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出版者:华南理工大

作者:钟国文

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2007-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787562326533

丛书系列:

图书标签:

• 电路CAD
• 电路设计
• EDA
• 模拟电路
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• SPICE
• Cadence
• Mentor Graphics

好的，这是一本名为《现代电子系统设计与仿真》的图书简介，内容将尽可能详尽地描述其涵盖的知识体系，且完全避开《电路CAD教程》中可能涉及的具体软件操作、基础电路原理推导等内容。 现代电子系统设计与仿真 导言：跨越理论与实践的桥梁 在当今飞速发展的电子信息时代，电子系统已成为驱动社会进步的核心动力。从消费电子到工业控制，从航空航天到生物医疗，每一个尖端应用的实现都依赖于高效、可靠且创新性的电子系统设计。然而，从最初的系统构想到最终产品的落地，中间存在着一条充满挑战的鸿沟——如何将抽象的电子概念转化为可制造、可验证、高性能的实际系统。 《现代电子系统设计与仿真》正是一本致力于弥合这一鸿沟的专业著作。本书并非侧重于某一特定软件工具的使用指南，而是深入探讨了系统级的设计理念、前沿的建模方法论、多领域跨学科的集成策略以及现代仿真验证技术。它旨在培养读者从宏观角度把握复杂电子系统的能力，理解不同设计阶段之间的相互依赖性，并掌握一套系统化的、面向性能目标的工程决策流程。 本书的读者对象包括但不限于电子信息工程、通信工程、自动化、微电子学等相关专业的高年级本科生、研究生，以及在系统集成、嵌入式开发、射频前端设计等领域工作的工程师。 第一篇：系统级设计方法论与架构选择 本篇奠定了现代电子系统设计的基石，着重于“做什么”和“如何分解”的问题，而非具体的元件选择。 第一章：电子系统生命周期与需求工程 系统设计始于对现实世界需求的深刻理解。本章详细阐述了完整的电子产品生命周期模型，从概念提出、可行性分析到最终的退役维护。重点解析了如何将模糊的客户需求转化为可量化的、可测试的系统级技术指标（如功耗预算、带宽要求、实时性约束等）。我们将探讨系统分解的层次化方法，包括功能分解、物理分解和时间分解，并引入需求追溯矩阵（RTM）的概念，确保所有设计决策都可追溯到原始需求。 第二章：体系结构与抽象建模 面对日益增长的复杂性，体系结构（Architecture）的选择至关重要。本章深入探讨了不同层级的系统抽象模型，包括： 1. 行为级描述（Behavioral Modeling）： 使用状态机、流程图等方式描述系统的动态行为，关注“做什么”。 2. 数据流分析（Dataflow Analysis）： 尤其针对信号处理系统，分析数据的流动路径、吞吐量和延迟瓶颈。 3. 处理资源分配： 讨论了在并行计算、异构计算（如CPU/GPU/FPGA的混合使用）背景下，如何选择合适的计算单元来满足性能和功耗的折衷。 本章强调系统级架构的“权衡分析”（Trade-off Analysis），例如在延迟、吞吐量和硬件成本之间的动态平衡。 第三章：接口定义与系统集成策略 现代电子系统几乎都是集成体，其性能往往受制于各子模块之间的接口。本章聚焦于“互操作性”，详细分析了高速串行接口（如PCIe、SerDes背后的协议层级）、低速总线（如I2C、SPI的电气特性与时序要求）以及无线通信接口的规范化设计。