電子設計自動化(EDA)技術(唐亞平)(二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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唐亞平，龔江濤，粟慧龍 著

圖書標籤:

• EDA
• 電子設計自動化
• 唐亞平
• 集成電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122063311

商品編碼：29692788930

包裝：平裝

齣版時間：2009-08-01

基本信息

書名：電子設計自動化(EDA)技術(唐亞平)(二版)

定價：29.00元

作者：唐亞平,龔江濤,粟慧龍

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2009-08-01

ISBN：9787122063311

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書通過10個典型的EDA技術應用項目，將EDA技術的電子係統設計的有關知識、相關EDA工具應用和設計與工作方法融入項目中，分為三大模塊：模塊1為輔助設計應用，學習如何應用EDA工具（Protel DXP）完成電路原理圖設計、印製電路闆設計；模塊2為自動化設計應用，學習應用EDA工具（Quartus Ⅱ）對可編程邏輯器件進行設計，包括數字電路設計方法、可編程邏輯器件、VHDL語言、EDA開發工具使用；模塊3為綜閤應用，學習基於可編程邏輯器件PLD的實際電子産品的設計應用。
本書可為作為高職高專院校電子類、自動化、計算機等相關專業課程教材，也可作為相關專業技術培訓教材，還可供從事電子設計的工程技術人員參考。

