电子设计自动化(EDA)技术是电子系统设计的必选技术。当前微电子加工技术已经达到100nm的工艺水平,这就给EDA设计工具提出了越来越高的要求。然而,产品的智能化和集成化也给设计者提出了进一步的要求。现代电子系统设计有如下几个主要特点:
(1) 算法设计工具与芯片设计的直接沟通,可以使理论模型直接映射到芯片,可以使算法设计、芯片设计、电路板设计等一气呵成。
(2) 芯片的高度集成使集成于芯片上的片上系统(system on a chip,SOC)成为可能。
(3) 基于互联网的设计可以使全球设计者共享设计成果。设计者可以从网上免费或有偿获得可重复利用的IP 核,这使产品设计速度大大提高。
(4) 目前对模数混合设计、光电混合设计、电子系统级(ESL)设计等新一轮的设计方法的研究已经展开。
各种级别、各种层次、不同应用背景的设计仿真工具层出不穷,给设计者,尤其是初学者带来很大的困惑。本书的作者长期工作在教学与研究的第一线,深深理解EDA技术对教学与研究的重要性,为此,尝试编写了这本教材。概括起来,本书有如下几个特点:
(1) 将传统上分离的算法设计、芯片设计、电路板设计等内容整合,真正达到了利用EDA技术实现电子系统设计的目的。介绍了Xilinx公司利用基于平台的设计工具 System Generator for Simulink进行设计的方法。
(2) 本书力求保证内容的完整性,并尽可能使读者在短时间内基本掌握算法设计、芯片设计、电路板设计等全部内容。
(3) 本书以一个智能的、活泼可爱的玩具狗为设计实例,贯穿算法设计、芯片设计和电路板设计的全过程,使枯燥乏味的EDA设计更加生动。
本书围绕这一设计过程分为以下3部分:
第一部分介绍以MATLAB为工具的算法设计和仿真,主要介绍MATLAB的使用方法,为最后进行的复杂系统的设计打下基础。
第二部分以Xilinx公司的FPGA为例,说明现代数字系统和数字信号处理系统的芯片设计和硬件实现方法,主要介绍VHDL的设计方法、FPGA的结构以及数字系统的综合方法。
第三部分以Protel设计的PCB软件为主,介绍满足电磁兼容要求的系统电路设计和印制板制作。
本书由马建国教授、孟宪元教授担任主编。绪论、第1章、第3章由孟宪元、马建国编写;第2章由毕效辉编写;第4章由颜伟编写;第5章由刘桂华编写;第6章由孟宪元编写;第7章由陈红艳编写;第8章由罗亮编写;第9章由刘泾、孟宪元编写;第10章由杨通桥编写;附录由薛文成、郭海燕编写。孟宪元和马建国完成了全书的统稿工作。
本书主审全国大学生电子竞赛小组组长,北京大学电子学系沈伯弘教授给本书提出了很多宝贵的修改意见,特在此表示感谢!本书在编写、画图、程序调试等方面得到了清华大学电子工程系和西南科技大学信息工程学院不少研究生和本科生的帮助,在此一并表示感谢。
同时也感谢清华大学出版社对本书的出版给予的关心和支持。
由于EDA技术涉及的内容比较广,作者水平有限,书中难免有误,恳请读者给予指正。
EDA技术在飞速发展,软件与硬件的升级换代速度很快,我们热忱希望与广大读者建立广泛的合作,共同研讨日新月异的EDA技术。 马建国(mjg_my@263.net)
孟宪元(mengxy@mail.tsinghua.edu.cn)
