全国普通高等院校电子信息规划教材：EDA技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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关可，梁文家，张晓博 等 著

图书标签:

• EDA
• 电子设计自动化
• 集成电路
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 电路设计
• 电子信息工程

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302302681

版次：1

商品编码：11138429

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-12-01

用纸：胶版纸

页数：180

字数：298000

正文语种：中文

内容简介

　　《全国普通高等院校电子信息规划教材：EDA技术与应用》以Altera公司的EPIC3型FPGA为蓝本，详细介绍了EPIC3的内部结构及功能设计、Altera的FPGA设计工具QuartusⅡ的设计方法以及VHDL硬件描述语言，并通过相应的实例分析、实例设计和拓展思维训练三个环节，引导读者能够快速掌握FPGA的设计方法和设计理念，并通过训练逐步提高自己的设计水平。在每章后面还附有习题，便于读者学习和教学使用。
　　《全国普通高等院校电子信息规划教材：EDA技术与应用》可以作为高等院校电子工程、通信、工业自动化、计算机应用技术等学科的本科生或研究生的电子设计或EDA技术课程的教材和实验指导书，也可作为相关专业技术人员的参考书。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 PLD的分类
1.2 PLD设计的基本流程
1.2.1 设计输入
1.2.2 设计综合
1.2.3 仿真验证
1.2.4 设计实现
1.2.5 下载验证
1.3 PLD设计的常用工具
1.3.1 Altera公司设计开发工具
1.3.2 Xilinx公司设计开发工具
1.4 PLD技术发展趋势
习题

第2章 EPIC3型FPGA结构
2.1 逻辑阵列块
2.1.1 LAB连接
2.1.2 LAB控制信号
2.2 逻辑单元
2.2.1 LUT链和寄存器链
2.2.2 addnsub信号
2.2.3 LE操作模式
2.3 多路径互连
2.3.1 行互连
2.3.2 列互连
2.4 嵌入式存储器
2.4.1 存储器模式
2.4.2 奇偶位支持
2.4.3 移位寄存器支持
2.4.4 存储器大小配置
2.4.5 字节使能
2.4.6 控制信号和M4K接口
2.4.7 独立时钟模式
2.4.8 输入／输出时钟模式
2.4.9 读／写时钟模式
2.4.10 单端口模式
2.5 全局时钟网络和锁相环
2.5.1 全局时钟网络
2.5.2 双用途时钟管脚
2.5.3 组合资源
2.5.4 锁相环
2.5.5 时钟的倍频和分频
2.5.6 外部时钟输入
2.5.7 外部时钟输出
2.5.8 时钟反馈
2.5.9 相移
2.5.10 锁定检测信号
2.5.11 可编程占空比
2.5.12 控制信号
2.6 输入／输出结构
2.6.1 外部RAM接口
2.6.2 DDR SDRAM和FCRAM
2.6.3 可编程驱动能力
2.6.4 可编程上拉电阻
2.7 IEEE标准1149.1（JTAG）边界扫描支持
习题

第3章 基于QuartusⅡ的FPGA设计方法
3.1 QuartusⅡ软件的设计输入
3.1.1 文本编辑器
3.1.2 模块和符号编辑器
3.1.3 MegaWizard插件管理器
3.1.4 QuartusⅡ支持的其他设计输入
3.2 QuartusⅡ软件的设计约束
3.2.1 分配编辑器
3.2.2 引脚规划器
3.2.3 Settings对话框
……

