EDA精品智汇馆：硬件系统工程师宝典 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张志伟，王新才 著

图书标签:

• 硬件系统设计
• EDA工具
• 数字电路
• 嵌入式系统
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 芯片设计
• 系统级验证
• 硬件工程师

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121249822

版次：01

商品编码：11622765

包装：平装

丛书名： EDA精品智汇馆

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：356

正文语种：中文

内容简介

　　《EDA精品智汇馆：硬件系统工程师宝典》硬件系统设计中的常见需求，设计中需要考虑的各类概要设计及开发平台的归纳，SI的理论分析及满足SI的常用设计方法，PI的理论分析及满足PI的常用设计方法，EMC/EMI的理论分析及满足EMC/EMI的常用设计方法，DFX的理论分析及满足DFX的常用设计方法，电路设计中常用各类器件的原理说明及常用电路的原理图设计，对PCB设计中的布局、布线及PCB的板级仿真分析进行了归纳分类，对PCB设计的后续工作及PCB加工的技术要求进行了归纳总结。

目录

第1章 需求分析
1.1 功能需求
1.1.1 供电方式及防护
1.1.2 输入与输出信号类别
1.1.3 线通信功能
1.2 整体性能要求
1.3 用户接口要求
1.4 功耗要求
1.5 成本要求
1.6 IP和NEMA防护等级要求
1.7 需求分析案例
1.8 本章小结

第2章 概要设计及开发平台
2.1 ID及结构设计
2.2 软件系统开发
2.2.1 操作系统的软件开发
2.2.2 有操作系统的软件开发
2.2.3 软件开发的一般流程
2.3 硬件系统概要设计
2.3.1 信号完整性的可行性分析
2.3.2 电源完整性的可行性分析
2.3.3 EMC的可行性分析
2.3.4 结构与散热设计的可行性分析
2.3.5 测试的可行性分析
2.3.6 工艺的可行性分析
2.3.7 设计系统框图及接口关键链路
2.3.8 电源设计总体方案
2.3.9 时钟分配图
2.4 PCB开发工具介绍
2.4.1 CadenceAllegro
2.4.2 Mentor系列
2.4.3 Zuken系列
2.4.4 Altium系列
2.4.5 PCB封装库助手
2.4.6 CAM350
2.4.7 PolarSi9000
2.5 RF及三维电磁场求解器工具
2.5.1 ADS
2.5.2 ANSYSElectromagneticsSuite
2.5.3 CST
2.5.4 AWRDesignEnvironment
2.6 本章小结

第3章 信号完整性（SI）分析方法
3.1 信号完整性分析概述
3.2 信号的时域与频域
3.3 传输线理论
3.4 信号的反射与端接
3.5 信号的串扰
3.6 信号完整性分析中的时序设计
3.7 S参数模型
3.8 IBIS模型
3.9 本章小结

第4章 电源完整性（PI）分析方法
4.1 PI分析概述
4.2 PI分析的目标
4.3 PI分析的设计实现方法
4.3.1 电源供电模块VRM设计
4.3.2 直流压降及通流能力
4.3.3 电源内层平面的设计
4.4 本章小结

第5章 EMC/EMI分析方法
5.1 EMC/EMI分析概述
5.2 EMC标准
5.3 PCB的EMC设计
5.3.1 EMC与SI、PI综述
5.3.2 模块划分及布局
5.3.3 PCB叠层结构
5.3.4 滤波在EMI处理中的应用
5.3.5 EMC中地的分割与汇接
5.3.6 EMC中的屏蔽与隔离
5.3.7 符合EMC的信号走线与回流
5.4 本章小结

第6章 DFX分析方法
6.1 DFX分析概述
6.2 DFM――可制造性设计
6.2.1 印制板基板材料选择
6.2.2 制造的工艺及制造水平
6.2.3 PCB设计的工艺要求（PCB工艺设计要考虑的基本问题）
6.2.4 PCB布局的工艺要求
6.2.5 PCB布线的工艺要求
6.2.6 丝印设计
6.3 DFT――设计的可测试性
6.4 DFA――设计的可装配性
6.5 DFE――面向环保的设计
6.6 本章小结

第7章 硬件系统原理图详细设计
7.1 原理图封装库设计
7.2 原理图设计
7.2.1 电阻特性分析
7.2.2 电容特性分析
7.2.3 电感特性分析
7.2.4 磁珠特性分析
7.2.5 BJT应用分析
7.2.6 MOSFET应用分析
7.2.7 LDO应用分析
7.2.8 DC/DC应用分析
7.2.9 处理器
7.2.1 0常用存储器
7.2.1 1总线、逻辑电平与接口
7.2.1 2ESD防护器件
7.2.1 3硬件时序分析
7.2.1 4Datasheet与原理图设计的前前后后
7.3 Pspice仿真在电路设计中的应用
7.4 本章小结