目錄

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模塊1 電子CAD技術
　項目1 直流穩壓電源的原理圖與PCB設計
　　1.1 項目描述
　　　1.1.1 項目描述
　　　1.1.2 項目目標
　　1.2 項目資訊
　　　1.2.1 Protel DXP 2004概述
　　　1.2.2 Protel DXP 2004軟件安裝
　　　1.2.3 Protel DXP 2004電路設計基礎
　　1.3 項目實施
　　　1.3.1 硬件準備
　　　1.3.2 直流穩壓電源原理圖繪製
　　　1.3.3 直流穩壓電源PCB設計
　　1.4 項目評價與總結提高
　　　1.4.1 項目評價
　　　1.4.2 拓展與提高
　項目2 下載綫的原理圖與PCB設計
　　2.1 項目描述
　　　2.1.1 項目描述
　　　2.1.2 項目目標
　　2.2 項目資訊
　　　2.2.1 PCB設計前準備
　　　2.2.2 設計流程
　　　2.2.3 設置規則
　　　2.2.4 PCB布綫
　　　2.2.5 PCB設計遵循的規則
　　　2.2.6 混閤信號PCB分區設計
　　　2.2.7 設計評審
　　2.3 項目實施
　　　2.3.1 硬件準備
　　　2.3.2 CPLD下載綫原理圖繪製
　　　2.3.3 CPLD下載綫PCB設計
　　2.4 項目評價與總結提高
　　　2.4.1 項目評價
　　　2.4.2 拓展與提高
　項目3 EDA學習開發闆原理圖與PCB設計
　　3.1 項目描述
　　　3.1.1 項目描述
　　　3.1.2 項目目標
　　3.2 項目資訊
　　　3.2.1 係統組成
　　　3.2.2　器件選型
　　　3.2.3　電路布局
　　3.3 項目實施
　　　3.3.1 硬件準備
　　　3.3.2 集成器件庫製作
　　　3.3.3 原理圖設計
　　　3.3.4 PCB設計
　　　3.3.5 PCB後處理
　　3.4 項目評價與總結提高
　　　3.4.1 項目評價
　　　3.4.2 拓展與提高
模塊2 自動化設計技術
　項目4 一位全加器的原理圖輸入設計
　　4.1 項目描述
　　　4.1.1 項目描述
　　　4.1.2 項目目標
　　4.2 項目資訊
　　　4.2.1 可編程邏輯器件概述
　　　4.2.2 FPGA與CPLD
　　　4.2.3 MAX Ⅱ器件介紹
　　　4.2.4 PLD開發軟件
　　　4.2.5 可編程邏輯器件的設計應用流程
　　4.3 項目分析
　　　4.3.1 電路功能分析
　　　4.3.2 硬件設計思路
　　　4.3.3 軟件設計思路
　　4.4 項目實施
　　　4.4.1 硬件平颱準備
　　　4.4.2 Quartus Ⅱ原理圖設計
　　　4.4.3 硬件電路調試及排故
　　4.5 項目評價與總結提高
　　　4.5.1 項目評價
　　　4.5.2 項目總結
　　　4.5.3 拓展與提高
　……
模塊3 EDA綜閤應用
附錄
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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書籍簡介： 本書聚焦於電子設計自動化（EDA）技術的核心概念、關鍵流程與前沿應用，為讀者勾勒齣一幅全麵而深入的EDA技術圖景。從基礎理論到實際操作，從傳統設計方法到新興技術趨勢，本書力求為電子工程領域的學生、研究人員和從業者提供一份係統、權威且具有指導意義的學習指南。 第一部分：EDA技術基礎與發展曆程 本部分將帶領讀者迴顧EDA技術的發展脈絡，理解其如何在電子設計的演進中扮演日益重要的角色。 電子設計自動化的緣起與演進： 探討集成電路（IC）設計復雜度的不斷增長如何催生瞭EDA工具的需求。從早期的手動布綫、版圖繪製，到邏輯綜閤、布局布綫、物理驗證等自動化流程的逐步完善，清晰地展現EDA技術如何將曾經繁瑣、耗時的人工工作轉化為高效、精確的自動化解決方案。我們將追溯EDA的萌芽階段，分析其在不同曆史時期（如微處理器革命、FPGA興起、SoC設計普及）的關鍵技術突破與市場驅動因素。 EDA工具鏈的核心組成： 詳細介紹構成完整EDA設計流程的關鍵工具模塊。這包括： 前端設計（Front-End Design）： 強調硬件描述語言（HDL）如Verilog和VHDL的重要性，介紹代碼編寫、仿真驗證（功能仿真、時序仿真）以及形式驗證等技術，確保設計邏輯的正確性。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 解釋如何將高層次的HDL描述轉化為門級網錶，優化電路的麵積、時序和功耗。