第一篇 理论与实践 2
第1章 电子设计自动化（EDA）技术基础 2
1.1从电子CAD到EDA 2
1.1.1 EDA基本概念 2
1.1.2 EDA发展概况 3
1.1.3 EDA与传统的CAD主要区别 5
1.2 EDA的技术特征和工程应用范畴 6
1.2.1电子工程设计与EDA 6
1.2.2 EDA技术特征 7
1.2.3 EDA主要应用范畴 8
1.3EDA设计方法概述 9
1.3.1行为描述法 10
1.3.2 IP设计与复用技术 10
1.3.3 ASIC设计方法 10
1.3.4 SoC设计方法 10
1.3.5软硬件协同设计方法 11
1.4 EDA工具软件简介 12
1.4.1 IC设计工具 13
1.4.2PLD设计工具 14
1.4.3 PCB设计工具 15
1.5.1 Cadence EDA工具 18
1.5典型的EDA工具 18
1.5.2 Synopsys EDA工具 20
1.5.3Mentor Graphics EDA工具 20
1.5.4 Magma EDA工具 22
1.5.5中国华大EDA工具 22
1.5.6Altium（Protel）EDA工具 24
1.5.7 Altera EDA工具 25
1.6 EDA技术面临深亚微米工艺技术的挑战 25
1.6.1 EDA技术随工艺技术的需求而发展 25
1.6.2深亚微米SoC集成电路设计对EDA技术的挑战 26
思考题与习题 27
第2章 电子系统设计与电子组装 28
2.1电子系统设计概述 28
2.2电子系统设计方法 30
2.2.1电子系统设计过程 30
2.2.2现代电子系统的设计方法及工具 32
2.3数字系统设计 33
2.3.1数字系统的基本组成 34
2.3.2设计数字系统的基本步骤 35
2.3.3用流程图与MDS图（或ASM图）表示状态转换关系 36
2.3.4数字系统的层次化设计 41
2.4模拟系统设计 46
2.4.1模拟电路应用场合及其特点 46
2.4.2模拟系统的设计方法与步骤 47
2.4.3基本单元模拟电路 49
2.5 以微机（单片机）为核心的电子系统设计 50
2.5.1智能型电子系统特点 50
2.5.2典型微型计算机应用系统的组成与分类 52
2.5.3微型计算机系统组成和接口扩展部分 55
2.5.5微型计算机实用器件与电路介绍 58
2.5.4微型计算机应用系统设计要点 58
2.5.6智能型电子系统设计方法与过程 61
2.6系统芯片（SoC）设计 72
2.6.1系统芯片（SoC）的结构 72
2.6.2 SoC设计流程 76
2.7电子组装基础知识 78
2.7.1整机与组装的关系 80
2.7.2整机与系统的组装层次 81
2.7.3不同封装层次面临的技术课题 84
思考题与习题 85
3.1微电子和集成电路的定义和研究范畴 86
第3章 微电子技术与集成电路基础 86
3.2从晶体管到SoC 87
3.2.1晶体管的发展 87
3.2.2集成电路的发展 89
3.2.3摩尔定律和CPU的发展 90
3.3集成电路的分类 96
3.3.1结构类型 97
3.3.2集成电路规模 98
3.3.3集成电路功能 99
3.3.5定制方式 100
3.3.4结构形式 100
3.4集成电路封装 102
3.4.1集成电路封装的发展历程 102
3.4.2集成电路封装的基本类型 105
思考题与习题 108
第4章 系统级设计与仿真 109
4.1系统建模 109
4.1.1系统的概念 109
4.1.2系统的模型及其建立 111
4.1.3模拟系统及数字系统模型 113
4.2.1仿真的基本概念 115
4.1.4电子系统的程序化模型 115
4.2系统仿真 115
4.2.2仿真的分类 116
4.2.3 EDA仿真的基本原理 117
4.3系统设计与仿真软件应用举例 117
4.3.1电子系统设计与仿真工具——SystemView 118
4.3.2虚拟仪器测控系统设计环境——LabVIEW 120
4.3.3通用的工程计算和数据分析软件——MATLAB 122
4.3.4数字系统的系统级行为描述 123
4.4.1 EDA的层次化设计及其含义 126
4.4 EDA的层次化设计与综合问题 126
4.4.2综合 128
4.4.3可重复使用功能块、IP产业和SoC 130
4.4.4验证 131
思考题与习题 135
第5章 电路级设计与仿真 136
5.1模拟电路模型与SPICE程序 136
5.1.1模拟电路模型 136
5.1.2 SPICE程序及其发展状况 138
5.1.3电路模型举例——双极晶体管电路模型 140
5.2.1仿真的基本概念 144
5.2模拟电路设计与原理图仿真 144
5.2.2模拟电路设计与仿真 145
5.3数字电路模型与硬件描述语言 147
5.3.1数字电路模型 147
5.3.2硬件描述语言HDL的现状与发展 152
5.4数字电路设计与原理图仿真 155
5.5数字电路与模拟电路混合设计与仿真 159
思考题与习题 163
6.1 SPICE仿真算法基础 164
