数字电路的仿真与验证

数字电路的仿真与验证 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:潘中良
出品人:
页数:249
译者:
出版时间:2006-10
价格:32.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118047196
丛书系列:
图书标签:
  • 数字电路
  • 仿真
  • 验证
  • VHDL
  • Verilog
  • FPGA
  • EDA
  • 电路设计
  • 测试
  • 数字系统
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具体描述

在数字电路的设计过程中,仿真与验证是一个重要的环节,它能检查所设计的电路是否符合要求。本书系统介绍了数字电路仿真与验证的原理与主要方法。全书共11章,内容包括:VLsI设计的方法与基本流程;电路的逻辑功能模型、结构模型、层次模型等的建立方法;数字电路的逻辑仿真、高层次仿真、开关级仿真;模型检验;组合电路验证;时序电路验证;系统芯片SOC的验证;对逻辑布尔函数或逻辑电路进行有效表示与操作的二元判定图BDD的结构、性质及其在电路的综合、验证中的应用。

本书可作为电子、计算机、通信等专业高年级本科生和研究生的教材,也适合于从事数字系统设计、测试和维护的技术人员作为参考书。

电子系统设计与实现:从理论到实践 内容概要 本书旨在全面阐述电子系统设计与实现的全过程,涵盖从基础理论的建立到复杂系统的集成与验证。全书结构清晰,逻辑严谨,内容深入浅出,力求为读者提供一套系统、实用的工程实践指导。我们聚焦于现代电子系统开发的核心要素,强调理论指导下的工程实现能力培养。 第一部分:电子系统基础理论与方法 本部分为后续章节的理论基石,深入探讨电子系统设计所必需的数学工具、信号处理基础以及可靠性分析方法。 第一章 模拟与数字信号基础 本章首先回顾了经典模拟电路理论,重点讲解了滤波器设计、运算放大器应用以及功率管理的基本原则。随后,引入了数字信号处理(DSP)的基础概念,包括采样定理、量化误差、傅里叶变换在系统分析中的应用。我们将探讨如何将连续时间信号转换为离散时间信号,以及数字滤波器(如FIR和IIR)的设计方法与性能评估。特别是,针对噪声抑制和信号完整性问题,本章提供了实用的分析工具和设计考量。 第二章 系统建模与仿真技术 系统级的建模是现代电子设计不可或缺的一环。本章详细介绍了系统级建模语言(如Simulink/Stateflow)的使用,以及如何利用这些工具对复杂的混合信号系统进行高层次的抽象描述。我们不仅讲解了如何建立精确的数学模型,更侧重于如何通过仿真来预测系统在不同工况下的行为。本章还将介绍基于MATLAB/Python的算法级仿真,重点演示如何快速迭代和验证算法的有效性,为硬件实现奠定坚实基础。 第三章 硬件描述语言与设计流程 硬件描述语言(HDL)是实现数字逻辑的核心工具。本章深入讲解VHDL和Verilog语言的高级特性,包括并发结构、进程、状态机描述以及模块化设计原则。我们将详细剖析综合(Synthesis)过程的工作原理,强调可综合性设计(Synthesizable Design)的重要性,避免使用仅在仿真中有效的结构。