介紹各種綜閤算法和約束的設置，以及綜閤過程中遇到的挑戰和解決方案。 後端設計（Back-End Design）： 涵蓋放置（Placement）、布綫（Routing）、時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis）等物理設計環節。闡述如何將綜閤後的網錶映射到具體的物理實現，考慮互連綫的延時、串擾、功耗等問題。 物理驗證（Physical Verification）： 重點介紹設計規則檢查（DRC）、電氣規則檢查（ERC）、版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）等，確保設計的物理版圖符閤製造工藝要求，避免製造缺陷。 功耗分析與優化（Power Analysis and Optimization）： 探討在功耗日益重要的今天，如何通過各種技術手段（如動態電壓頻率調整DVFS、門控時鍾、低功耗狀態設計等）來降低芯片的功耗。 時序分析與優化（Timing Analysis and Optimization）： 解釋靜態時序分析（STA）的基本原理，如何識彆和修復時序違例，確保芯片在目標時鍾頻率下正常工作。 EDA技術的發展趨勢： 展望EDA技術的未來發展方嚮，包括： 異構計算與多核處理： 探討EDA工具如何利用現代多核處理器和GPU進行加速，以應對日益增長的設計復雜度。 人工智能與機器學習在EDA中的應用： 分析AI/ML技術在設計優化、錯誤預測、自動化分析等方麵的潛力，以及其如何革新傳統的EDA流程。 麵嚮特定應用的處理芯片（Domain-Specific Architectures, DSA）的設計： 介紹如何利用EDA工具支持針對AI、5G、自動駕駛等領域的定製化芯片設計。 形式化方法與驗證的深入應用： 探討形式化方法在復雜係統驗證中的作用，以及其與傳統仿真驗證的結閤。 雲端EDA與SaaS模式： 分析雲計算如何為EDA提供更靈活、可擴展的計算資源，以及SaaS模式對EDA市場的影響。 第二部分：EDA設計流程詳解 本部分將深入剖析電子産品設計從概念到製造的完整EDA流程，為讀者提供實操層麵的指導。 需求分析與架構設計： 強調在EDA流程之初，準確理解産品需求、確定係統架構的重要性。介紹如何將高層需求轉化為可實現的硬件規格，並選擇閤適的設計方法（如ASIC、FPGA、SoC）。 硬件描述語言（HDL）編程與仿真： 詳細講解Verilog和VHDL的語法、語義及編程風格。重點介紹如何編寫可綜閤（Synthesizable）的代碼，並利用行業標準仿真器（如VCS, QuestaSim, Xcelium）進行功能驗證，確保設計邏輯正確無誤。涵蓋測試平颱（Testbench）的搭建、激勵生成、覆蓋率分析等驗證方法。 邏輯綜閤實踐： 深入講解邏輯綜閤器的使用。介紹各種綜閤約束（如時鍾頻率、I/O端口時序、麵積、功耗目標）的設置方法，以及綜閤報告的解讀。重點分析綜閤器如何根據技術庫（Technology Library）將HDL代碼轉換為門級網錶，並提供優化策略。 物理設計流程（布局與布綫）： 詳細介紹物理設計工具（如Innovus, Place & Route Tools）的工作流程。 放置（Placement）： 闡述如何將門級網錶中的邏輯單元放置到芯片的物理區域，以滿足時序、布綫和功耗要求。介紹各種放置策略，如宏單元放置、標準單元放置、CTS（Clock Tree Synthesis）的協同設計。 時鍾樹綜閤（CTS）： 強調時鍾信號在數字電路中的關鍵作用，以及如何通過CTS構建低偏斜（Skew）和低延遲（Latency）的時鍾樹，確保所有時序邏輯單元同時接收到時鍾信號。 布綫（Routing）： 介紹如何連接放置好的邏輯單元之間的信號綫，以完成芯片的物理連接。講解全局布綫、詳細布綫、優化布綫等階段，並討論布綫過程中麵臨的挑戰，如擁塞（Congestion）、時序違例、串擾（Crosstalk）等。 物理優化（Physical Optimization）： 介紹在布局布綫過程中進行的各種優化技術，如門替換（Gate Replacement）、緩衝插入（Buffer Insertion）、重布綫（Retiming）等，以滿足時序、功耗和麵積目標。 物理驗證與簽核（Sign-off）： 詳細介紹物理驗證的各個方麵，這是芯片流片前至關重要的一步。 DRC/ERC檢查： 解釋DRC（設計規則檢查）如何檢查版圖是否符閤光刻、蝕刻等製造工藝的要求，確保芯片的可製造性（Manufacturability）。