第6章 SPICE语言和模拟电路设计 164
6.2 SPICE程序结构与分析类型 167
6.2.1 SPICE程序结构 167
6.2.2 SPICE分析类型 169
6.3 SPICE电路结构描述和分析控制 172
6.3.1电路的结构描述语句 173
6.3.2电路特性分析和控制语句 192
6.4模拟电路设计与仿真举例 208
思考题与习题 219
7.1 VHDL的基本结构 224
7.1.1 VHDL基本结构 224
第7章 VHDL 224
7.1.2实体（ENTITY） 226
7.1.3结构体（ARCHITECTURE） 227
7.2 VHDL语法基础 228
7.2.1标识符（Identifier）和保留字 228
7.2.2数据对象（Data Objects） 230
7.2.3数据类型（DataTypes） 232
7.2.4运算符（Operators） 235
7.2.5 VHDL的属性（Attribute） 236
7.3.1顺序语句 238
7.3 VHDL程序描述方法 238
7.3.2并行语句 241
7.4 VHDL基本程序设计 245
7.4.1基本组合电路的设计 245
7.4.2基本时序电路的设计 246
7.5 VHDL数字系统设计方法 249
7.5.1库、程序包、子程序 249
7.5.2结构VHDL 258
思考题与习题 261
8.1.1简单的程序例子 263
8.1 Verilog HDL模块结构 263
第8章 Verilog HDL 263
8.1.2模块的结构 264
8.1.3模块的例化（Module Instance） 267
8.2 Verilog HDL数据类型 267
8.2.1常量的数据类型 268
8.2.2变量的常用数据类型 269
8.3 Verilog HDL运算符和表达式 270
8.3.5位运算符（Bitwise operators） 271
8.3.4逻辑运算符（Logical operators） 271
8.3.3等号运算符（Equality operators） 271
8.3.2关系运算符（Relational operators） 271
8.3.1算术运算符（Arithmeticoperators） 271
8.3.6缩减运算符（Reduction operators） 272
8.3.7移位运算符（Shift operators） 272
8.3.8条件运算符（Conditional operators） 272
8.3.9位拼接运算符（Concatenation operators） 273
8.3.10优先级 273
8.3.11关键字 273
8.4 Verilog HDL语句 274
8.4.1赋值语句 275
8.4.2条件语句 277
8.4.3循环语句 279
8.4.4结构说明语句 281
8.4.5块语句 283
8.4.6语句的顺序执行和并行执行 284
8.4.7编译预处理 287
8.5 Verilog HDL基本逻辑电路设计 289
8.5.1组合逻辑电路设计 289
8.5.2时序电路设计 290
8.5.3状态机电路设计 292
思考题与习题 293
第9章 可编程逻辑器件（PLD）与SOPC 295
9.1 PLD概述 295
9.1.1 可编程数字电路概念 295
9.1.2 PLD开发环境 296
9.2 PLD结构特点 297
9.2.1简单可编程逻辑电路 297
9.2.2 CPLD的结构特点 304
9.2.3典型的CPLD器件结构 309
9.2.4 FPGA的结构特点 315
9.2.5 FPGA的典型器件结构 323
9.2.6 CPLD与FPGA的比较 330
9.3可编程数字逻辑系统设计平台 334
9.3.1 MAX+plusⅡ软件基本功能 334
9.3.2 QUARTUS软件基本功能 336
9.4可编程数字逻辑系统设计 339
9.4.1基于原理图输入法的系统设计 339
9.4.2基于硬件描述语言的系统设计 342
9.4.3综合数字系统设计范例 344
9.5可编程系统芯片（SOPC）及解决方案 370
9.5.1 SOPC概念及软硬件基础 370
9.5.2基于SOPC的嵌入式处理器解决方案 372
9.5.3基于SOPC的嵌入式DSP解决方案 373
思考题与习题 380
第10章 IC设计流程与SoC 382
10.1 IC工艺和版图基础 382
10.1.1集成电路的主要生产工艺 383
10.1.2版图基础 386
10.2 IC设计特点与信息描述 392
10.2.1设计特点 392
10.2.2设计信息描述 393
10.3.1 IC设计流程 395
10.3 IC设计流程 395
10.3.2系统功能设计 396
10.3.3逻辑与电路设计 397
10.3.4版图设计 398
10.4 IC设计方法 400
10.4.1全定制设计 400
10.4.2半定制设计 401
10.4.3定制设计 404
10.5模拟IC设计范例 409
10.6.1设计举例 415