同时,本章构建了一个完整的HDL设计流程框架,从需求分析到RTL代码编写、功能验证以及约束设置。 第二章部分:核心模块设计与实现 本部分将理论知识应用于具体的硬件模块设计,重点关注高速、高精度电路的实现技术。 第四章 高速数据转换器原理与应用 数据转换器(ADC/DAC)是连接模拟世界与数字世界的桥梁。本章系统阐述了高速模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的架构(如流水线、Sigma-Delta、SAR),深入分析了关键参数,如有效位数(ENOB)、信噪比(SNR)和总谐波失真(THD)。在应用层面,本章详细讨论了系统级的时钟域交叉(CDC)问题、时钟抖动(Jitter)对性能的影响,以及如何设计精确的采样和重建电路。 第五章 嵌入式处理器与系统集成 现代电子系统离不开嵌入式处理器的支撑。本章聚焦于基于ARM或RISC-V等主流架构的微处理器选型、接口设计(如SPI, I2C, UART, PCIe)和内存系统集成。我们将讨论如何进行软硬件协同设计,包括驱动程序的编写、中断处理机制以及实时性保障。特别地,本章会详细讲解如何将FPGA/SoC与外部存储器、传感器和通信接口进行高效集成,构建一个功能完备的嵌入式系统平台。 第六章 低功耗与电源管理技术 功耗是便携式和大规模电子系统设计的关键瓶颈。本章全面介绍各种低功耗设计技巧,包括时钟门控、电源门控、动态电压和频率调节(DVFS)。电源管理单元(PMU)的设计被放在核心位置,涵盖线性稳压器(LDO)和开关模式电源(SMPS)的选型、纹波抑制和电磁兼容性(EMC)考量。本章提供了从系统级功耗估算到具体电路实现的全链条优化方法。 第三部分:系统级验证与工程实践 本部分强调设计完成后,如何确保系统满足预期的性能指标,并提升设计的鲁棒性。 第七章 信号完整性与电源完整性 随着工作频率的提高,信号和电源的完整性问题日益突出。本章将深入讲解传输线理论,包括阻抗匹配、反射、串扰的分析与消除。我们将使用(但不限于)S参数模型来表征高速互连的性能。在电源完整性方面,本章重点分析了去耦电容网络的优化、地弹和电源噪声的传播路径,以及如何通过平面设计来最小化电源噪声对敏感电路的影响。 第八章 固件开发与驱动层设计 硬件的价值最终通过固件来实现。本章侧重于在嵌入式平台上的高效固件开发。内容涵盖裸机编程、操作系统(如RTOS)的选择与移植,以及如何编写高效、可靠的设备驱动程序。我们将讨论调试技术,如使用逻辑分析仪、示波器以及硬件调试器(JTAG/SWD)进行系统级调试,确保软件与硬件接口的正确性。 第九章 系统集成与鲁棒性测试 系统集成是将各个子模块组合成一个整体的过程。本章探讨接口协议的一致性验证、时序收敛的最终检查。最后,本章详细阐述了系统级鲁棒性测试方法,包括环境压力测试(温度、湿度)、电磁兼容性(EMC/EMI)测试的准备工作和标准解读,旨在确保产品在真实环境中的可靠运行。 总结 本书内容涵盖了从底层器件物理到系统架构设计的完整电子工程知识体系,通过严谨的理论推导和丰富的工程案例,旨在培养读者具备独立完成复杂电子系统设计、实现、测试和优化的综合能力。理论与实践紧密结合,是电子工程专业学生和一线工程师的理想参考资料。