ERC（電氣規則檢查）則檢查電路的電氣連接是否正確，如電源、地綫連接，輸齣端短路等。 LVS檢查： 講解LVS（版圖與原理圖一緻性檢查）的重要性，確保物理版圖與前端邏輯設計完全一緻，防止邏輯錯誤。 STA（靜態時序分析）： 再次強調STA在物理實現後的重要性，通過分析所有可能的時序路徑，找齣並修復時序違例。介紹各種STA報告的解讀和優化方法。 功耗簽核： 介紹如何進行全麵的功耗分析，包括靜態功耗和動態功耗，並進行相關的功耗優化。 寄生參數提取（Parasitic Extraction）： 解釋如何從物理版圖中提取互連綫的寄生電阻和電容，這些寄生參數對電路的實際性能（時序、功耗、信號完整性）有顯著影響。 流片（Tape-out）與製造： 簡述將經過驗證的設計文件（GDSII文件）提交給晶圓廠（Foundry）進行製造的流程，以及製造過程中的關鍵環節。 第三部分：EDA在特定領域的應用與挑戰 本部分將探討EDA技術如何支撐不同領域的電子産品設計，並分析其中麵臨的挑戰。 ASIC設計中的EDA應用： 重點介紹EDA工具在專用集成電路（ASIC）設計中的角色，包括高性能處理器、通信芯片、消費電子芯片等。分析ASIC設計流程的特點和EDA工具如何實現高效、低風險的設計。 FPGA設計與EDA： 探討EDA工具在現場可編程門陣列（FPGA）設計中的應用。介紹FPGA設計流程與ASIC設計的區彆，以及專門針對FPGA的EDA工具（如Xilinx Vivado, Intel Quartus）的功能。 SoC（System-on-Chip）設計與集成： 深入分析SoC設計的復雜性，以及EDA技術如何支持多IP核集成、總綫協議驗證、片上係統功耗管理等。 先進封裝技術與EDA： 探討隨著芯片尺寸縮小和功能集成度的提高，先進封裝技術（如2.5D/3D封裝）對EDA工具提齣的新要求，包括多芯片互連、熱分析、信號完整性等。 新興技術驅動的EDA挑戰： AI/ML硬件加速器設計： 分析設計AI芯片（如GPU, NPU）時，EDA工具需要支持的特殊功能，如張量處理單元（TPU）、內存層次結構優化、高吞吐量計算等。 物聯網（IoT）設備設計： 探討IoT設備對低功耗、低成本、高集成度的要求，以及EDA工具如何支持這些設計目標。 5G/6G通信芯片設計： 分析5G/6G通信對高頻、高速、低延遲、高帶寬的需求，以及EDA工具如何在這些方麵提供支持。 自動駕駛與汽車電子： 探討汽車電子對安全性、可靠性、實時性的嚴苛要求，以及EDA工具如何輔助高可靠性設計與驗證。 第四部分：EDA工具與技術生態 本部分將介紹當前主流的EDA廠商、工具以及行業生態。 主流EDA廠商與産品概覽： 介紹Cadence Design Systems, Synopsys, Siemens EDA（原Mentor Graphics）等主要EDA供應商及其核心産品綫。 開源EDA工具與社區： 探討開源EDA項目（如Yosys, Verilator, OpenROAD）的發展現狀，以及其對行業的影響和應用前景。 EDA技術標準與互操作性： 介紹IP-XACT, UPF (Unified Power Format), CPF (Common Power Format)等EDA相關標準，以及它們如何促進工具間的互操作性和設計流程的標準化。 EDA人纔培養與職業發展： 為有誌於從事EDA行業的讀者提供職業發展方嚮的建議，包括學習路徑、必備技能和行業前景。 本書旨在通過係統性的講解和深入的分析，幫助讀者構建堅實的EDA理論基礎，掌握核心的設計流程，並對該領域的前沿技術和未來發展有清晰的認識。無論您是初學者還是有經驗的工程師，本書都將是您在電子設計自動化領域學習和探索的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的《模擬集成電路設計基礎》簡直是我的救星！說實話，我之前對CMOS電路的理解基本停留在高中物理的水平，什麼閾值電壓、跨導這些名詞對我來說簡直就是天書。但是，這本書的講解方式太親和瞭，從最基本的MOS管結構入手，一步步剖析源極、漏極、柵極是如何協同工作的，把抽象的半導體物理現象用非常直觀的語言描述齣來。特彆是它對各種電路組態，比如共源、共柵、共漏的深度剖析，簡直是教科書級彆的經典。我記得我花瞭整整一個周末啃完瞭關於噪聲分析的那一章，作者深入淺齣地解釋瞭熱噪聲和閃爍噪聲的來源和對電路性能的影響，還給齣瞭具體的公式推導和設計上的規避策略。讀完之後，再去看那些復雜的係統級框圖，突然間就有瞭“撥開雲霧見青天”的感覺，設計一個低噪聲放大器（LNA）似乎不再是遙不可及的夢。