10.6数字IC设计范例 415
10.6.2深亚微米／超深亚微米设计中的新问题 423
10.7 SoC技术与IP重用技术 428
10.7.1 SoC技术 429
10.7.2 IP重用设计技术 432
10.8 IC产业分工与多项目晶圆服务 435
10.8.1 IC产业链形成及分工 435
10.8.2多晶圆加工服务MPW 438
思考题与习题 443
11.1.1 印制电路板的结构和种类 445
11.1 PCB基本知识 445
第11章 PCB设计技术 445
11.1.2 PCB的基本元素 446
11.1.3印制电路板常用标准 449
11.2 PCB设计的基本流程 450
11.2.1基本流程 450
11.2.2绘制PCB举例 452
11.3 PCB设计的基本原则 456
11.3.1 PCB布局原则 456
11.3.2 PCB布线 458
11.4.1地线设计 459
11.4 PCB可靠性设计 459
11.4.2电磁兼容性设计 460
11.4.3去耦电容配置 461
11.4.4印制电路板的尺寸与器件的布置 462
11.4.5热设计 462
11.5混合信号PCB的分区设计 463
11.6高速PCB的信号完整性设计 467
11.6.1信号完整性及相关参数的概念 467
11.6.2确保信号完整性的电路板设计准则 469
11.7集成系统PCB设计的新技术 487
思考题与习题 490
第二篇 工具软件使用指导 492
第12章 动态系统仿真软件SystemView 492
12.1 SystemView入门介绍 492
12.1.1 SystemView的特点 492
12.1.2第一个例子 494
12.2系统设计窗口 499
12.2.1主窗口介绍 500
12.2.2工具栏 501
12.2.3图符库区 501
12.2.4动态系统棒 503
12.3系统定时及仿真条件的设定 504
12.4分析窗口工作环境 506
12.4.1菜单和工具条 507
12.4.2工具条 507
12.4.3接收计算器 508
思考题与习题 515
第13章 Multisim电子实验工作台软件 517
13.1 EWB与Multisim 517
13.2 Multisim的安装 518
13.3 Multisim基本界面介绍 526
13.4一个电路仿真实例 534
13.4.1编辑原理图 534
13.4.2确定静态工作点和功能分析 544
思考题与习题 548
第14章 电路原理图及PCB设计软件Protel DXP 552
14.1运行环境、安装与卸载 552
14.1.1运行环境 552
14.1.2安装与卸载 552
14.2.1 运行 555
14.2 Protel DXP操作环境 555
14.2.2工作面板 557
14.2.3打开或关闭工作区域 559
14.2.4 PCB编辑器 562
14.2.5原理图编辑器 565
14.3基于PCB的电路设计入门 565
14.3.1电子系统设计流程 566
14.3.2设计简单原理图 566
14.3.3设计PCB 572
思考题与习题 577
15.1.1布置电路图 580
15.1 Capture的使用 580
第15章 电路设计与仿真软件OrCAD 580
15.1.2“Capture CIS”与层电路设计 587
15.1.3零件制作与管理 595
15.2 PSpice的使用 604
15.2.1电路图的绘制 605
15.2.2分析参数的设定 607
15.2.3执行PSpice程序 608
思考题与习题 611
16.1.1 MAX+plusⅡ10.0的功能 615
16.1 MAX+plusⅡ概述 615
第16章 ALTERA可编程器件开发系统MAX+PlusⅡ 615
16.1.2系统要求 616
16.2 MAX+plusⅡ10.0的安装 616
16.2.1 MAX+plusⅡ10.0的安装 616
16.2.2第一次运行MAX+plusⅡ10.0 618
16.3使用MAX+plusⅡ设计数字电路的步骤 620
16.3.1项目建立与原理图输入 621
16.3.2项目编译 627
16.3.3项目校验 628
16.3.4 目标器件选择与管脚锁定 634
16.3.5器件编程和配置 637
思考题与习题 638
第17章 Silvaco IC设计软件介绍 640
17.1原理图设计工具Scholar 640
17.2创建一个新设计 652
17.3原理图结构 657
17.4库管理器 658
17.5编辑原理图 663
17.6原理图的视图 678
17.7设计流程 680
17.8仿真 690
17.9 EDIF 696
17.10 LVS 700
17.11 Expert简介 702
17.12 SmartSpice简介 706
思考题与习题 706
第18章 Microwind IC版图设计软件 707
18.1进入Microwind 707
18.2Microwind一些重要功能 714
思考题与习题 721
参考文献 722