EDA与电子设计导论

第1章 概述

1.1 基本概念

1.2 EDA发展概况

1.2.1 从电子CAD到EDA

1.2.2 微电子发展对EDA的挑战

1.3 EDA应用领域

1.3.1 电子产业与电子产品

1.3.2 电子设计流程

1.3.3 EDA软件的技术特征

1.3.4 EDA主要应用领域

1.4 EDA设计方法

1.4.1 设计层级和流程

1.4.2 设计分类

1.4.3 基于IP设计

1.4.4 软硬件协同设计

1.5 EDA工具软件

1.5.1 EDA工具软件分类

1.5.2 常用EDA工具软件

习题与思考题

第2章 模型及描述方法

2.1 电路与系统建模理论

2.1.1 电路建模理论

2.1.2 分立与分布参数电路模型

2.1.3 数字逻辑电路模型

2.1.4 信号与系统的数学模型

2.2 程序化模型及仿真引擎

2.2.1 EDA的任务

2.2.2 EDA软件架构

2.2.3 模型的程序化描述

2.2.4 晶体管级程序语言——SPICE语言

2.2.5 逻辑电路程序语言——硬件描述语言

2.3 电子设计的技术变革

2.3.1 硬件设计的程序化趋势

2.3.2 电子系统设计理念的转变

习题与思考题

第3章 系统设计及仿真

3.1 系统建模

3.1.1 系统的概念

3.1.2 系统模型

3.1.3 模拟系统描述

3.1.4 数字系统描述

3.2 系统仿真

3.2.1 仿真的概念

3.2.2 仿真的分类

3.2.3 EDA仿真原理

3.3 EDA的层次化设计与综合

3.3.1 层次化设计方法

3.3.2 自动化设计与综合

3.4 系统级设计方法

3.4.1 模拟系统设计

3.4.2 数字系统设计

3.4.3 智能系统设计

3.5 系统级设计与仿真工具

3.5.1 通用的工程计算和数据分析软件Matlab

3.5.2 电子系统设计与仿真软件Systemview

3.5.3 虚拟仪器测控系统设计软件LabVIEW

习题与思考题

第4章 电路设计与仿真

4.1 电路的分类

4.2 模拟电路设计与仿真

4.2.1 模拟电路及其特点

4.2.2 模拟电路设计方法

4.2.3 模拟电路设计举例

4.3 数字电路设计与仿真

4.3.1 数字电路及其特点

4.3.2 数字电路设计流程

4.3.3 数字电路表达和层次化设计

4.3.4 数字电路设计举例

4.4 基于PCB的电路设计

4.4.1 PCB分类及设计特点

4.4.2 PCB设计

4.4.3 PCB设计举例

4.5 射频与微波电路设计

4.5.1 射频与微波电路及其特点

4.5.2 电路设计方法

4.5.3 电路设计举例

4.6 典型的EDA工具

4.6.1 CadenceEDA工具

4.6.2 SynopsysEDA工具

4.6.3 MentorGraphicsEDA工具

4.6.4 MagmaEDA工具

4.6.5 中国华大EDA工具

4.6.6 Altium（Protel）EDA工具

4.6.7 AlteraEDA工具

4.7 EDA技术面临纳米工艺技术的挑战

4.7.1 EDA技术随工艺技术的需求而发展

4.7.2 纳米工艺对EDA技术的挑战

习题与思考题

第5章 微电子与集成电路

5.1 微电子与集成电路概述

5.2 微电子与集成电路发展

5.2.1 晶体管的发明

5.2.2 集成电路的发展

5.2.3 摩尔定律与微电子发展规律

5.2.4 集成电路发展现状与趋势

5.3 集成电路设计

5.3.1 集成电路分类

5.3.2 集成电路设计流程

5.3.3 集成电路设计方法

5.3.4 模拟集成电路设计

5.3.5 数字集成电路设计

5.3.6 射频集成电路设计

5.3.7 基于IP的设计

5.4 集成电路工艺和版图基础

5.4.1 工艺与制备

5.4.2 工艺规则

5.4.3 集成电路版图

5.4.4 集成电路版图设计

5.5 集成电路制造

5.5.1 集成电路产业分工与多项目晶圆服务

5.5.2 集成电路封装

习题与思考题

第6章 VLSI设计与验证

6.1 概述

6.1.1 复杂性与设计

6.1.2 VLSI设计流程

6.2 VLSI设计

6.2.1 逻辑门

6.2.2 组合逻辑电路