我们将研究如何通过严格定义物理层（PHY）、链路层（Link）和事务层（Transaction）的协议，来规避集成时常见的“黑盒”问题。 第二篇：高性能建模与跨域仿真技术 本篇聚焦于“如何预测系统的实际运行表现”，强调仿真在设计验证中的核心地位，特别是针对多物理场耦合的挑战。 第四章：多速率与多精度建模 单一的仿真模型往往无法捕捉系统的全貌。本章介绍了处理系统异构性的建模方法： 1. TLM（Transaction-Level Modeling）： 专注于数据包级的通信，用于快速评估架构的整体带宽和延迟，牺牲了时钟周期的精度。 2. Cycle-Accurate Modeling： 描述寄存器传输级（RTL）行为，用于验证时序关键部分的逻辑正确性。 3. 混合精度仿真框架： 探讨如何将高精度的模拟电路模型与低精度的系统级模型进行有效集成，实现“局部精细，全局快速”的仿真策略。 第五章：系统级功耗与热分析 功耗是现代移动和嵌入式系统的主要限制因素。本章不讨论晶体管级别的功耗计算，而是侧重于系统级功耗预算与管理： 1. 动态功耗建模： 基于系统的工作负载（如数据吞吐率、指令执行频率）来估算平均和峰值功耗。 2. 电源管理单元（PMU）的架构设计： 探讨频率调节（DVFS）、时钟门控和电源门控等技术在系统层面的应用策略。 3. 热-电耦合分析基础： 介绍如何将系统仿真结果映射到热模型中，预测关键节点的温升，并指导散热方案的设计。 第六章：可靠性与鲁棒性仿真 电子系统必须在各种非理想工况下稳定工作。本章探讨如何通过仿真来验证系统的鲁棒性： 1. 工艺、电压、温度（PVT）角分析： 系统性地测试系统在最坏和最好的工艺、电压和温度组合下的性能裕度。 2. 噪声容忍度评估： 模拟电源注入噪声（如PIM）和信号耦合噪声对系统内关键路径（如ADC/DAC的信噪比）的影响。 3. 故障注入与容错验证： 模拟随机硬件故障（如位翻转、瞬时中断）和软件错误，验证系统内置的纠错码（ECC）和冗余机制的有效性。 第三篇：设计实现与验证闭环 本篇将视野从纯粹的仿真扩展到与实际硬件实现和软件协同验证的流程。 第七章：面向实现的综合设计流程 高效的工程实践要求设计从一开始就考虑到最终的实现技术。本章介绍： 1. 高层次综合（HLS）的设计约束： 讨论在使用HLS生成硬件描述语言时，如何通过指令（Pragmas）来控制资源使用、流水线深度和数据访问模式。 2. 固件/硬件协同设计： 强调嵌入式系统中，固件（Firmware）对硬件资源的调用方式（如DMA请求、中断处理）必须在系统架构阶段就予以明确和验证。 第八章：形式化验证与形式化方法应用 对于安全攸关（Safety-Critical）的系统，传统基于测试向量的仿真验证存在局限性。本章介绍如何利用数学严谨的方法来证明设计属性： 1. 属性规范语言（如 PSL/SVA）： 学习如何用这些语言精确描述期望的行为属性。 2. 模型检测（Model Checking）： 探讨如何自动搜索设计状态空间，以证明系统是否永远不会进入某种不良状态。 第九章：设计迭代与可制造性（DFM）考量 一个优秀的设计必须是可制造和可测试的。本章关注设计流程的闭环反馈： 1. 测试平台的设计： 讨论如何从系统架构层面设计内建自检（BIST）逻辑和边界扫描（JTAG）接口，以便于制造后的全面测试。 2. 设计反馈回路： 如何将原型测试中发现的系统级瓶颈（如片间时序、内存访问冲突）高效地映射回系统级架构模型，指导下一轮迭代。 《现代电子系统设计与仿真》旨在提供一套完整的、贯穿整个设计周期的思维框架和技术工具箱，帮助工程师超越单一模块的局限，驾驭复杂系统的集成挑战，最终交付出高性能、高可靠性的下一代电子产品。