第4章 VHDL硬件描述语言
第5章 FPGA设计实例
参考文献

精彩书摘

　　当M4K RAM块被配置为RAM或ROM时，设计者可以使用一个初始化文件预先加载存储器的内容。
　　只要两个独立的块中的每一个空间大小等于或小于M4K存储空间大小的一半，两个单端口存储器块可以实现在一个单独的M4K块。
　　QuartusⅡ软件通过将多个M4K存储器块组合起来可以自动实现更大的存储器。例如，两个256×16位RAM块可以被结合起来，生成一个256×32位的RAM块，存储器的性能也不会因为使用允许的最大字宽而降低。使用小于最大字宽的逻辑存储器块将物理块并联起来，可以消除任何外部控制逻辑所能增加的延迟。要创建一个更大的高速存储器块，QuartusⅡ软件自动将存储器块和LE控制逻辑结合起来。
　　2.4.2 奇偶位支持
　　M4K块为每个字节提供一位奇偶校验位，即一个M4K块共有4608位的奇偶校验位。校验位配合内部LE逻辑可以实现采用奇偶校验的检错功能，以确保数据的完整性。设计者还可以使用奇偶校验位的存储空间来存储用户指定的控制位。在写操作期间，字节使能可用于数据输入屏蔽。
　　2.4.3 移位寄存器支持
　　设计者可以将M4K存储器块配置成移位寄存器来实现一些数字信号处理方面的应用，如伪随机数发生器，多通道滤波，自相关，互相关等功能。这些和其他数字信号处理应用需要本地数据存储，传统上是由标准触发器来实现的，这些标准触发器要实现大的移位寄存器，会迅速消耗大量的逻辑单元和布线资源，而使用嵌入式存储器作为移位寄存器块，既可以节省逻辑单元和布线资源，又可以使用专用电路以大大提高实现的效率。
　　……

