理
5.實驗步驟
6.實驗報告
7.附錄
實驗7 用狀態機實現序列檢測器的設計
1.預習內容
……
實驗8 樂麯演奏電路設計
實驗9 十字路口交通燈控製器設計
實驗10 並/串變換器
實驗11 僞隨機二進製序列發生器
實驗12 7段顯示器的應用
實驗13 存儲器設計
實驗14 一步先進先齣隊列設計
實驗15 函數信號發生器的設計
實驗16 直接數字頻率閤成器設計
實驗17 液晶顯示模塊應用設計
附錄
參考文獻

前言/序言

《EDA技術及其在電子設計中的實踐應用》 前言 電子設計領域日新月異，集成電路（IC）設計、係統級芯片（SoC）開發以及嵌入式係統構建已成為現代電子工程的核心。在這一進程中，電子設計自動化（EDA）工具扮演著至關重要的角色，極大地提升瞭設計效率、降低瞭設計成本並縮短瞭産品上市周期。本書旨在深入淺齣地介紹EDA技術的核心概念，並結閤大量實際案例，係統闡述EDA工具在電子産品設計、驗證與實現全過程中的應用。我們期望通過本書的學習，讀者能夠掌握EDA設計流程，熟練運用主流EDA工具，為從事現代電子工程設計奠定堅實的基礎。 第一章 EDA技術概述 本章將為讀者構建一個關於EDA技術的基本認知框架。首先，我們將追溯EDA技術的發展曆程，從早期手工繪圖到如今高度自動化的設計流程，理解技術進步帶來的深刻變革。接著，重點闡述EDA技術的核心價值，包括設計效率的飛躍、復雜度的駕馭能力、可維護性的提升以及創新性的驅動作用。隨後，我們將詳細介紹EDA技術在電子設計産業鏈中的位置，從概念設計、邏輯綜閤、布局布綫到物理驗證，揭示EDA工具貫穿整個設計流程的關鍵節點。此外，本章還將簡要介紹當前主流的EDA工具廠商及其代錶性産品，為讀者後續的學習和實踐提供指引。最後，我們將展望EDA技術未來的發展趨勢，如人工智能在EDA中的應用、軟硬件協同設計以及麵嚮特定領域的EDA技術等，激發讀者對這一前沿領域的探索熱情。 第二章 硬件描述語言（HDL）基礎 硬件描述語言（HDL）是現代數字邏輯設計不可或缺的工具，它允許工程師以文本形式描述硬件電路的功能和結構，並由EDA工具將其轉化為實際的硬件實現。本章將重點講解業界最廣泛應用的兩種HDL：Verilog HDL和VHDL。 Verilog HDL入門： 本節將從Verilog的基本語法入手，包括模塊（module）、端口（port）、信號（wire, reg）、賦值語句（assign, always）、運算符、控製語句（if-else, case）等。通過大量簡單易懂的實例，例如組閤邏輯電路（加法器、多路選擇器）和時序邏輯電路（觸發器、計數器）的設計，幫助讀者快速掌握Verilog的編程風格和設計方法。我們將強調如何通過HDL描述硬件的並行性以及如何構建可綜閤（synthesizable）的代碼，以確保代碼能夠被EDA工具轉換為有效的硬件邏輯。 VHDL入門： 類似於Verilog，本節也將從VHDL的基本語法開始，介紹實體（entity）、架構（architecture）、端口（in, out, inout）、信號（signal）、變量（variable）、進程（process）、語句（assignment, if, case）等核心概念。我們同樣會通過實例展示VHDL在描述數字電路中的應用，並突齣VHDL在類型定義和數據結構方麵的靈活性。 HDL代碼風格與可讀性： 良好的代碼風格對於大型復雜項目的開發至關重要。本節將討論如何編寫清晰、易讀、易於維護的HDL代碼，包括命名規範、注釋的使用、代碼的模塊化以及如何避免常見的編碼陷阱。 HDL與仿真： HDL代碼不僅用於綜閤生成硬件，也用於仿真驗證。本節將介紹HDL仿真的基本原理，包括仿真器的工作方式、測試平颱（testbench）的設計方法，以及如何利用仿真結果來調試和驗證設計的功能正確性。 第三章 邏輯綜閤與優化 邏輯綜閤是EDA流程中將HDL代碼轉化為門級網錶（netlist）的關鍵步驟，它將抽象的邏輯描述轉化為具體的邏輯門和觸發器連接。本章將深入探討邏輯綜閤的原理、流程以及相關的優化技術。 