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如果说市面上大部分教程是“教你怎么做”，那么这本书更深层次地做到了“教你为什么要这么做”。我特别欣赏作者在介绍每一个功能或工具时，所穿插的那些关于电磁兼容性（EMC）和热管理（Thermal Management）的讨论。很多基础教程会忽略这些“非功能性需求”，但恰恰是这些因素，决定了一个设计是能成功推向市场，还是只能躺在实验室里吃灰。作者在讲解布局布线时，会非常直白地指出，如果你把高频信号线和敏感模拟信号线靠得太近，后果将是多么灾难性，并且会给出具体的距离建议和屏蔽措施。这种前瞻性的风险教育，让我对设计环节的重视程度提升到了一个新的高度。它迫使我跳出纯粹的逻辑连接思维，去考虑物理世界中各种不可见的干扰因素。总而言之，这本书培养的不是一个“绘图员”，而是一个具有系统工程观的“设计工程师”。

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天呐，我刚读完这本关于电子设计流程的书，感觉就像是给我的思维装上了一套全新的导航系统！我本来对使用专业软件设计电路图这块一直有点迷茫，总觉得那些流程图和元件符号晦涩难懂，对着屏幕上密密麻麻的线条不知道该从何下手。这本书完全颠覆了我的印象，它不是那种枯燥的软件操作手册，而更像是一位经验丰富的老工程师坐在我旁边，手把手教我如何像专业人士一样思考和布局。作者在讲解每一个步骤时，都非常注重背后的设计理念和实际应用中的考量，比如为什么这个连接器要放在那里，而不是另一个位置，这背后的功耗、散热和信号完整性考虑得非常周到。特别是它对设计规范的强调，让我明白规范不只是为了应付检查，更是为了保证未来产品可靠性和可维护性的基石。读完之后，我立刻尝试用中学到的知识去重新审视我以前做过的一个小项目，发现自己以前走过太多弯路，很多地方的设计都显得粗糙且不成熟。这本书真正做到了理论指导实践，让学习过程充满了“原来如此”的顿悟感，强烈推荐给所有想从纸上谈兵走向实际工程设计的同仁们。

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这本书的排版和图示简直是设计界的艺术品，我必须得为此点个赞！在处理技术类书籍时，清晰的视觉呈现是至关重要的，而这本书在这方面做得极其出色。每一个电路图例都绘制得干净利落，线条粗细、颜色区分都恰到好处，即便是那些复杂的系统框图，通过巧妙的层次划分，也变得一目了然。更让我惊喜的是，作者在引入新的设计模块时，会先给出一个概念性的俯瞰图，然后再逐步深入到细节的元件连接，这种由宏观到微观的学习路径设计，极大地减轻了初学者的认知负担。我记得有好几次，我对着其他资料上的复杂流程图一头雾水，但在这本书里，同样的逻辑关系，通过它精美的插图展示出来，瞬间就“通”了。感觉就像是拿到了一份高清的、带注解的工程蓝图，而不是一堆模糊的草稿。这种对细节的极致追求，也侧面反映了作者对高质量工程交付的重视程度，让人在阅读过程中就潜移默化地提升了自己对“完美设计”的审美标准。

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我购买这本书是希望能够尽快掌握一套新的设计方法论，而这本书在“版本控制和协作流程”这块的讲解，绝对是教科书级别的典范。在现代电子产品开发中，团队协作和设计文档的追溯能力变得越来越关键。这本书不仅详细介绍了如何有效地管理设计文件的不同版本（即便是细微的修改也要记录在案），还引入了现代项目管理中常用的版本控制理念，并将其巧妙地应用于电子设计流程中。作者甚至讨论了如何与其他部门（如机械设计、固件开发）进行接口定义和数据交换的最佳实践。这在很多纯粹侧重于电路原理的教材中是看不到的盲区。通过学习这些内容，我深刻体会到，一个优秀的电子设计不仅仅是画出正确的原理图，更是一个完整、可追溯、易于维护的工程资产。这本书为我打开了一扇通往高效、规范化工程实践的大门。

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这本书的实战案例丰富程度远远超出了我的预期，简直就是一本浓缩的行业经验集锦！我本来以为它会更多地停留在软件工具的表面操作上，但事实证明，作者非常慷慨地分享了他们在实际项目中遇到的各种“坑”以及如何巧妙地规避它们。书中挑选的案例涵盖了不同领域，从简单的电源管理到复杂的嵌入式接口设计，每一种都有其独特的挑战和相应的解决方案。最让我受益的是那些关于“设计迭代”的描述，作者没有假装一切设计都是一蹴而就的，而是真实地展现了设计师如何根据仿真结果反馈不断优化参数、调整布局，直至达到最优性能指标。这对于我这种刚接触实际项目的人来说，是无价的财富，它让我明白工程设计是一个不断试错和精进的过程，而不是一个简单的按钮点击过程。读完这些案例，我感觉自己像是快速完成了好几年的项目经验积累，对即将到来的实际工作任务充满了信心和准备。

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