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目录 1

第1章IC设计基础 1

1.1系统设计流程 1

1.2 ASIC设计流程 3

1.2.1规格定义 4

1.2.2工艺选择 6

1.2.3架构选择 6

1.2.4电路设计 10

1.2.5设计验证 41

1.3 FPGA的设计 42

1.2.6测试 42

1.3.1 FPGA中逻辑实现原理 43

1.3.2 Altera的FPGA 43

1.3.3 Xilinx的FPGA 49

1.4常用软件的使用 51

1.4.1常用软件的分类 51

1.4.2 Chronology Timing Designer的使用 52

1.4.3 ModelSim的使用 53

1.4.4 NC Simulator的使用 58

1.4.5 FPGA Express的使用 59

1.4.6 Silicon Ensemble的使用 59

1.5.1 Verilog语言基础 60

1.5 Verilog 60

1.5.2基本概念 61

1.5.3设计仿真 65

1.5.4系统任务及函数 73

1.5.5其它重要的内容 80

1.6练习 83

第2章时序电路的设计 84

2.1 时序逻辑电路 84

2.2 时钟策略 85

2.1．4施密特触发器 85

2.1.3无稳态电路 85

2.1.2单稳态电路 85

2.1.1 双稳态电路 85

2.2.1全局时钟 86

2.2.2 门控时钟 86

2.2.3行波时钟 87

2.2.4 时钟偏移 87

2.2.5系统级的同步：锁相环 90

2.3 时序 92

2.3.1 时序图 92

2.3.2建立时间／保持时间 93

2.3.3静态时序分析中的概念 94

2.4.1 总线宽度 95

2.4.2总线时钟 95

2.4总线设计 95

2.4.3总线仲裁 96

2.4.4总线操作 97

2.5练习 97

第3章综合 98

3.1综合（Synthesis）的概念 98

3.2 Design Compiler简介 99

3.3.1操作环境 102

3.3综合条件的设置 102

3.3.2导线负载模型 103

3.3.3设计约束 104

3.3.4设计规则约束 107

3.3.5 其它 108

3.4综合过程示例 109

3.5综合的SDF文件 111

3.6关于测试 113

3.7面向综合的设计 115

3.7.1速度与面积的优化：16位桶形移位寄存器 121

3.7.3 if语句和Case语句的综合 124

3.7.2 Net类型与Register类型 124

3.7.4阻塞赋值与非阻塞赋值 127

3.7.5状态机的编码 128

3.7.6使用流水线 131

3.7.7设计中不期望的锁存器 131

3.7.8对可综合设计的一些建议 135

3.8基本设计单元的综合 137

3.9静态时序分析 151

3.10练习 151

4.1.1奇偶校验模块 152

4.1差错控制编码 152

第4章基本模块的设计 152

4.1.2汉明码编解码器 154

4.1.3 CRC码 162

4.2基本数学逻辑 166

4.2.1 加法器 166

4.2.2乘法器 174

4.2.3除法器 177

4.2.4算术逻辑单元ALU 177

43线性反馈移位寄存器 179

4.3.1 串／并转换模块的功能 179

4.3.2生成伪随机数 182

4.3.3产生定时标志信号 184

4.4桶形移位寄存器 187

4.5 串／并转换模块 192

4.6加解密模块 194

4.6.1简单加密模块 195

4.6.2 DES加密 197

4.6.3其它加密 206

4.7信源编码 207

4.8 RAM存储器 209

4.8.1 RAM的设计 209

4.8.2双端口 RAM 211

4.9 DRAM控制器 213

4.10 SRAM控制器 221

4.1 1 异步FIFO 224

4.12数字锁相环 229

4.12.1简单的数字锁相环 230

4.12.2较复杂的锁相环 234

4.13 UART（通用异步收发器） 235

4.13.1 简单的UART 236

4.13.2复杂的UART 238

4.14 FIR滤波器 244

4.15练习 245

第5章存储器的结构和设计 246

5.1基础知识 246

5.1.1存储机制及存储器类型 246

5.1.2 SRAM 247

5.1.3 DRAM 250

5.1.4 FIFO 257

5.1.5移位寄存器 257

5.1.6 CAM 257

5.1.7 ROM 257

5.1.9 NVRWM 258

5.1.8 PROM 258

5.2 HSPICE介绍 260

5.2.1 电路设计中常见的分析类型 260

5.2.2 HSPICE基础知识 262

5.3存储器设计 264

5.4练习 268

第6章图像与视频芯片的设计 269

6.1色度空间转换器 270

6.1.1亮度信号和色差信号 270

6.1.2 RGB-YCbCr的模块设计 271

6.1.3 YCbCr-RGB的模块设计 271

6.2.1 DCT原理 272

6.2 DCT（离散余弦变换） 272

6.2.2 DCT模块设计 273

6.3 zigzag扫描 275

6.3.1 zigzag概念 275

6.3.2 zigzag模块设计 275

6.4量化 277

6.4.1量化的概念 277

6.4.2量化模块设计 277

6.5霍夫曼编码／解码 277

6.5.1霍夫曼码原理 277

6.5.2霍夫曼码编码／解码模块设计 279

6.6 JPEG 280

6.7 MPEG 281

6.8 VGA控制器 282

6.8.1视频基础知识 282

6.8.2 VGA控制器的设计 284

6.9练习 291

第7章CPU的设计 292

7.1基础知识 292

7.2 8位RISC的设计 294

7.3 8位CPU的扩展 298

7.4.1 架构 303

7.4 16位RISC的设计 303

7.4.2数据通路的实现 304

7.4.3控制器的实现 309

7.5商业RISC介绍 318

7.5.1 ARM体系结构及实现 318

7.5.2 MIPS体系结构 325

7.6 RISC与CISC 327

7.7 8051基础 328

7.7.1 8051 的存储结构 328

7.7.2 8051的指令集 329

7.8.1设计要求 332

7.8 8051的设计 332

7.8.2架构规划 333

7.8.3 时序规划 334

7.8.4低功耗方式和时钟生成模块 335

7.8.5控制模块的设计 337

7.8.6数据通路部分的设计 340

7.8.7定时器／计数器的设计 344

7.8.8 串口的设计 346

7.8.9 中断控制系统 354

7.9练习 355

参考文献 356