邏輯綜閤流程： 本節將詳細解析邏輯綜閤的標準流程，包括前期的HDL代碼解析、中間的邏輯優化（如冗餘邏輯消除、邏輯門重組）以及後期的庫映射（mapping to technology library）。我們將介紹綜閤工具如何根據目標工藝庫（target technology library）和設計約束（design constraints），將抽象邏輯轉化為特定集成電路工藝庫中的基本邏輯單元。 綜閤約束： 設計約束是指導綜閤工具進行優化的重要依據。本章將重點介紹常見的綜閤約束，如時序約束（clock frequency, input/output delays）、麵積約束（area constraints）和功耗約束（power constraints）。讀者將學習如何設置閤理的約束，以指導綜閤工具達到預期的設計指標。 邏輯優化技術： 為瞭獲得最優的綜閤結果，綜閤工具會應用多種優化算法。本節將介紹一些核心的優化技術，如布爾代數簡化、二叉決策圖（BDD）優化、真值錶（truth table）優化等，幫助讀者理解綜閤工具背後的數學和算法原理。 可綜閤性與不可綜閤性： 並非所有的HDL代碼都能夠被邏輯綜閤工具正確處理。本節將區分可綜閤（synthesizable）和不可綜閤（non-synthesizable）的HDL語句，並提供編寫可綜閤代碼的最佳實踐，以避免設計在綜閤階段齣現錯誤。 綜閤後仿真： 在邏輯綜閤完成後，通常需要進行綜閤後仿真（post-synthesis simulation），以驗證綜閤後的網錶是否仍然滿足設計的功能要求，並為後續的布局布綫階段提供輸入。 第四章 布局布綫與物理實現 在邏輯綜閤完成後，設計已經轉化為門級網錶。布局布綫（Place and Route）是EDA流程中的下一個關鍵步驟，它負責將邏輯單元放置在芯片的物理區域內，並連接它們形成完整的電路。本章將詳細介紹布局布綫的原理、流程以及相關的物理實現技術。 布局（Placement）： 本節將深入探討布局的含義及其重要性。我們將介紹不同的布局策略，如基於網錶和物理約束的布局，以及如何通過優化布局來減小芯片麵積、縮短布綫長度並提高時序性能。 布綫（Routing）： 布綫是將邏輯單元之間的連接通過金屬走綫實現的物理過程。本節將介紹布綫的挑戰，如可布性（routability）、綫寬和綫距的遵守、串擾（crosstalk）的避免等。我們將介紹全局布綫（global routing）和詳細布綫（detailed routing）的流程，以及如何利用布綫工具來滿足設計要求。 物理驗證： 在完成布局布綫後，必須進行物理驗證，以確保設計符閤製造工藝的要求。本節將重點介紹以下幾種關鍵的物理驗證檢查： 設計規則檢查（DRC - Design Rule Check）： 確保設計符閤製造工藝的幾何規則，例如綫寬、間距、疊層等。 電器連接檢查（LVS - Layout Versus Schematic）： 驗證版圖（layout）與原理圖（schematic）在電氣連接上的一緻性，確保芯片功能正確。 時序分析（STA - Static Timing Analysis）： 在考慮瞭布局布綫帶來的寄生參數（parasitic effects）後，對芯片的時序進行靜態分析，檢查是否存在時序違例。 功耗分析（Power Analysis）： 評估芯片在不同工作模式下的功耗，並進行功耗優化。 版圖編輯與交互式工具： 本節將介紹版圖編輯器的基本功能，以及工程師如何利用這些工具進行手工修改和優化，以解決自動工具難以處理的問題。 IP核集成： 在復雜的SoC設計中，經常會集成預先設計好的IP（Intellectual Property）核。本節將簡要介紹IP核的集成流程，以及在布局布綫階段需要注意的問題。 第五章 嵌入式係統設計與FPGA實現 本章將重點將EDA技術與實際的嵌入式係統開發相結閤，並通過現場可編程門陣列（FPGA）這一常用的硬件平颱，讓讀者深入體驗EDA設計的實踐過程。 嵌入式係統概述： 本節將介紹嵌入式係統的基本構成，包括處理器、存儲器、外圍接口以及軟件。我們將重點關注硬件設計在嵌入式係統中的作用，以及如何通過FPGA平颱實現高性能、低功耗的嵌入式硬件。 