電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

前言

　　隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復(fù)雜度越來(lái)越高、功能越來(lái)越強(qiáng)、集成度越來(lái)越高，而設(shè)計(jì)周期卻越來(lái)越短。傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)的方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求了，取而代之的是以計(jì)算機(jī)為主體的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)?！　DA技術(shù)提供了一種“自上而下”的全新設(shè)計(jì)方法，它首先從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的行為描述，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和性能。一旦“概念性”的系統(tǒng)得到驗(yàn)證后，再通過(guò)綜合優(yōu)化工具，將“概念性”的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛删唧w邏輯電路描述的系統(tǒng)。最后，通過(guò)制作印刷電路板（PCB）和集成電路芯片（IC）實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)。這里的“自上而下”指的是從系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)到物理上的硬件實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程?！　‖F(xiàn)代電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和仿真主要是依賴多種層次、多種功能的EDA軟件工具來(lái)進(jìn)行的，而系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)正逐步走向以“數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）+可編程邏輯器件（PLD）”為核心的硬件架構(gòu)。因此，要想對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程有一個(gè)全面的了解，不僅要學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和軟件工具， 還要對(duì)DSP和PLD等器件有所了解。本書(shū)的目標(biāo)就是將相關(guān)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，嘗試對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)進(jìn)行全面的描述。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)教材，主要分為三篇內(nèi)容。第一篇著重介紹了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的基本原理和方法，包括“自上而下”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、硬件描述語(yǔ)言（HDL）設(shè)計(jì)方法以及可編程邏輯器件的基本原理等；第二篇詳細(xì)介紹了VHDL語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)范和編程方法，給出了大量的程序設(shè)計(jì)實(shí)例，并介紹了現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件工具M(jìn)AX+PLUSⅡ、QuartusⅡ的操作指南。第三篇以美國(guó)德州儀器公司（TI公司）的TMS320C54x系列DSP為例，對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的另一種重要器件——數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）進(jìn)行了介紹，主要包括DSP的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算、TMS320C54x系列DSP的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，并給出了DSP開(kāi)發(fā)軟件CCS的操作指南?！　”緯?shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、信息系統(tǒng)及電子工程等相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生或研究生的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的教師、科研人員及工程技術(shù)人員的參考資料。

作者簡(jiǎn)介

　　梁曉雯，女，1967年6月出生，信息處理專業(yè)碩士，現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系副教授、EDA實(shí)驗(yàn)室副主任。主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)線通信、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化等。曾獲中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)青年教師優(yōu)秀教學(xué)獎(jiǎng)、多次獲得中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教學(xué)成果獎(jiǎng)。主講本科生專業(yè)課《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》和《并行處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》?！　?985年9月～1989年7月，四川大學(xué)無(wú)線電系，獲學(xué)士學(xué)位。　　1989年7月～1992年7月，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所，獲碩士學(xué)位?！　?992年8月至今，任教于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系　　先后參與了多項(xiàng)國(guó)家和部委項(xiàng)目.　　已出版著作4本，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10多篇，部分內(nèi)容如下：　　[1]梁曉雯等，TMS320C4x系列DSP的CPU與外設(shè)，清華大學(xué)出版社，2006.9　　[2]戴逸民，梁曉雯等，基于DSP的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，2002.5　　[3]屈玉貴，梁曉雯，并行處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1999.2　　[4]屈玉貴，梁曉雯，字更新寫回型Cache的設(shè)計(jì)（Designofwork-replacementwrite-backcache），小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2001.3（EI收錄01396662409）　　[5]LiangXiaowen，ZhuJinkang，“AnadaptivesubcarrierallocationalgorithmformultiuserOFDMsystem”，VehicularTechnologyConference，2003-Fall，Vol.3，Oct.2003，pp.1502-1506