這本書的排版和圖示也做得極為考究，那些密集的電路圖和波形圖都清晰銳利，即使是初學者對照著仿真軟件的輸齣結果去驗證，也能準確無誤地找到問題所在。總而言之，對於任何想從零開始構建紮實模擬設計功底的工程師或學生來說，這本書絕對是不可或缺的基石。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對軟件工具類的書籍通常持保留態度，因為技術迭代太快，一兩年的功夫可能書裏的界麵就變樣瞭。但《版圖設計與物理實現流程》這本書完全顛覆瞭我的看法。它並沒有過度糾結於某個特定EDA工具的按鈕點擊順序，而是將重點放在瞭設計意圖和物理實現規則的內在邏輯上。它花瞭很大篇幅來解析物理設計中各個階段的約束管理，比如從邏輯綜閤到布局布綫的P&R流程中，設計者需要如何在時序（Timing）、功耗（Power）和麵積（Area）之間進行權衡。我尤其喜歡它對DRC/LVS錯誤分析的章節，很多新手工程師在LVS失敗時隻是盲目地修復幾何錯誤，而這本書則教導我們如何從設計意圖的角度去反推，是源文件寫錯瞭還是提取規則有問題。此外，書中對於先進節點的版圖設計挑戰，比如應力效應（Stress Effect）和化學機械拋光（CMP）不平坦性對電路性能的影響，都有非常前瞻性的介紹。它不是一本教你點鼠標的書，而是一本教你如何像一個專業的版圖工程師那樣思考的書。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛接手一個高速SerDes接口的PHY層開發任務，壓力山大，尤其是在考慮串擾和時序裕度的部分。市麵上很多參考書要麼過於偏重理論推導，讓人看完雲裏霧裏抓不住重點；要麼就是隻停留在應用層麵，缺乏對底層物理機製的深入探討。然而，這本《高速電路設計與電磁兼容》恰好填補瞭這個空白。它的強項在於將電磁場理論與實際電路設計緊密結閤起來。我特彆欣賞它關於傳輸綫效應的章節，作者不僅詳細闡述瞭反射、駐波等現象，更重要的是，給齣瞭諸如阻抗匹配、端接技術等一係列立即可用的解決方案，並且這些方案都有嚴謹的數學模型支撐。當我麵對PCB布局中的“蛇形綫”設計時，書裏關於延遲綫等長處理的細節講解，讓我明白瞭為什麼僅僅看長度是不夠的，還需要考慮綫寬、介質損耗等參數。這本書的案例分析非常貼近工業實踐，很多在實際流片中遇到的棘手問題，如地彈（Ground Bounce）和電源完整性（PI），都能在這本書裏找到根源和解決思路。讀完這本書，感覺我對“信號完整性”這個概念的理解，從一個模糊的“保證信號不亂”提升到瞭可以量化、可預測的工程範疇。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在嘗試將傳統的數字設計流程嚮低功耗嵌入式係統遷移，對功耗敏感的設計方法論非常渴望。我在市場上翻閱瞭不少資料，大部分都隻提到瞭門控時鍾（Clock Gating）和電源門控（Power Gating）這些應用層麵的技巧。然而，《低功耗集成電路設計方法學》這本書則更進一步，它深入到瞭晶體管和器件層麵探討功耗的來源。這本書的風格非常嚴謹，邏輯清晰，像是一篇篇精選的學術論文被巧妙地串聯起來。它將功耗分解為動態功耗和靜態功耗，並詳細論述瞭如何通過改進器件模型（例如，引入體偏置技術來調節閾值電壓）來實現功耗的係統性降低。我特彆欣賞作者對亞閾值泄漏（Subthreshold Leakage）的分析，它不僅解釋瞭泄漏電流的指數增長特性，還對比瞭不同工藝節點下應對泄漏的權衡策略。這本書讀起來需要一定的電路理論基礎，但一旦掌握，你對“功耗預算”的理解將不再是停留在功率計的讀數上，而是能從設計的源頭進行精細化的控製。

評分☆☆☆☆☆

作為一名FPGA工程師，我一直覺得在軟件和硬件的交界地帶，存在著知識的鴻溝。我們在使用HLS（高層次綜閤）工具加速計算密集型算法時，經常會遇到代碼寫得很好，但生成的RTL性能卻不如預期的尷尬局麵。這本《高層次綜閤：從C/C++到硬件加速器》為我搭建瞭這座橋梁。這本書的敘事方式非常獨特，它不是將HLS視為一個黑箱，而是詳細拆解瞭編譯器內部的調度器（Scheduler）和資源分配器的工作原理。它通過一係列清晰的C代碼示例，展示瞭如何通過修改循環展開因子（Loop Unrolling Factor）、改變數據依賴性，從而直接影響到最終FPGA資源的占用和時鍾頻率。我記得書中有一個關於矩陣乘法的優化案例，通過不同的數據流管道設計，最終實現瞭近乎綫性的加速比提升，這種直觀的因果關係展示，遠比那些晦澀的硬件描述語言（HDL）手冊來得有效。這本書讓我明白，HLS的精髓在於“硬件思維”對C代碼的重塑，它讓我們可以用軟件的方式，去精確控製硬件的並行度和流水綫深度。