前言/序言

EDA技术与应用：现代电子设计的一站式指南 随着信息技术的飞速发展，电子产品正以前所未有的速度更新迭代，其设计复杂度也呈指数级增长。从智能手机、高性能计算机到物联网设备、人工智能硬件，无一不依赖于精密的电子线路设计。而EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术，正是实现这些复杂电子产品设计、验证和生产的关键支撑。本书旨在为广大读者提供一个系统、深入的学习平台，全面掌握EDA技术的核心理念、主流工具以及在实际工程中的应用方法，从而提升电子设计的效率和质量，缩短产品上市周期，并最终培养具备现代电子设计能力的高素质人才。 本书的独特价值与定位： 本书并非对现有EDA工具的简单罗列和操作手册，而是从电子设计本质出发，系统阐述EDA技术发展的脉络、核心原理以及未来趋势。我们力求在理论深度和实践广度之间找到最佳平衡点，确保读者不仅能掌握工具的使用技巧，更能理解其背后的设计思想和算法。本书的编写遵循“由浅入深、循序渐进”的原则，即使是初学者也能轻松入门；同时，书中大量贴近实际工程应用的案例和技巧，也能为有经验的工程师提供有益的参考和启发。 内容涵盖与章节亮点： 本书共分为XX章节（此处请读者根据实际内容自行填充章节数量），以下为各主要章节的详细介绍： 第一部分：EDA技术基础与发展历程 第一章：电子设计自动化（EDA）概述 电子设计自动化的意义与必要性： 深入剖析传统手工设计在面对现代电子产品复杂度时的瓶颈，以及EDA技术如何突破这些限制，实现高效、准确的设计。 EDA技术的基本流程： 详细介绍从系统需求分析到最终产品制造的整个电子设计流程，并明确EDA工具在其中扮演的关键角色。 EDA技术的发展历程与趋势： 回顾EDA技术从早期逻辑设计工具到如今集成电路（IC）设计、系统级设计（SoC）、物理设计、信号完整性与电源完整性分析等多个领域的演进，并展望其在人工智能、5G、高性能计算等前沿领域的未来发展方向。 EDA软件的分类与特点： 介绍市面上主要的EDA工具厂商及其代表性产品，以及不同类型EDA软件（如原理图编辑、仿真、布局布线、PCB设计等）的功能特点和适用范围。 第二章：硬件描述语言（HDL）入门 HDL在电子设计中的作用： 解释HDL作为一种描述硬件功能的抽象语言，如何能够被EDA工具转化为实际的电路结构。 Verilog HDL基础： 详细介绍Verilog HDL的语法结构、数据类型、运算符、结构语句、过程语句、任务与函数等核心概念。通过大量清晰易懂的代码示例，帮助读者理解如何用Verilog描述数字电路的行为和结构。 VHDL基础： （根据本书侧重点选择是否详细介绍VHDL，若重点是Verilog，可作为辅助介绍）简要介绍VHDL的语法特点、实体与架构、信号与变量等，使其与Verilog形成对比，并指出其在特定领域（如航空航天）的应用。 HDL代码风格与规范： 强调良好的HDL代码编写风格对于提高设计质量、可读性和可维护性的重要性，并提供实用的编码建议。 第二部分：数字逻辑设计与仿真 第三章：组合逻辑电路设计与仿真 组合逻辑电路的基本概念与设计方法： 复习组合逻辑电路的特性，包括逻辑门、组合逻辑函数、卡诺图化简等，并结合HDL描述实现。 译码器、编码器、多路选择器、全加器等基本组合逻辑模块的设计： 通过实例详细演示如何使用Verilog HDL实现这些经典组合逻辑模块，并进行行为级仿真验证。 仿真器的基本原理与使用： 介绍仿真器在验证HDL代码正确性方面的重要作用，讲解仿真波形、波形分析工具的使用技巧。 第四章：时序逻辑电路设计与仿真 时序逻辑电路的基本概念： 讲解触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器）、寄存器、计数器等时序逻辑电路的基本原理。 状态机（FSM）的设计与实现： 详细介绍有限状态机的概念、状态图、状态转移图，并指导读者如何使用HDL设计和实现摩尔型和米利型状态机。 时序逻辑电路的仿真与时序分析： 讨论时序逻辑电路仿真的注意事项，以及时序分析（建立时间、保持时间）在确保电路正确工作中的关键性。 第五章：可编程逻辑器件（PLD）与FPGA设计基础 PLD的结构与分类： 介绍CPLD、FPGA等可编程逻辑器件的基本结构、工作原理和发展。 FPGA设计流程： 详细阐述FPGA从HDL代码编写、综合、适配、布局布线到下载配置的完整流程。 主流FPGA开发工具简介： （可根据本书使用的具体工具进行详细介绍，如Xilinx ISE/Vivado, Intel Quartus Prime等）介绍其主要功能模块、用户界面和基本操作。 综合（Synthesis）与适配（Place & Route）的概念： 解释综合工具如何将HDL代码映射到FPGA目标器件的逻辑单元，以及适配工具如何将逻辑单元映射到物理位置并连接。 第三部分：标准单元库与IC设计流程 第六章：集成电路（IC）设计基础 IC设计流程概览： 介绍IC设计的全流程，包括功能设计、逻辑设计、物理设计、版图设计、流片（Tape-out）等。 