書(shū)籍目錄

前言第一篇 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和方法第1章 緒論1.1 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法1.2.1 傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法1.2.2 EDA技術(shù)的發(fā)展1.2.3 EDA設(shè)計(jì)技術(shù)1.3 EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1.4 提供EDA設(shè)計(jì)工具的主要公司1.4.1 Cadence公司1.4.2 Synopsys公司1.4.3 MentorGraphics公司第2章 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法2.1系統(tǒng)級(jí)的建模與仿真2.1.1 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型2.1.2 模擬器件的建模2.1.3 系統(tǒng)級(jí)仿真2.2 IC設(shè)計(jì)方法2.2.1 IC的設(shè)計(jì)流程2.2.2 硬件描述語(yǔ)言的描述方法2.3可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)方法2.3.1集成電路的分類2.3.2 FPGA的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法2.4 專用集成電路（ASIC）的設(shè)計(jì)方法2.4.1 ASIC分類2.4.2 ASIC的設(shè)計(jì)流程2.4.3 ASIC電路的特點(diǎn)2.5 IP復(fù)用方法2.5.1系統(tǒng)的層次式設(shè)計(jì)2.5.2 硬IP和軟IP2.5.3 基于IP模塊的設(shè)計(jì)方法2.6 印刷電路板設(shè)計(jì)2.6.1 印刷電路板布局設(shè)計(jì)2.6.2 印刷電路板布線設(shè)計(jì)第3章 可編程邏輯器件的工作原理3.1 概述3.1.1可編程邏輯器件的發(fā)展3.1.2 PLD廠商及產(chǎn)品介紹3.1.3 FPGA與CPLD之間的差別3.1.4 FPGA／CPLD的優(yōu)點(diǎn)3.1.5 FPGA／CPLD設(shè)計(jì)的般流程3.2 XilinxFPGA結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介3.2.1 Xc3000系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)3.2.2 VirtexⅡ系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)3.3 Altera產(chǎn)品簡(jiǎn)介3.3.1 FLEx10K系列器件的結(jié)構(gòu)3.3.2 CvcloneⅡ系列器件的結(jié)構(gòu)第二篇 VHDL硬件描述語(yǔ)言及硬件電路設(shè)計(jì)第4章 VHDL硬件描述語(yǔ)言4.1 HDL語(yǔ)言概述。4.1.1 HDL語(yǔ)言的出現(xiàn)及發(fā)展4.1.2 HDL語(yǔ)言的分類4.1.3 VHDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境及硬件平臺(tái)4.2 VH]DL程序的基本結(jié)構(gòu)4.2.1 庫(kù)4.2.2 實(shí)體4.2.3 結(jié)構(gòu)體第5章 VHDL語(yǔ)言基礎(chǔ)5.1　VHDL的數(shù)據(jù)類型和操作符5.1.1　VHDL標(biāo)識(shí)符5.1.2　VHDL數(shù)據(jù)對(duì)象5.1.3　VHDL數(shù)據(jù)類型5.1.4　VHDL操作符5.2　VHDL順序語(yǔ)句5.2.1　IF語(yǔ)句5.2.2　CASE語(yǔ)句5.2.3　LOOP語(yǔ)句5.2.4　NEXT語(yǔ)句5.2.5　EXIT語(yǔ)句5.2.6　RETDRN語(yǔ)句5.2.7　WAIT語(yǔ)句5.2.8　NULL語(yǔ)句5.2.9　REPORT語(yǔ)句5.3　VHDL并發(fā)語(yǔ)句5.3.1　PROCESS語(yǔ)句5.3.2　BLOCK語(yǔ)句5.3.3 并發(fā)過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句和子程序5.3.4　ASSERT語(yǔ)句5.3.5 信號(hào)代入語(yǔ)句5.3.6 元件例化語(yǔ)句及元件5.3.7　GENERATE語(yǔ)句5.4 配置和屬性5.4.1 配置5.4.2 屬性及時(shí)鐘表示5.4.3　VHDL模板5.5　VHDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)例5.5.1 組合電路設(shè)計(jì)5.5.2 時(shí)序電路設(shè)計(jì)5.5.3 有限狀態(tài)機(jī)第6章 基于FPGA設(shè)計(jì)的軟硬件環(huán)境第三篇 數(shù)字信號(hào)處理器原理及設(shè)計(jì)第7章 數(shù)字信號(hào)處理器概述第8章 TMS320C54x系列DSP的體系結(jié)構(gòu)第9章 TMS320C54x系列DSP的指令系統(tǒng)第10章 TMS320C54x系列DSP的開(kāi)發(fā)流程第11章 CCSIDE軟件操作指南參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一篇 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和方法　　第1章　緒論　　電子技術(shù)的發(fā)展給人類社會(huì)帶來(lái)了豐富多彩、功能各異的信息電子產(chǎn)品。由于電子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是以電子元、器件為基礎(chǔ)的，因此在電子元、器件發(fā)展的各個(gè)階段，電子系統(tǒng)也呈現(xiàn)出不同的特征。　　早期的電子系統(tǒng)以電子管、晶體管為基礎(chǔ)，其特點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單、體積龐大、功耗大。到了二十世紀(jì)七十年代，中小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用，電子系統(tǒng)也逐漸過(guò)渡到以集成電路為基本的組成器件。八十年代以后，集成電路的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路（Large Scale Integration：LSD和超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration：VLSI），基于LSI和VLSI的電子系統(tǒng)在性能上又得到進(jìn)一步的提高?！　‰S著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復(fù)雜度日益提高。如果還采用中小規(guī)模的集成電路作基本的設(shè)計(jì)器件，那么一個(gè)電子系統(tǒng)可能需要使用數(shù)萬(wàn)個(gè)中小規(guī)模的集成電路芯片，這勢(shì)必會(huì)帶來(lái)體積大、功耗大、可靠性差等問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是現(xiàn)代電子系統(tǒng)要逐步走向集成化，使用專用集成電路（ApDlication Specific Integrated Circuit：AsIC）來(lái)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而向系統(tǒng)芯片（Svstem on Chip：SOC）發(fā)展。

編輯推薦

　　《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可作為高等院校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、信息系統(tǒng)及電子工程等相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生或研究生的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的教師、科研人員及工程技術(shù)人員的參考資料。

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