6.2.3 时序逻辑电路

6.2.4 数字子系统

6.2.5 可编程逻辑电路

6.2.6IP标准和验证

6.3 测试与验证

6.3.1 测试性设计

6.3.2 FPGA功能验证

6.3.3 芯片测试

6.4 单芯片多核处理器

6.4.1 单核CPU面临的问题

6.4.2 多核处理器结构

6.4.3 片上网络

6.4.4 多核技术的发展与挑战

习题与思考题

第7章 可编程逻辑电路（PLD）设计

7.1 PLD概述

7.1.1 可编程数字电路概念

7.1.2 PLD开发环境

7.2 PLD结构原理

7.2.1 简单可编程逻辑电路

7.2.2 CPLD的结构

7.2.3 FPGA的结构

7.2.4 CPLD与FPGA的比较

7.3 可编程数字逻辑系统设计平台

7.3.1 MAXPLUSⅡ软件基本功能

7.3.2 Quartus软件基本功能

7.4 可编程数字逻辑系统设计

7.4.1 基于原理图输入法的电路设计方法

7.4.2 基于硬件描述语言的电路设计方法

7.4.3 综合数字系统设计范例

7.5 可编程系统芯片（SoPC）及设计解决方案

7.5.1 SoPC概念及软硬件基础

7.5.2 基于SoPC的嵌入式处理器解决方案

7.5.3 基于SoPC的嵌入式DSP解决方案

习题与思考题

第8章 高密度电子封装技术

8.1 概述

8.1.1 电子封装技术的发展

8.1.2 微电子器件和芯片级封装

8.1.3 电路板级组装的主要形式

8.2 电子装联技术

8.2.1 常用电子装联方法

8.2.2 微封装技术

8.2.3 板级设计的关键技术

8.3 单芯片系统级封装及发展趋势

8.3.1 SiP基本概念

8.3.2 电子系统微小型化

8.3.3 封装技术面临的挑战

8.3.4 封装技术发展趋势

习题与思考题

第9章 SPICE语言与模拟电路设计

9.1 SPICE仿真算法基础

9.2 SPICE程序结构与分析类型

9.2.1 程序结构

9.2.2 分析类型

9.3 SPICE电路结构描述和分析控制

9.3.1 电路描述语句

9.3.2 电路特性分析和控制语句

9.4 SPICE应用举例

习题与思考题

第10章 VHDL语言

10.1 VHDL概述

10.1.1 设计流程

10.1.2 程序基本结构

10.1.3 实体

10.1.4 结构体

10.2 VHDL语法基础

10.2.1 标识符和保留字

10.2.2 数据对象

10.2.3 数据类型

10.2.4 运算符

10.2.5 VHDL的属性

10.3 VHDL程序描述方法

10.3.1 顺序语句

10.3.2 并行语句

10.4 VHDL基本程序设计

10.4.1 基本组合电路设计

10.4.2 基本时序电路设计

习题与思考题

第11章 VerilogHDL语言

11.1 VerilogHDL概述

11.1.1 简单的程序例子

11.1.2 模块的结构

11.1.3 模块的例化

11.2 VerilogHDL语法基础

11.2.1 常量的数据类型

11.2.2 变量的常用数据类型

11.2.3 运算符

11.3 VerilogHDL程序描述方法

11.3.1 赋值语句

11.3.2 条件语句

11.3.3 循环语句

11.3.4 结构说明语句

11.3.5 块语句

11.3.6 语句的顺序执行和并行执行

11.3.7 编译预处理

11.4 VerilogHDL基本程序设计

11.4.1 组合电路设计

11.4.2 时序电路设计

11.4.3 状态机电路设计

习题与思考题

参考文献

本书将EDA的设计分成PCB设计、IC设计、FPGA设计三大类，实现这些设计目标的思想、方法和过程构成了本书的基本内容。本书以经典电路模型为基础，介绍了EDA基本概念和原理、电路设计方法、系统设计方法、微电子与VLSI设计、现代电子封装、FPGA设计、PCB设计技术等，并简要介绍了一些最常用的电路描述语言。本书内容的编排充分地考虑了高校的教学需求和电子类教学的特点，整合了电子设计的主要内容，是一个教学门槛低、教学目标高的导论性课程，对于希望全面了解硬件设计的读者具有很好的参考价值。本书适合于电子信息类各专业的高年级本科生和硕士研究生，也可作为相关工程技术人员和教师系统学习电子设计的参考书。