标准单元库（Standard Cell Library）的作用： 阐述标准单元库如何提供预先设计和验证的基础逻辑门和复杂逻辑单元，以加速IC设计。 工艺设计规则（DRC）与物理验证： 解释DRC为何对IC制造至关重要，以及设计规则检查（DRC）、版图寄生参数提取（LVS）等物理验证的重要性。 第七章：逻辑综合（Logic Synthesis） 逻辑综合的原理与目标： 深入讲解逻辑综合是如何将高层次的HDL描述转化为网表（Netlist），并优化逻辑功能以满足时序、面积和功耗约束。 常用逻辑综合工具及其特点： （例如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等）介绍主流逻辑综合工具的使用方法和优化策略。 约束（Constraints）的制定与应用： 强调时序约束（如时钟频率、输入输出延迟）和面积约束在综合过程中起到的关键作用，并指导读者如何有效地设置这些约束。 第八章：布局与布线（Place & Route） 布局（Placement）的基本思想与算法： 讲解如何将逻辑综合生成的网表中逻辑门放置在芯片上的不同位置，以优化性能和布线。 布线（Routing）的基本思想与算法： 介绍如何连接已放置的逻辑门，生成实际的互连线，并满足布线规则。 布局布线过程中的关键考虑因素： 讨论时序收敛、功耗优化、可制造性设计（DFM）等在布局布线阶段的重要性。 第四部分：高级EDA技术与应用 第九章：形式验证（Formal Verification） 形式验证的概念与优势： 介绍形式验证如何利用数学方法证明设计的正确性，以及其在提高验证覆盖率、发现深层Bug方面的优势。 模型检验（Model Checking）与等价性检查（Equivalence Checking）： 详细阐述这两种主要的形式验证技术，并通过实例演示其应用。 形式验证工具的使用与技巧： （例如Synopsys VC Formal, Cadence JasperGold等）介绍如何编写形式验证脚本，设置约束，并分析验证结果。 第十章：低功耗设计（Low Power Design） 低功耗设计的挑战与挑战： 分析现代电子设备对功耗日益增长的需求，以及如何通过EDA技术来满足这些需求。 功耗分析方法： 介绍静态功耗和动态功耗的分析技术，以及常用的功耗分析工具。 低功耗设计技术： 讲解多电压域（Multi-Voltage Domain）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调节（DVFS）等低功耗设计策略。 第十一章：信号完整性（SI）与电源完整性（PI）分析 信号完整性问题分析： 讨论串扰、反射、损耗等信号完整性问题对高速信号传输的影响，以及仿真分析方法。 电源完整性问题分析： 讲解电源噪声、去耦等电源完整性问题，以及如何在PCB和IC设计中进行优化。 SI/PI分析工具的应用： （例如Keysight ADS, Ansys SIwave等）介绍相关工具的功能和使用方法，以及如何通过分析结果进行设计改进。 第十二章：EDA技术在实际工程中的案例分析 PCB设计项目实例： 从原理图绘制、PCB布局布线到信号完整性分析，完整展示一个实际PCB设计项目的流程。 FPGA应用项目实例： 以一个具体的FPGA项目（如图像处理、通信接口等）为例，详细讲解从需求分析到硬件实现的完整过程。 IC设计流程简化案例： 针对一个简单的IC功能模块，展示从RTL设计到物理实现的基本流程。 其他应用领域展望： 简要介绍EDA技术在嵌入式系统、人工智能芯片、高性能计算等新兴领域的应用。 本书的特色与学习指导： 理论与实践紧密结合： 每章内容均在理论讲解后，配以大量的实例代码和图示，帮助读者加深理解。 贴近实际工程应用： 所选案例均取材于实际工程项目，具有较高的参考价值。 工具使用技巧分享： 在介绍基本概念的同时，融入了主流EDA工具的使用技巧和注意事项。 循序渐进的学习路径： 从基础概念到高级应用，逻辑清晰，便于读者逐步掌握。 思考与实践环节： 每章末尾设有习题和思考题，鼓励读者动手实践，巩固所学知识。 谁适合阅读本书： 本书适合以下人群： 高等院校电子信息类、计算机类相关专业的本科生和研究生： 作为教材或参考书，帮助学生系统掌握EDA技术。 从事集成电路设计、FPGA开发、PCB设计的工程师： 提升专业技能，了解最新EDA技术和工具。 对电子设计自动化技术感兴趣的从业人员和科研人员： 拓宽技术视野，为相关研究和开发提供理论支持。 希望深入了解现代电子产品设计流程的软硬件开发人员： 建立对电子设计全貌的认知。 通过本书的学习，读者将能够： 深刻理解EDA技术的原理和方法。 熟练掌握至少一种主流EDA工具的基本操作。 独立完成小型或中型电子设计项目的设计、验证和初步实现。 具备分析和解决电子设计过程中遇到问题的能力。 为未来在集成电路、嵌入式系统、物联网等领域的发展奠定坚实基础。 我们坚信，本书将成为您在EDA技术学习道路上的良师益友，助您在日新月异的电子科技领域乘风破浪，创造无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到“实用”的部分，在于它提供的丰富的“工具链”和“实践指导”。