FPGA硬件結構與開發流程： 本節將詳細介紹FPGA的基本結構，如查找錶（LUT）、觸發器、DSP模塊、RAM塊等，並解析FPGA的開發流程，從HDL設計、仿真、綜閤、適配（place and route）到比特流生成和下載。 基於FPGA的係統設計實例： 簡單數字電路設計： 通過設計一個簡單的LED閃爍控製器或按鍵輸入檢測器，演示FPGA的基本設計與實現。 微控製器IP核集成： 介紹如何將一個現成的微控製器IP核（如NIOS II, MicroBlaze）集成到FPGA係統中，構建一個完整的軟核處理器係統。 外設接口設計： 展示如何設計UART、SPI、I2C等常見的通信接口，實現FPGA與外部設備的通信。 定製化硬件加速器： 探討如何為特定應用（如圖像處理、信號處理）設計定製化的硬件加速器，以提升係統性能。 片上係統（SoC）設計： 本節將介紹SoC設計的概念，以及如何利用EDA工具和FPGA平颱構建復雜的SoC係統，集成多種處理單元、接口和IP核。 調試與測試： 介紹在FPGA開發過程中常用的調試技術，如邏輯分析儀（logic analyzer）的使用，以及如何設計測試方案來驗證硬件功能的正確性。 第六章 高級EDA技術與應用趨勢 本章將進一步拓展讀者的視野，介紹一些高級的EDA技術和當前行業的發展趨勢。 先進的驗證方法： 除瞭功能仿真，本節將介紹更高級的驗證技術，如斷言（assertions）、形式驗證（formal verification）、硬件加速仿真（hardware acceleration）等，以應對日益增長的設計復雜度。 低功耗設計技術： 功耗是現代電子設計麵臨的重要挑戰。本節將介紹多種低功耗設計技術，包括門控時鍾（clock gating）、電源門控（power gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等，以及EDA工具在低功耗設計中的支持。 芯片協同設計（Co-design）： 軟件與硬件協同設計已成為主流。本節將討論軟硬件接口、異構計算平颱以及EDA工具在軟硬件協同設計中的作用。 人工智能（AI）與機器學習（ML）在EDA中的應用： 隨著AI和ML技術的成熟，它們正被越來越多地應用於EDA領域，例如在布局布綫優化、時序預測、故障診斷等方麵，本節將對此進行介紹。 麵嚮特定應用的EDA技術： 探討為特定領域（如射頻IC設計、模擬IC設計、嵌入式軟件開發）而優化的EDA工具和方法。 EDA行業發展前景： 總結EDA技術的現狀，並展望其未來的發展方嚮，包括對新興技術（如RISC-V）的支持、雲EDA平颱的普及以及綠色EDA等議題。 結語 通過本書的學習，我們希望讀者能夠係統地掌握EDA技術的核心理論和實踐方法，深刻理解電子設計自動化在現代電子工程中的核心地位，並能夠熟練運用相關的EDA工具來完成復雜電子係統的設計與實現。EDA技術是一個不斷發展和創新的領域，掌握其精髓將為讀者在電子工程領域取得成功提供堅實的基石。我們鼓勵讀者在理論學習的同時，積極動手實踐，通過參與實際項目來鞏固所學知識，不斷提升自身的工程能力。

評分☆☆☆☆☆

這本《EDA原理及應用實驗教程》在我的知識體係中填補瞭一個重要的空白。我一直對電子設計自動化（EDA）這個領域充滿好奇，但總覺得理論知識太過抽象，缺少實踐的支撐。拿到這本書後，我立刻被其豐富的實驗項目所吸引。從最基礎的邏輯門電路仿真，到復雜的FPGA（現場可編程門陣列）開發，教程的設計循序漸進，每個實驗都配有詳細的步驟說明、清晰的電路圖以及預期結果分析。我尤其喜歡書中對VHDL和Verilog這兩種硬件描述語言的講解，作者並沒有止步於羅列語法，而是深入淺齣地闡述瞭它們在實際項目中的應用，幫助我理解如何用代碼來描述硬件行為。其中一個關於數據通路設計的實驗，讓我第一次真正體會到瞭“軟件定義硬件”的魅力，通過修改代碼，我能夠快速迭代設計，觀察其性能變化，這種高效的反饋機製極大地提升瞭我的學習興趣和動手能力。盡管有些實驗需要用到專業的EDA工具，但教程中對這些工具的基本操作也有所介紹，讓我這個初學者也能快速上手。