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读后感

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用户评价

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《数字电路的仿真与验证》这本书在我看来,是一本非常“实用派”的数字电路设计书籍。它没有过多的理论堆砌,而是将大量的篇幅用于讲解如何通过仿真工具来完成实际的设计和验证任务。书中对各种仿真模式的讲解,比如行为级仿真、门级仿真,以及它们各自的适用场景,都讲得非常清楚。我特别欣赏它在讲解门级仿真时,对时序延时模型的应用。这让我明白了,为什么在实际电路中,同一个逻辑功能在不同时钟频率下可能会有不同的表现。这本书不仅仅是告诉你如何操作仿真软件,更重要的是它教会了我如何“理解”仿真结果。它教我如何分析仿真波形中的时序关系,如何找出时序违约,以及如何通过调整设计参数或约束来优化时序。这些都是在实际工作中非常宝贵的技能。而且,书中还提到了一些高级的验证技术,比如覆盖率的收集和分析。这让我意识到,一个合格的数字电路设计,不仅仅是功能正确,更重要的是要经过充分的验证,确保其在各种条件下的稳定性。这本书对我来说,不仅仅是一本学习资料,更是一本可以随时翻阅的“工具书”,它帮助我解决了在实际设计过程中遇到的各种难题。

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这本《数字电路的仿真与验证》真是让我眼前一亮,作为一名热爱电子工程的学生,我一直对数字电路的理论和实践充满了好奇,但苦于很多概念过于抽象,难以在脑海中构建出清晰的图像。这本书的出现,就像为我打开了一扇通往数字世界的大门。它并没有直接灌输晦涩难懂的公式,而是通过详实的仿真案例,将那些看似枯燥的逻辑门、触发器、计数器等元件活灵活现地展现在我的面前。我特别喜欢它在介绍每个基本单元时,都会辅以一个具体的应用场景,比如如何用触发器构建一个简单的移位寄存器,或者如何用计数器实现一个基本的秒表。这种“先用起来,再理解原理”的学习方式,极大地激发了我探索的动力。更让我惊喜的是,书中不仅讲解了如何使用常用的仿真软件(虽然我不方便提及具体名称,但可以肯定的是,它涵盖了市面上主流的工具),还深入浅出地阐述了验证的方法和技巧。在我看来,仿真和验证是数字电路设计的灵魂,没有它们,再精妙的设计也可能存在隐藏的bug。这本书在这个环节的深入讲解,让我对如何系统地测试和优化我的设计有了全新的认识。它教会了我如何编写有针对性的测试向量,如何分析仿真波形,以及如何通过不同的验证策略来提高设计的鲁棒性。我甚至觉得,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我一步步走向数字电路设计的殿堂。它让我明白了,数字电路设计不仅仅是堆砌逻辑,更是一门艺术,一门需要严谨态度和创新思维的艺术。

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在阅读《数字电路的仿真与验证》之前,我对数字电路的理解,更多的是停留在书本上的理论知识。然而,这本书的出现,彻底改变了我的看法。它以一种极其生动和实用的方式,将那些抽象的数字逻辑概念具象化了。书中的每一个仿真案例,都是精心设计的,能够清晰地展示每一个逻辑门、触发器、计数器在实际工作中的表现。我特别欣赏作者在讲解复杂逻辑功能时,会将其拆解成更小的、易于理解的子模块,然后逐步构建。这种“分而治之”的思想,让我能够更加轻松地掌握复杂的数字电路设计。而仿真和验证的部分,更是让我受益匪浅。它不仅仅是教我如何使用仿真工具,更重要的是教我如何“思考”验证。它让我明白,验证不是一件可以敷衍的事情,而是需要周密的计划、精细的设计以及对细节的极致追求。书中关于测试向量的设计原则,以及如何分析仿真结果,都给我留下了深刻的印象。它让我认识到,一个成功的数字电路设计,离不开严谨的仿真和充分的验证。这本书对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更是一种思维方式的启迪,它让我对数字电路设计充满了敬畏,也充满了信心。

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作为一名对数字逻辑设计充满热情的研究生,我一直希望能够找到一本能够系统性地梳理数字电路设计流程,并且将仿真和验证这两个关键环节融会贯通的书籍。幸运的是,《数字电路的仿真与验证》恰好满足了我的需求。这本书的结构非常清晰,从最基础的数字逻辑门开始,逐步深入到复杂的微处理器设计。它的优点在于,它并不是简单地堆砌理论知识,而是通过大量贴近实际的仿真案例,将理论与实践紧密结合。我印象特别深刻的是,书中对状态机的仿真和验证的讲解。我之前在理解有限状态机时,总感觉有些抽象,但这本书通过详细的仿真波形图和状态转移图,让我能够清晰地看到每一个时钟周期内状态的变化过程,以及输入信号如何影响输出。而且,它还详细讲解了如何为状态机编写完备的测试用例,包括各种边界条件和异常情况。这对于我后续进行毕业设计非常有帮助。此外,书中关于时序分析和时序违约的讲解也十分到位。它不仅仅是告诉读者什么是时序违约,更重要的是教我如何通过仿真工具来识别这些问题,以及如何通过修改设计来解决它们。这本书让我明白,时序是数字电路设计的生命线,任何一个时序上的疏忽都可能导致整个设计的失败。