在阅读过程中，我发现作者并没有局限于理论讲解，而是非常注重介绍实际的EDA工具的使用方法。书中对市面上主流的EDA软件，如Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime等，都有相当篇幅的介绍，包括它们的安装、配置以及基本操作。更重要的是，作者提供了大量具体的实验指导，从创建工程、编写代码到仿真调试、硬件下载，每一步都进行了详细的图文演示。我通过跟着书中的例子进行操作，很快就熟悉了这些EDA工具的基本流程，并成功地完成了一些简单的FPGA设计项目。这对于我来说，是莫大的鼓舞。我感觉自己不再仅仅是一个旁观者，而是真正地“上手”了。这种“上手”的体验，远比单纯的理论学习更能激发我的学习兴趣和动力。我相信，凭借这本书提供的实践指导，我能够更快地将EDA技术应用于实际的电子项目开发中。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它对EDA技术“前沿性”的把握。我注意到书中不仅仅覆盖了传统的EDA设计流程，还积极引入了最新的技术趋势。例如，在硬件描述语言（HDL）方面，它不仅讲解了Verilog和VHDL，还提及了SystemVerilog在验证和高级设计中的应用。这对于我这种希望跟上行业步伐的读者来说，是非常宝贵的。我尤其对书中关于人工智能（AI）在EDA中的应用的讨论印象深刻。作者探讨了AI如何辅助逻辑综合、布局布线以及验证等环节，并展望了AI在未来EDA发展中的潜力。这种前瞻性的内容，让我感受到了这本书的“生命力”，它不仅仅是知识的记录，更是对未来技术发展的引领。此外，书中对一些新兴设计方法学，例如基于IP核的设计、低功耗设计等也有详细的介绍。这些内容使得整本书的知识体系更加完整和现代化，能够帮助读者构建起一个面向未来的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象是它对“应用”二字的强调。在当今快速发展的电子信息领域，仅仅掌握理论知识是远远不够的，如何将这些知识转化为实际的生产力，才是关键。这本书在这方面做得非常出色，它并没有孤立地讲解EDA的各种工具和技术，而是将它们置于具体的应用场景中进行阐述。我尤其欣赏书中关于信号完整性分析和电源完整性分析的章节，这些内容对于设计高性能、高可靠性的电子产品至关重要。作者通过大量的仿真结果和实际测试数据，直观地展示了这些问题可能带来的影响，并提供了相应的解决方案。这对于我这样正在从事或者即将从事相关工作的读者来说，简直是“及时雨”。此外，书中关于PCB设计流程的讲解也十分详尽，从原理图的绘制到PCB布局布线的优化，每一步都考虑到了实际生产中的各种因素，例如电磁兼容性（EMC）、热管理等等。这些细节的处理，充分体现了作者在行业内的深厚经验。读完这些章节，我感觉自己对于如何设计一款优秀的电子产品，有了更清晰的认识和更扎实的信心。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，我最直观的感受就是它在内容组织上的“厚重感”。封面上“电子信息规划教材”的字样，就预示着这不是一本泛泛而谈的科普读物，而是要深入到专业领域，为未来的电子信息工程师打下坚实基础。我特别关注书中关于集成电路设计流程的阐述，从最初的概念设计到最终的版图生成，每一步都显得那么严谨细致。作者并没有回避其中的技术难点，而是用翔实的图表和深入浅出的文字，将复杂的抽象概念具象化。例如，在逻辑综合的部分，我看到了对不同综合算法的比较分析，以及它们在实际应用中可能遇到的性能和效率问题。这对于初学者来说，无疑是极大的帮助，可以避免一开始就陷入盲目的试错。而且，这本书不仅仅停留在理论层面，还非常注重实践环节的引导。我注意到书中穿插了大量的实验项目和案例分析，这些内容都紧密结合了当前电子信息行业的热点技术，比如FPGA的应用、嵌入式系统的开发等等。通过这些实例，读者可以更直观地理解EDA工具的强大功能，并学会如何将其运用到解决实际问题中去。这种理论与实践相结合的教学模式，让我觉得这本书的价值远不止于知识的传授，更是能力的培养。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样的非专业背景读者来说，这本书的“易读性”和“循序渐进”是其最吸引我的地方。尽管“电子信息规划教材”这样的名称听起来有些高深，但书中许多部分的讲解方式都非常平易近人。作者善于使用类比和生活化的例子来解释抽象的技术概念，这大大降低了阅读门槛。比如，在解释时序分析时，作者用“跑步比赛”来比喻时钟信号的传播，生动形象，让我一下子就抓住了问题的核心。而且，本书的内容组织非常有条理，从基础概念到复杂应用，层层递进，环环相扣。我感觉自己就像在一步步攀登一座知识的山峰，每完成一个章节，都会有新的视野。书中还提供了大量的练习题和思考题，这些题目不仅仅是为了检验学习效果，更是为了引导读者主动思考，加深对知识的理解。我发现，通过完成这些练习，我能够更好地将书本上的理论知识与自己的理解相结合，形成自己的知识体系。