第8章 硬件系统PCB详细设计
8.1 PCB设计中的SIPIEMCEMIESDDFX
8.2 PCB的板框及固定接口定位
8.3 PCB的叠层结构：信号层与电源平面
8.3.1 PCB的板材：Core和PP，FPC
8.3.2 传输线之Si9000阻抗计算
8.3.3 PCB平面层敷铜
8.4 PCB布局
8.4.1 PCB布局的基本原则
8.4.2 PCB布局的基本顺序
8.4.3 PCB布局的工艺要求及特殊元器件布局
8.4.4 PCB布局对散热性的影响：上风口、下风口
8.5 PCB布线
8.5.1 PCB布线的基本原则
8.5.2 PCB布线的基本顺序
8.5.3 PCB走线中的Fanout处理
8.6 常见电路的布局、布线
8.6.1 电源电路的布局、布线
8.6.2 时钟电路的布局、布线
8.6.3 接口电路的布局、布线
8.6.4 CPU最小系统的布局、布线
8.7 PCB级仿真分析
8.7.1 信号完整性前仿真分析
8.7.2 信号时序Timing前仿真分析
8.7.3 信号完整性后仿真分析
8.7.4 电源完整性后仿真分析
8.7.5 PCB级EMC/EMI仿真分析
8.8 本章小结

第9章 PCB设计后处理及Gerber输出
9.1 板层走线检查及调整
9.2 板层敷铜检查及修整
9.3 丝印文字及LOGO
9.4 尺寸和公差标注
9.5 Gerber文档输出及检查
9.6 PCB加工技术要求
9.7 本章小结

