普通高等教育电气信息类规划教材：EDA技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

孙志雄 等 著

图书标签:

• EDA
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• CPLD
• 集成电路设计
• 电子设计自动化
• 可编程逻辑器件
• 电路设计

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111415671

版次：1

商品编码：11196003

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-03-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　随着EDA技术的发展和应用领域的扩大，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出，已成为当今世界上最先进的电子电路设计技术。《普通高等教育电气信息类规划教材：EDA技术与应用》突出理论与实践相结合的编写风格，由浅入深地介绍了可编程逻辑器件、EDA及其应用设计技术。其主要内容包括：EDA技术概述、EDA工具软件、可编程逻辑器件、硬件描述语言VHDL、EDA技术应用和EDA技术实验。
　　《普通高等教育电气信息类规划教材：EDA技术与应用》可作为高等院校电子类、通信信息类、自动化类、计算机类专业的教材，也可作为广大工程技术人员的参考书。

目录

前言
第1章 EDA技术概述
1.1 EDA技术的概念
1.2 EDA技术的优势
1.3 硬件描述语言
1.4 EDA开发工具
1.4.1 软件开发工具
1.4.2 可编程逻辑器件
1.4.3 实验开发系统
1.5 EDA工程设计流程
1.5.1 设计准备
1.5.2 设计输入
1.5.3 设计处理
1.5.4 设计校验
1.5.5 器件编程
1.5.6 器件测试和设计验证
1.6 EDA技术的发展趋势
1.6.1 可编程逻辑器件的发展趋势
1.6.2 开发工具的发展趋势
1.6.3 系统描述方式的发展趋势
习题

第2章 EDA工具软件
2.1 QuartusII简介
2.2 QuartusII的原理图输入设计法
2.2.1 建立设计工程
2.2.2 设计项目的编译
2.2.3 生成元件符号
2.2.4 设计项目的仿真
2.2.5 编程下载设计文件
2.2.6 设计电路硬件调试
2.3 层次化设计方法
2.4 MAX+plusII老式宏函数的应用
2.5 QuartusII强函数的应用
习题

第3章 可编程逻辑器件
3.1 可编程逻辑器件简介
3.1.1 可编程逻辑器件的发展历程
3.1.2 可编程逻辑器件的分类
3.2 简单PLD原理
3.2.1 PROM结构原理
3.2.2 PLA结构原理
3.2.3 PAL结构原理
3.2.4 GAL结构原理
3.3 复杂可编程逻辑器件（CPLD）
3.3.1 CPLD基本结构
3.3.2 CPLD工作原理
3.4 现场可编程门阵列（FPGA）
3.4.1 FPGA基本结构
3.4.2 FPGA工作原理
3.5 编程与配置
3.5.1 JTAG方式的在系统编程
3.5.2 使用PC并口配置FPGA
3.5.3 FPGA专用配置芯片
习题

第4章 硬件描述语言VHDL
4.1 VHDL简介
4.1.1 VHDL发展概况
4.1.2 VHDL的特点
4.2 VHDL程序基本结构
4.2.1 VHDL程序框架
4.2.2 库和程序包
4.2.3 实体
4.2.4 结构体
4.2.5 配置
4.2.6 VHDL设计实例
4.3 VHDL要素
4.3.1 VHDL文字规则
4.3.2 VHDL数据对象
4.3.3 VHDL数据类型
4.3.4 VHDL的预定义数据类型
4.3.5 IEEE预定义的标准逻辑位和矢量
4.3.6 用户自定义的预定义数据类型
4.3.7 VHDL操作符
4.4 VHDL顺序语句
4.4.1 赋值语句
4.4.2 转向控制语句
4.4.3 等待（WAIT）语句
4.4.4 断言（ASSERT）语句
4.4.5 空操作（NULL）语句
4.5 VHDL并行语句
4.5.1 进程语句
4.5.2 块语句
4.5.3 并行信号赋值语句
4.5.4 元件例化语句
4.5.5 生成语句
4.5.6 子程序和并行过程调用语句
习题

第5章 EDA技术应用
5.1 组合逻辑电路的设计
5.1.1 门电路的设计
5.1.2 编码器的设计
5.1.3 译码器的设计
5.1.4 数据选择器的设计
5.1.5 数值比较器的设计
5.1.6 运算电路的设计
5.2 时序逻辑电路的设计
5.2.1 触发器的设计
5.2.2 锁存器的设计
5.2.3 寄存器和移位寄存器的设计
5.2.4 计数器的设计
5.3 存储器的设计
5.3.1 只读存储器的设计
5.3.2 随机存储器的设计
5.4 EDA技术的设计实例
5.4.1 交通灯的设计
5.4.2 正弦信号发生器的设计
5.4.3 QPSK直接序列扩频调制器的设计
5.4.4 序列检测器的设计
习题