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这本书《数字电路的仿真与验证》给了我一个非常系统和全面的视角来看待数字电路的设计过程。我一直觉得,数字电路设计不仅仅是写代码,更重要的是如何确保你写的代码能够被正确地实现,并且在实际运行中不出错。这本书正是强调了这一点。它不仅仅介绍了各种数字电路的基本模块,更重要的是教我如何使用仿真工具来验证这些模块的功能。我印象特别深刻的是,书中在讲解状态机设计时,不仅给出了HDL代码,还给出了详细的测试激励和仿真波形,这让我能够非常直观地理解状态机的运行机制。而且,它还教我如何编写更复杂的测试平台,包括如何生成随机激励,如何进行约束驱动的验证。这让我意识到,一个好的测试平台,能够极大地提高验证的效率和覆盖率。此外,书中关于时序分析和时序修复的内容也非常实用。它让我明白,即使你的逻辑功能是正确的,如果时序上存在问题,整个设计也可能是失败的。它教我如何通过仿真工具来找出时序上的瓶颈,并提供了一些基本的修复建议。这本书对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,在我迷茫的时候,给我指明了方向。

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老实说,在阅读《数字电路的仿真与验证》之前,我对“仿真”和“验证”这两个词的理解还停留在比较表面的层面。我以为只要能跑出正确的结果就是仿真,只要代码能编译通过就是验证。但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我明白,真正的仿真和验证是一项系统性的工程,需要周密的计划和精细的执行。书中对各种测试用例的设计原则,以及如何编写可复用的测试平台,让我耳目一新。我尤其对它关于“覆盖率”的讲解印象深刻。作者详细阐述了不同类型的覆盖率,如语句覆盖、分支覆盖、路径覆盖等,并讲解了如何通过分析覆盖率报告来发现未被充分测试到的代码区域。这是一种非常科学和严谨的设计验证方法,能够极大地提高设计的可靠性。这本书不仅仅是罗列了一些仿真工具的使用方法,更重要的是它传递了一种“追求完美”的设计哲学。它鼓励读者在设计过程中,不断地反思和改进,用最严谨的态度去对待每一个细节。我甚至觉得,这本书不仅仅是教我如何做仿真和验证,更是在塑造我的工程思维。它让我意识到,一个优秀的设计,不仅要在功能上满足要求,更要在性能、功耗、可靠性等方面达到最优。这本书就像一面镜子,照出了我在设计中可能存在的盲点,也指引了我前进的方向。

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翻开《数字电路的仿真与验证》,我仿佛置身于一个繁忙的数字设计实验室。这本书的语言风格非常地道,没有那种生硬的翻译腔,读起来流畅自然,就像在和一位资深工程师交流。它对数字电路基础知识的讲解,虽然不算是从零开始,但对于有过一定理论基础但缺乏实践经验的读者来说,绝对是及时雨。书中对时序逻辑和组合逻辑的区分,以及它们在实际应用中的权衡,讲解得尤为到位。我特别欣赏作者在讲解复杂模块时,会将其拆解成更小的、易于理解的部分,然后逐步构建。这种“化繁为简”的思路,让我在面对大型设计时,不再感到无从下手。而仿真和验证的部分,更是让我受益匪浅。我过去尝试进行仿真时,往往只关注基本的功能是否正确,却忽略了时序违约、功耗优化等更深层次的问题。这本书则系统地引导我思考这些关键点,通过对各种仿真场景的模拟,我学会了如何识别潜在的设计缺陷,并针对性地进行修正。它还提到了形式验证的概念,虽然我目前还处于初步学习阶段,但作者的介绍让我看到了更广阔的可能性,也激发了我未来深入研究的兴趣。这本书的排版也很精美,图文并茂,大量的仿真波形图和逻辑图清晰明了,配合文字说明,使得理解过程更加高效。总的来说,这是一本既有深度又有广度的书籍,无论你是初学者还是有一定经验的设计师,都能从中获得宝贵的启示。