附录A OrcadPSpice仿真库
附录B CadenceAllegro调试错误及解决方法
附录C Allegro错误代码对应表
参考文献

前言/序言

EDA精品智汇馆：硬件系统工程师宝典（书名与本书内容无关的图书简介） --- 《数字脉动：现代SoC设计与验证的艺术》 面向未来，深度解析下一代异构集成系统的设计哲学与实践指南 在信息技术飞速演进的今天，系统级芯片（SoC）已成为驱动人工智能、云计算、物联网及自动驾驶等前沿领域的核心引擎。然而，随着摩尔定律的放缓与系统复杂度的指数级增长，传统的芯片设计方法论正面临前所未有的挑战。本书《数字脉动：现代SoC设计与验证的艺术》，并非聚焦于EDA工具的使用技巧，而是深入剖析支撑现代SoC系统实现的底层架构思想、先进的设计流程范式以及面向大规模复杂性的验证策略。它旨在为资深硬件工程师、系统架构师以及致力于前沿芯片研发的专业人士提供一个宏观的视野和实用的方法论参考。 本书的写作宗旨在于构建一座连接“系统需求”与“硅片实现”之间的坚实桥梁。我们摒弃了对特定EDA软件界面的罗列，转而聚焦于驱动这些工具背后的设计思想的演进，特别是针对当前业界热议的异构集成、Chiplet技术、先进封装以及面向能效比（Power/Performance/Area, PPA）的优化难题。 第一部分：系统级建模与架构定义——从需求到蓝图 本部分是全书的基石，它探讨了在进入RTL编码之前，如何通过高效的系统级建模来规避后期集成风险。我们不再将系统架构视为静态文档，而是将其视为一个动态的、可被量化和验证的“活体模型”。 1.1 抽象层次的精确控制： 深入探讨了从行为级模型（TLM 2.0）到寄存器传输级（RTL）的平滑过渡策略。重点分析了如何利用高级描述语言（如SystemC/TLM）进行早期性能预测，特别是针对内存访问、总线仲裁和功耗预估的精度校准。我们详述了不同抽象层次间的接口契约（Interface Contract）定义规范，确保不同IP模块间的兼容性，而非仅仅是接口引脚的匹配。 1.2 异构计算的架构权衡： 随着CPU、GPU、NPU和DSP等核心的融合，如何构建一个高效且可扩展的片上互连（NoC）架构成为关键。本书细致分析了Mesh、Ring、Torus等互连拓扑的适用场景，并引入了基于流量分析的自适应路由算法的原理。特别关注了Chiplet集成架构中的跨边界一致性维护（Coherency Maintenance）难题，以及如何通过先进的封装技术（如2.5D/3D-IC）来重新定义系统带宽和延迟的边界。 1.3 功耗预算的系统化分配： 现代SoC的设计瓶颈已从性能转向功耗。本章超越了简单的时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）技术，探讨了如何在架构定义阶段就将功耗预算自顶向下地分配至各个功能模块。内容涵盖了动态电压和频率调节（DVFS）的硬件实现机制、低功耗设计流程（LPD）的系统集成，以及如何通过软件/硬件协同设计来最大化能效比。 第二部分：设计实现与物理约束的迭代优化 当架构蓝图确定后，挑战便转移到了如何将逻辑高效地映射到物理实现上。本部分聚焦于先进工艺节点下的设计挑战与优化策略。 2.1 跨时钟域与异步交互： 随着多核和异步设计的普及，亚稳态的消除和数据同步变得极其复杂。本书提供了对各种同步原语（如CDC FIFO、握手协议）的深入分析，并侧重于鲁棒性设计——如何通过架构层面的冗余和自检机制来最小化由亚稳态引发的系统级故障，而非仅仅依赖于静态时序分析工具的报告。 2.2 静态时序与物理设计的协同演进： 在FinFET及更小节点下，设计收敛越来越依赖于设计者对物理效应的理解。本章强调了“设计驱动的物理实现”理念，详细阐述了如何利用布局规划（Floorplanning）约束来指导RTL设计，例如预先规划关键路径的物理位置，以优化时钟树综合（CTS）的结果。我们深入讨论了互连延迟（Interconnect Delay）在深亚微米工艺中占比的急剧上升，以及如何通过更精细的布线策略来管理RC延迟。 2.3 形式化方法的融入： 形式化验证（Formal Verification）是确保设计正确性的终极武器。本书不教授工具操作，而是探讨形式化方法在不同设计阶段的战略应用：从Equivalence Checking（等价性检查）到Property Checking（属性检查）。重点分析了如何构建高效的属性语言（如SVA），并将其作为设计规范的“可执行规范”，以实现设计与验证的闭环管理。 第三部分：面向大规模复杂性的验证范式革命 验证占据了SoC开发周期的绝大部分。本书的核心论点是：传统的基于测试平台（Testbench）的验证方法已无法应对万亿级门数的复杂系统，必须转向更具主动性和智能性的验证范式。 3.1 验证平台与环境的构建哲学： 我们推崇基于通用验证方法学（UVM）的平台构建，但重点在于如何构建能够模拟真实世界复杂性的“场景驱动型”环境，而非简单的激励生成器。详细分析了面向硬件加速器（如AI引擎）的“数据驱动验证”策略，即如何从训练数据集中提取边界案例和覆盖率陷阱。 3.2 覆盖率的深度挖掘与收敛策略： 传统的Code Coverage已不足够。本书深入介绍了功能覆盖率（Functional Coverage）在定义复杂交互场景中的重要性，并提出了针对系统级交互（System-Level Interaction）的覆盖模型设计方法。此外，还探讨了如何利用随机化与约束（Constrained Random Verification, CRV）来高效探索设计空间，并制定实际的“覆盖率收敛”标准，确保在有限的时间内达到最高的验证质量。 3.3 硬件/软件协同验证与调试： 在现代SoC中，软件是系统功能的主要体现者。本书阐述了如何搭建一个从高层软件模型到硬件仿真器（Emulator/Simulator）的无缝调试链。重点介绍了利用软件的跟踪日志（Trace Log）来回溯硬件仿真中的异常状态，以及如何在虚拟原型（Virtual Prototyping）阶段就集成编译器和固件调试工具，实现“早期故障捕获”。 结语 《数字脉动：现代SoC设计与验证的艺术》是一本面向实践的思想指南。它要求读者具备扎实的数字电路基础和对系统架构的深刻理解。本书提供的不是“如何点击按钮”的技巧，而是“为什么这样做”的原理和方法论，旨在帮助工程师提升其在快速迭代的SoC研发周期中，驾驭复杂性、实现卓越性能与可靠性的能力。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格非常务实，完全没有那种故作高深的学院派腔调，更像是一位经验丰富的前辈，坐在你旁边，手把手地教你如何解决实际项目中的“老大难”问题。作者在阐述抽象概念时，总能巧妙地结合具体的硬件平台和案例来进行对比说明，比如在讲解DMA控制器设计时，会细致地分析不同总线架构下的传输效率差异，这种对比分析极大地加深了读者的理解，避免了纯理论的枯燥。我特别欣赏它在调试技巧上的分享，那些关于示波器探头使用、逻辑分析仪设置的“小窍门”，往往是教科书里不会提及，却在实际工作中决定成败的关键点。然而，在涉及到嵌入式Linux驱动层面的交互时，深度略有欠缺。虽然提到了接口协议，但对于内核层面的中断处理机制和内存映射的精细控制，如果能再深入探讨一些底层源码的分析，那就更完美了。当前的内容更多聚焦在硬件接口的寄存器级操作上，对于驱动与硬件的深度结合，仍有提升空间。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是参加了一场为期数周的高强度技术训练营，内容密度非常高，信息量巨大。它没有做过多迎合读者的“小白友好”设计，而是直接提供了行业内通用的标准和方法论，这对于想要快速成长的工程师来说是极好的加速器。书中的许多公式推导都非常详尽，每一步的变量定义和物理意义都解释得清清楚楚，这确保了读者不仅知道“怎么做”，更理解“为什么这么做”。不过，在软件仿真和验证方法论这一块，感觉略显单薄。虽然提到了SystemVerilog和UVM的基础概念，但对于如何搭建一个高效、可复用的验证环境，如何设计高覆盖率的测试平台，阐述得不够系统化和实战化。当前的内容更偏向于“设计实现”，而“验证保证”的部分如果能像设计部分一样，提供更详细的流程图和代码示例，那么这本书的价值会更上一层楼，真正实现设计与验证的均衡发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感觉是其内容的实用性和工具属性。它更像是一本“解决问题手册”，而不是一本纯理论教材。我发现自己遇到具体的时序约束编写难题时，总会习惯性地翻到相关章节，里面的例子往往能直接套用或提供关键的思路启发。作者在讲解时序分析时，对建立时间和保持时间的理解，结合实际的跨时钟域（CDC）问题进行了深入探讨，这一点尤其值得称赞，因为CDC是数字设计的常见噩梦。然而，在面向新兴技术领域如AI加速器硬件接口的描述上，覆盖度略显不足。例如，对于HBM（高带宽内存）的接口要求、MIPI/C-PHY等高速串行接口的均衡技术，内容相对陈旧，或者直接缺失。这使得它在面对最新的异构计算平台设计需求时，显得有些力不从心，定位上更像是为成熟的CPU/DSP接口设计打基础，而非紧跟最新的前沿硬件热点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常有吸引力，色调沉稳又不失现代感，那种硬核的技术书籍特有的厚重感扑面而来，让人一看就知道是下过一番功夫的精品。我拿到手的时候，首先就被它扎实的装帧吸引住了，这对于经常翻阅的工程师来说太重要了，不用担心用几次就散架。书页的纸张质量也很好，印刷清晰，排版布局合理，阅读起来眼睛很舒服，即便长时间盯着那些复杂的电路图和代码片段也不会感到特别疲劳。不过，我注意到书中对一些前沿的IP核集成流程的讲解，似乎停留在几年前的标准上，虽然基础概念讲解到位，但对于当前主流的SoC设计中需要处理的功耗优化和时序收敛的尖端技巧，描述得相对保守了一些，或许是定位在为初入行的工程师打基础，但对于资深人士来说，这部分略显“温和”了。希望未来再版时，能加入更多关于异构计算架构和低功耗设计实践的深度剖析。总体来说，从实体感受上，它绝对是值得放在书架上，随时准备查阅的工具书。