第6章 EDA技术实验
6.1 EDA基础实验
实验1 EDA软件的熟悉与使用
实验2 1位半加器的设计
实验3 1位全加器的设计
实验4 译码器实验
实验5 基于LPM_ROM的九九乘法器
实验6 数据选择器的VHDL设计
实验7 触发器实验
6.2 EDA综合设计实验
实验8 数码管显示控制实验
实验9 计数器实验
实验10 计数、译码和显示电路设计
实验11 2位十进制数字频率计
实验12 序列信号发生器
实验13 8位硬件加法器
实验14 D-A接口电路与波形发生器设计
实验15 数字钟的设计

附录
附录A ZY11EDA13BE型EDA技术实验箱简介
A.1 概述
A.2 ZY11EDA13BE型EDA技术实验箱的各功能模块
A.3 适配板与扩展板实验开发说明
附录B 逻辑符号对照表
参考文献

前言/序言

EDA技术与应用：探索现代电子设计的核心驱动力 在飞速发展的电子信息时代，集成电路（IC）的设计与制造已成为推动科技进步的基石。从智能手机、高性能计算机到通信系统、航空航天设备，无一不依赖于精密的集成电路。而EDA（Electronic Design Automation），即电子设计自动化技术，正是实现这一切的强大引擎。本书将带您深入探究EDA技术的奥秘，领略其如何革新和加速现代电子设计的进程。 一、EDA技术概览：赋能电子设计的强大工具 EDA技术并非单一的软件或工具，而是一个包含多种工具、流程和方法学的复杂体系，旨在帮助工程师高效、准确地完成集成电路及电子系统的设计。它涵盖了从系统级设计、逻辑设计、电路设计、物理设计到验证等电子设计全生命周期的各个环节。 系统级设计： 在EDA流程的早期阶段，系统级设计利用高级抽象模型，描述系统的功能和架构。这使得设计者可以在更高层次上进行概念验证和性能评估，快速探索不同的设计方案，避免后期集成时出现重大问题。这种自顶向下的设计方法，能够显著缩短开发周期，并降低设计成本。 逻辑设计： 这一阶段是将系统级描述转化为具体的数字逻辑门电路。工程师通常使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来描述电路的行为和结构。EDA工具能够将HDL代码综合（Synthesis）成门级网表（Netlist），这是连接到实际电路元件（如逻辑门、触发器）的低级表示。这一过程是数字IC设计中至关重要的一步，直接影响着芯片的性能、功耗和面积。 电路设计（模拟与混合信号）： 对于模拟和混合信号电路，EDA工具提供了强大的电路级仿真器。这些工具能够精确模拟晶体管、电阻、电容等元器件的行为，预测电路的性能参数，如增益、带宽、噪声等。SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）家族的仿真器是此类设计的标杆，它们能够处理复杂的非线性特性，为模拟电路的设计提供坚实的基础。 物理设计： 将逻辑设计转换为可在芯片上制造的物理版图（Layout）是物理设计的核心任务。这个过程包括布局（Placement）和布线（Routing）。布局是将逻辑门和寄存器放置在芯片的特定位置，而布线则是连接这些元件的金属导线。EDA工具在此过程中需要考虑信号完整性、功耗分布、时序约束以及制造工艺的限制，以确保芯片能够稳定、高效地运行。 验证： 验证是EDA流程中耗时最长、成本最高但又不可或缺的环节。EDA工具提供了多种验证方法，包括仿真（Simulation）、形式验证（Formal Verification）、静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）和硬件加速验证（Hardware Acceleration）。仿真通过执行大量测试向量来检查设计的功能正确性；形式验证则利用数学方法证明设计的属性；STA分析时序路径，确保设计满足性能要求；硬件加速则将设计加载到FPGA等硬件平台上进行加速测试。充分的验证是确保芯片功能正确、性能达标的关键。 二、EDA工具的进化与核心功能 EDA工具经历了数十年的发展，从最初的文本编辑器和简单的逻辑模拟器，演变成了集成化、智能化、图形化的复杂软件套件。这些工具通常由专业的EDA公司开发，如Synopsys, Cadence, Mentor Graphics（现为Siemens EDA）。 硬件描述语言（HDL）与仿真： HDL是现代数字IC设计的基石。Verilog和VHDL是目前最常用的两种HDL。通过HDL，工程师可以用高级语言描述硬件的功能，然后由EDA工具进行综合、仿真和验证。仿真器能够根据HDL代码模拟电路的行为，帮助设计者在物理实现之前发现潜在问题。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 逻辑综合工具将HDL描述的逻辑转换为由标准逻辑门组成的网表。这个过程是高度优化的，综合工具会根据预设的目标（如最小面积、最高速度、最低功耗）来选择最优的逻辑门组合。现代综合工具还支持高层次综合（High-Level Synthesis, HLS），可以直接从C/C++等高级语言生成RTL代码，进一步提高设计效率。 布局与布线（Place and Route）： 这是物理设计的核心。布局工具负责将标准单元（Standard Cells）和宏单元（Macros）放置在芯片区域内，并优化其位置以满足时序和布线的需求。布线工具则根据网表连接这些单元，并优化布线路径以满足信号完整性和功耗要求。这些工具需要处理极其复杂的几何形状和连接关系，并与制造工艺紧密结合。 静态时序分析（STA）： STA是一种不依赖于输入向量的时序分析技术。