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《数字电路的仿真与验证》这本书的作者显然是一位经验丰富的数字电路设计专家,他的文字中透着一种对细节的极致追求。我一直觉得,好的技术书籍不仅要讲清楚“是什么”,更要讲明白“为什么”和“如何做”。这本书在这方面做得非常出色。在讲解每个概念时,作者都会先从其产生的背景和必要性入手,让我们理解为什么需要这个技术,然后再深入讲解它的原理和实现细节。比如,在讲解测试平台(Testbench)的设计时,作者不仅提供了几种不同的测试平台结构,还详细分析了每种结构的优缺点,以及在不同场景下的适用性。这让我能够根据自己的实际需求,选择最合适的测试平台设计方案。而且,书中对仿真结果的分析方法也讲解得非常细致。它不仅仅是展示仿真波形,更重要的是教我们如何从波形中提取关键信息,识别潜在的问题,并对设计进行优化。我最欣赏的一点是,这本书并没有把所有的注意力都放在少数几个知名的EDA工具上,而是更侧重于通用的设计理念和验证方法。这使得这本书的价值远远超出了任何一个具体的工具手册,它教会我的是一种可以迁移的能力,一种能够让我快速适应新工具和新技术的学习方法。

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对于我这样一名希望在硬件描述语言(HDL)领域有所建树的工程师来说,《数字电路的仿真与验证》提供了一个非常扎实的起点。这本书的优点在于,它并没有将HDL编程和仿真验证割裂开来,而是将它们紧密地结合在一起。书中在讲解Verilog/VHDL语法的同时,会立即给出相应的仿真示例,让我们能够立即看到代码的执行效果,并从中学习到如何编写高效、可读性强的HDL代码。我特别喜欢它在讲解组合逻辑和时序逻辑时,都会伴随一个小的、完整的仿真项目。比如,在讲解加法器时,它不仅展示了如何用HDL实现一个多位加法器,还展示了如何编写一个简单的测试激励来验证加法器的功能是否正确。这种“边学边练”的学习方式,让我能够快速地掌握HDL编程的基本技巧,并且对仿真验证的实际应用有了更直观的认识。而且,这本书还对了一些更高级的验证技术,比如约束随机激励(Constrained Random Verification)和断言(Assertions)。虽然我目前还处于入门阶段,但作者的介绍让我看到了数字电路验证的广阔天地,也激发了我未来深入学习的动力。这本书的价值在于,它不仅仅是一本教材,更是一份实用的指南,能够帮助我一步步地走向优秀的数字电路设计工程师。

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坦白讲,在接触《数字电路的仿真与验证》之前,我对于“验证”这个概念一直有些模糊。我总觉得,只要我的代码能够通过综合,功能上也能跑出正确的结果,那我的设计就应该是没问题的。然而,这本书彻底刷新了我的认知。它用非常详实和深入浅出的方式,阐述了数字电路验证的重要性以及各种验证方法。书中对于“自顶向下”和“自底向上”两种设计验证方法的对比分析,以及它们各自的优缺点,让我对整个验证流程有了更清晰的认识。我特别喜欢它在讲解“形式验证”时,虽然篇幅不长,但却抓住了核心要点,让我对这种无需仿真即可证明设计正确性的方法产生了浓厚的兴趣。书中的例子都是经过精心设计的,能够清晰地展示验证过程中遇到的问题以及解决思路。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教我如何做验证,更是在培养我的“严谨性”和“批判性思维”。它让我学会了不盲目相信自己的设计,而是要通过各种手段去挑战和质疑它,直到找到所有潜在的问题。这本书的价值在于,它让我从一个“实现者”变成了一个“证明者”,让我能够更加自信地面对复杂的数字电路设计项目。

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