评分☆☆☆☆☆

内容结构的组织上，这本书展现出一种清晰的逻辑递进关系，从最基础的数字逻辑回顾，逐步过渡到复杂的接口协议栈（如PCIe和USB），最后收敛到系统级的性能评估。这种由浅入深的学习路径，对于自学和系统性提升非常有帮助。我尤其喜欢它在每个章节末尾设置的“陷阱预警”部分，作者很坦诚地指出了新手最容易在哪里栽跟头，并且给出了规避方案，这种前瞻性的指导非常宝贵。但是，对于现代硬件设计中日益重要的安全性和可靠性设计方面，篇幅显得有些不足。例如，在描述FPGA的安全启动流程或SoC的信任根设计时，仅仅是点到为止，缺乏足够的安全编码规范和攻击面分析。在当前的行业趋势下，硬件安全已经不再是可选项，而是必备能力，期待后续版本能大幅加强这块内容的权重，增加一些攻击面测试和防御措施的实例讲解。

评分☆☆☆☆☆

宝贝已收到，用着很不错很实用。

评分☆☆☆☆☆

不错的书，还没看

评分☆☆☆☆☆

值得多学习

评分☆☆☆☆☆

东西不错，干货很多，值得一买。

评分☆☆☆☆☆

才买了，慢慢看吧，希望不是书非借而不能读

评分☆☆☆☆☆

讲解的还好，毕竟我是新手。

评分☆☆☆☆☆

书的内容也是很可以的，我大约看了一下全部的内容，这是有基础的人看的

评分☆☆☆☆☆

给公司的PCBlayout工程师准备的

评分☆☆☆☆☆

值得多学习