它通过分析设计中的所有时序路径，检查是否存在时序违例（Timing Violations），如建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）不足。STA是确保芯片在规定频率下稳定运行的重要手段。 物理验证（Physical Verification）： 物理验证包括设计规则检查（Design Rule Checking, DRC）和版图与原理图等效性检查（Layout Versus Schematic, LVS）。DRC确保设计的几何形状符合制造工艺的要求，避免制造缺陷。LVS则检查芯片的物理版图是否与最初的逻辑设计一致，防止在物理实现过程中引入逻辑错误。 三、EDA技术在不同领域的应用 EDA技术是现代电子产品开发的支柱，其应用领域极其广泛： 数字集成电路设计： 这是EDA技术最核心的应用领域。从CPU、GPU到ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）和FPGA（Field-Programmable Gate Array），EDA工具在这些芯片的设计、验证和制造过程中扮演着不可替代的角色。 模拟与混合信号电路设计： 射频（RF）电路、电源管理IC（PMIC）、模数/数模转换器（ADC/DAC）等模拟与混合信号电路的设计同样高度依赖EDA工具。精确的模拟仿真器和版图工具是实现高性能模拟电路的关键。 系统级设计与验证： 随着系统复杂度不断攀升，系统级设计方法越来越受到重视。EDA工具支持SystemC等高级语言，使工程师能够在早期阶段进行系统级的建模、仿真和验证，从而优化整体系统架构。 嵌入式系统开发： 嵌入式系统通常包含微控制器（MCU）、DSP（Digital Signal Processor）以及各种外围硬件。EDA工具能够帮助设计者实现这些硬件的设计和集成，并与软件协同开发。 半导体制造： EDA工具不仅仅用于芯片设计，还与半导体制造紧密关联。例如，工艺设计套件（Process Design Kit, PDK）就包含了EDA工具所需的制造工艺信息，确保设计能够被成功制造。 四、EDA技术的发展趋势与未来展望 EDA技术正以前所未有的速度发展，以应对日益增长的设计复杂性和性能要求。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在EDA中的应用： AI和ML技术正在被引入EDA流程，用于优化布局布线、预测时序违例、辅助验证等任务，有望显著提高设计效率和设计质量。 高层次综合（HLS）的普及： HLS使得设计者能够使用C/C++等更高级的语言进行设计，并自动生成RTL代码，极大地降低了数字IC设计的门槛，提高了开发效率。 Chiplet与先进封装技术： 随着单芯片集成遇到瓶颈，Chiplet（小芯片）的理念逐渐兴起。EDA工具正在演进，以支持多Chiplet的集成设计与验证，以及先进封装技术的协同设计。 功耗与安全性设计： 随着摩尔定律的放缓，功耗优化和设计安全性成为关键。EDA工具提供了更精细的功耗分析和功耗敏感设计方法，以及安全性验证工具，以应对日益严峻的挑战。 可持续EDA： 随着对环境问题的关注，EDA也在向更绿色、更可持续的方向发展，例如通过优化算法来减少计算资源消耗。 五、本书的学习目标与价值 本书旨在为读者构建一个全面、系统的EDA技术知识体系。通过深入学习，您将能够： 理解EDA技术的基本原理和流程： 掌握数字IC设计、模拟IC设计以及系统级设计的EDA工作流程。 熟悉常用的EDA工具和功能： 了解HDL语言、逻辑综合、布局布线、静态时序分析等核心EDA工具的功能和应用。 掌握EDA在实际项目中的应用： 能够运用EDA工具解决实际电子设计中的挑战。 洞察EDA技术的发展趋势： 了解AI、HLS等前沿技术对EDA领域的影响。 无论您是即将踏入电子信息领域的莘莘学子，还是希望提升专业技能的行业从业者，本书都将是您探索EDA技术、掌握现代电子设计核心技能的宝贵指南。掌握EDA技术，就是掌握未来电子信息产业的核心竞争力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织结构非常合理，让我在学习过程中能够清晰地把握知识的脉络。它从最基础的数字系统设计理念出发，逐步深入到具体的硬件描述语言（HDL）的学习。这一点非常重要，因为很多EDA教材上来就讲HDL，对于没有坚实数字逻辑基础的学生来说，会感到非常吃力。而这本书，先是夯实了基础，再引入HDL，这种循序渐进的方式，大大降低了学习门槛。而且，在讲解HDL时，它并不是孤立地介绍语法，而是紧密结合实际的电路设计案例，例如状态机的设计、计数器的实现、数据通路的设计等等。通过这些鲜活的案例，我们不仅学会了HDL的语法，更重要的是掌握了如何用HDL来描述硬件，如何将抽象的设计思维转化为具体的代码。这种理论与实践紧密结合的教学模式，让学习过程更富有成效。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍EDA工具的使用方面，可以说是非常地道的。它不仅仅是停留在理论层面，告诉你EDA工具能做什么，而是会非常具体地讲解如何一步步地在实际的EDA软件环境中进行操作。比如，从工程的创建、源代码的编写、功能的仿真验证，到最终的综合、布局布线和生成下载文件，每一个步骤都进行了细致的图文并茂的演示。我特别欣赏它在讲解仿真部分时，不仅展示了波形图，还深入分析了波形图的含义，以及如何根据仿真结果来排查设计中的错误。这种“手把手”的教学方式，对于初学者来说简直是福音。我以前学习EDA时，最头疼的就是不知道如何将代码变成一个实际运行的电路，总是感觉隔了一层膜。而这本书，则有效地帮助我打通了这一环节，让我能够真正地“玩转”EDA工具，实现自己的设计想法。