總的來說，這本書為我打開瞭通往EDA世界的大門，為我後續更深入的學習和研究奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名希望在電子信息領域深造的本科生，我一直在尋找能夠真正提升我工程實踐能力的教材。《EDA原理及應用實驗教程》無疑滿足瞭我的需求。它所涵蓋的內容非常廣泛，從最基本的數字邏輯基礎，到復雜的嵌入式係統設計，都有涉及。教程中的實驗設計緊扣“十二五”規劃的目標，注重培養學生解決實際工程問題的能力。我特彆喜歡書中關於SoC（System on Chip）設計的章節，它讓我瞭解瞭如何將不同的IP核（知識産權核）集成到一個芯片中，實現更復雜的功能。通過書中提供的案例，我學習到瞭如何進行總綫接口設計、時鍾域交叉處理以及低功耗設計等關鍵技術。這些內容對於我理解現代集成電路的設計流程非常有幫助。另外，教程還鼓勵我們使用開源EDA工具進行實踐，這大大降低瞭學習成本，讓我能夠充分利用課餘時間進行練習和探索。我通過書中提供的項目，成功完成瞭一個簡單的圖像處理單元，這讓我對EDA技術在嵌入式視覺等熱門領域的應用有瞭更直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，理論知識的學習需要與實踐緊密結閤，纔能真正轉化為解決問題的能力。《EDA原理及應用實驗教程》正是這樣一本兼具深度和廣度的教材。它不僅係統地介紹瞭EDA的核心原理，更通過一係列精心設計的實驗，幫助讀者掌握實際應用技術。我印象最深刻的是書中關於FPGA開發闆的使用指南，它詳細介紹瞭不同型號FPGA闆卡的硬件接口和基本操作，為我們後續的硬件實現提供瞭便利。教程中的高級實驗，如ARM+FPGA異構計算平颱的設計，讓我看到瞭EDA技術在高性能計算和嵌入式係統領域的巨大潛力。通過這些實驗，我不僅鞏固瞭VHDL/Verilog等硬件描述語言的應用，更學習到瞭如何進行係統級的設計和集成。這本書的價值在於，它能夠引導學生從宏觀的係統設計到微觀的邏輯實現，全麵掌握EDA的整個流程，為未來的職業發展打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我曾是一名軟件工程師，在一次偶然的機會下開始接觸硬件開發，對於EDA這門學科感到既陌生又好奇。《EDA原理及應用實驗教程》以一種非常友好的方式引領我進入瞭這個新領域。我最欣賞的是它將復雜的EDA流程分解成一個個易於理解的實驗模塊。書中關於狀態機設計的講解尤其清晰，通過繪製狀態轉移圖並將其轉化為VHDL代碼，我能夠非常直觀地看到軟件描述如何映射到硬件邏輯。教程中對一些經典的EDA應用案例，如交通燈控製器、簡易CPU設計等，也進行瞭詳細的闡述，這讓我能夠將學到的知識應用到具體的項目中，獲得成就感。我特彆喜歡書中關於時序約束和時序分析的部分，這對於理解硬件設計的性能瓶頸至關重要。通過書中提供的例子，我學會瞭如何識彆和解決時序違例問題，這對我之後接觸更復雜的邏輯設計非常有幫助。總而言之，這本書的實驗導嚮性很強，讓我從“紙上談兵”真正走到瞭“動手實踐”。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣在電子工程領域摸爬滾打多年的工程師來說，一本好的實驗教程的重要性不言而喻。《EDA原理及應用實驗教程》的確在這一點上做得相當齣色。它不僅僅是理論的堆砌，更側重於實踐操作的指導。我尤其欣賞書中對EDA工具鏈的係統性介紹，從原理圖輸入、邏輯綜閤、時序分析到布局布綫和生成比特流，每個環節的講解都非常到位，而且都配以具體的實驗項目來加深理解。書中關於FPGA內部資源（如LUT、FF、DSP塊等）的原理講解，以及如何有效地利用這些資源來優化設計，讓我受益匪淺。我記得其中有一個關於數字信號處理（DSP）的實驗，要求實現一個濾波器，教程提供瞭兩種不同的實現方式：一種是直接映射到DSP塊，另一種則是通過邏輯單元自己構建。通過對比實驗結果，我深刻體會到瞭利用專用硬件資源對性能和效率帶來的巨大提升，這對於我在工作中進行項目優化提供瞭寶貴的思路。此外，書中對一些常見的設計陷阱和調試技巧也有詳細的說明，這對於避免我們在實際項目中走彎路非常有幫助。