评分☆☆☆☆☆

我抱着试试看的心态翻开了这本《EDA技术与应用》，原本以为会是枯燥乏味的理论堆砌，但很快就被书中清晰的逻辑和循序渐进的讲解吸引了。它并没有上来就抛出晦涩难懂的概念，而是从最基础的数字电路原理讲起，一步步引出EDA的必要性和优势，让人自然而然地理解为何需要这门技术。书中的图示非常丰富，而且质量很高，每一个关键概念都有对应的示意图，这对于理解复杂的逻辑电路和设计流程起到了至关重要的作用。我尤其喜欢它在讲解硬件描述语言（如Verilog或VHDL）时，不仅仅是罗列语法，而是通过大量的代码示例，结合实际的电路设计任务，来展示语言的运用。每一个示例都配有详细的解释，告诉你这段代码是如何映射到硬件的，以及它在整个设计流程中扮演的角色。这种“知其然，更知其所以然”的教学方式，让我觉得学习过程不再是被动的记忆，而是主动的探索和理解。

评分☆☆☆☆☆

我之前对FPGA和CPLD这类可编程逻辑器件一直觉得很高大上，以为只有资深的工程师才能驾驭，但自从接触了这本书，我才发现原来学习和掌握它们并不是遥不可及的事情。书中有专门的章节详细介绍了FPGA/CPLD的内部结构、工作原理以及它们在现代电子系统中的广泛应用。最吸引我的是，它并没有将这些器件描述成高深的黑箱，而是通过清晰的图解和生动的比喻，将其内部的逻辑单元、布线资源等都进行了详尽的解释，让我能够理解它们的“前世今生”。而且，书中还提供了大量的基于FPGA/CPLD的实际项目案例，从简单的LED闪烁程序，到稍微复杂的数据采集和处理模块，这些案例都非常贴合实际工程需求。通过跟随书中的指导完成这些项目，我不仅能够熟练掌握FPGA/CPLD的开发流程，更能深刻体会到这种技术的强大和灵活。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面和标题让我印象非常深刻，尤其是“普通高等教育电气信息类规划教材”这几个字，一看就知道是为我们这类专业的学生量身打造的，学习起来肯定会很有针对性。我之前接触过一些EDA相关的零散资料，但总感觉不够系统，不成体系，遇到实际问题时就显得力不从心。这本书的出现，恰恰填补了这一块的空白。从目录来看，它几乎涵盖了EDA技术的所有核心内容，从基础的数字逻辑设计原理，到复杂的硬件描述语言（HDL）的应用，再到具体的FPGA/CPLD开发流程，以及后期的仿真验证和综合实现，都进行了详细的阐述。这让我对EDA技术有了一个整体的、宏观的认识，感觉就像是在攀登一座知识的高峰，这本书就是我脚下坚实的起点。而且，教材的定位决定了它不会过于理论化，应该会包含大量的工程实例和实践指导，这对于我们这些即将踏入社会的学生来说，是非常宝贵的财富。我非常期待能够通过这本书，掌握一套扎实的EDA设计技能，为未来的学习和工作打下坚实的基础。