SoC设计与IP核重用技术

SoC设计与IP核重用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:马光胜、冯刚
出品人:
页数:340
译者:
出版时间:2006-8
价格:38.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118046762
丛书系列:
图书标签:
  • 集成电路
  • 片上系统
  • 半导体
  • SoC
  • IP
  • SoC设计
  • IP核
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  • Verilog
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  • ASIC
  • 嵌入式系统
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具体描述

本书以系统芯片(SoC)设计技术为主线,遵循SoC集成设计方法学,介绍了SoC基础理论知识和最新设计方法。本书深入浅出而又不失严谨性,较为全面地论述国内外具有发展前途的主要SoC设计技术,其中包含作者多年来的科研教学工作成果和心得。本书既为EDA工具的开发者提供理论基础,也为SoC芯片的设计者提供必要的专业知识。

本书共14章,涉及SoC系统设计方法学、系统验证方法、测试方法、IP 可复用设计和数字/模拟混合电路设计等理论技术问题,并讨论在SoC设计过程中遇到的一般性问题及解决方法。主要内容包括:SoC设计与建模方法、软/硬件协同设计与TIM、IP核的设计、IP重用策略和任务、SoC设计中的验证技术、片上总线、片上网络NoC、混合信号SoC的设计、SoC低功耗设计、SoC嵌入式操作系统的分析与设计、核及SoC设计实例、可重构SoC和基于I P重用的SoC测试技术。

每章后面都附有思考题供读者学习。书后的附录供读者在深入进行结构分析和工程设计时参考。

本书可作为高等院校微电子、计算机、通信、自动控制以及相关专业的研究生、高年级本科生教材,同时也可供电子信息行业相关专业工程技术人员参考。

《嵌入式系统构建与实践》 书籍简介 随着信息技术的飞速发展,嵌入式系统已渗透到我们日常生活的方方面面,从智能家电到工业控制,从汽车电子到可穿戴设备。掌握嵌入式系统的设计、开发与优化,已成为现代电子工程师和软件开发人员的核心竞争力。 《嵌入式系统构建与实践》旨在提供一个全面、深入且极具实操性的指南,带领读者跨越理论的门槛,直达实际工程应用的核心。本书聚焦于现代嵌入式系统从概念设计、硬件选型、底层驱动开发到应用软件实现的完整生命周期,尤其强调了实时性、低功耗和系统可靠性这三大关键要素。 第一部分:嵌入式系统基础与架构剖析 本部分是构建坚实基础的起点。我们将首先系统地介绍嵌入式系统的基本概念、发展历程及其在不同领域的应用场景,帮助读者建立宏观的认识。 1. 嵌入式系统核心组件详解: 详细阐述微处理器(MPU)、微控制器(MCU)以及数字信号处理器(DSP)之间的架构差异、性能权衡及适用场景。特别关注基于ARM Cortex-M和Cortex-A系列处理器的内部结构、流水线设计、存储器管理单元(MMU/MPU)的工作原理。 2. 内存与存储技术: 深入探讨SRAM、DRAM(包括DDR3/DDR4的接口协议)、闪存(NOR/NAND Flash)的工作原理及选择标准。重点解析存储器映射、Cache一致性问题以及虚拟内存机制在嵌入式实时操作系统中的应用。 3. 时钟、复位与电源管理: 剖析系统启动流程(Boot Sequence),包括上电复位(POR)的时序要求。详细讲解PLL(锁相环)在生成系统时钟中的作用,以及多种低功耗模式(如睡眠、深度休眠)的配置与唤醒机制,这是移动和电池供电设备设计的关键。 第二部分:底层软件开发与驱动工程 底层软件是连接硬件与应用逻辑的桥梁。本部分将聚焦于如何高效地与硬件交互,编写稳定可靠的驱动程序。 4. 硬件抽象层(HAL)与设备驱动开发: 系统介绍HAL的设计原则,如何通过标准化的接口屏蔽底层硬件差异。深入讲解常见外设的驱动开发,包括通用异步收发器(UART)、SPI、I2C、高速USB接口以及CAN总线的编程实现。重点解析中断服务程序(ISR)的设计规范、优先级管理以及中断冲突的避免策略。 5. 实时操作系统(RTOS)核心原理与移植: 阐述实时操作系统的核心特征,如确定性、任务调度算法(如固定优先级、轮转法、最短剩余时间优先),以及任务间通信(IPC)机制(信号量、互斥锁、消息队列、事件标志)。提供一个流行的RTOS(如FreeRTOS或Zephyr)的内核裁剪、移植和定制化指南。 6. 文件系统与数据持久化: 介绍嵌入式系统中常用的轻量级文件系统(如YAFFS2, JFFS2, LittleFS)的设计理念。探讨在非易失性存储器上实现日志记录、磨损均衡(Wear Leveling)的优化技术,确保数据的长期可靠性。 第三部分:通信协议栈与网络集成 现代嵌入式设备鲜有“孤岛”,网络连接能力是其价值的重要体现。本部分侧重于嵌入式网络通信的实践。 7. 嵌入式网络基础: 从MAC层到应用层,梳理TCP/IP协议栈在资源受限环境下的实现细节。重点讲解Socket编程模型在嵌入式C语言环境下的适配与优化,以及网络协议栈的内存占用控制。 8. 无线连接技术实践: 详细介绍Wi-Fi、低功耗蓝牙(BLE 5.x)在嵌入式设备中的集成方案。包括BLE GATT服务和特征的定义、配对与安全机制,以及Wi-Fi模块的AT指令集控制与网络接入流程。 9. 嵌入式安全入门: 探讨嵌入式系统面临的安全威胁,包括固件篡改、侧信道攻击等。介绍硬件安全模块(HSM)或可信执行环境(TEE)的基本概念,以及TLS/SSL在资源受限设备上的轻量级实现。 第四部分:系统性能优化与调试验证 高性能和高可靠性是衡量嵌入式系统质量的关键指标。本部分提供了一套系统的性能分析和故障排查方法论。 10. 性能度量与优化策略: 介绍Jitter、吞吐量、延迟等关键性能指标的量化方法。通过实例分析,指导读者如何使用硬件调试工具(如逻辑分析仪、示波器)追踪时序问题,并进行代码级的性能优化,如循环展开、位操作优化和编译器优化选项的选择。 11. 硬件调试与故障诊断: 深入讲解JTAG/SWD接口的工作原理及其在固件调试中的应用。提供一套系统化的“黑盒”与“白盒”测试流程,包括看门狗(WDT)的配置与复位分析、电源纹波测试以及电磁兼容性(EMC)设计的初步考量。 12. 系统集成与持续集成(CI): 探讨大型嵌入式项目的模块化管理方法。介绍自动化构建工具(如CMake, Buildroot)的配置技巧,以及如何为嵌入式项目建立轻量级的持续集成流水线,以确保代码质量和快速迭代。 适用读者: 电子信息、自动化、计算机科学等专业的本科及研究生。 渴望从“调包”转向“设计”的初、中级嵌入式软件工程师。 负责产品原型开发与验证的硬件工程师。 希望系统学习现代嵌入式技术栈的爱好者。 本书内容新颖、案例详实,注重理论与工程实践的紧密结合,是追求卓越嵌入式系统开发能力的工程师不可多得的参考手册。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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当我翻开这本书的第一页,就被它清晰的逻辑和详实的论述所吸引。 SoC 设计是一个极其复杂的系统工程,涉及从前端逻辑设计、后端物理设计,到验证、测试等多个环节,每一个环节都充满了挑战。而 IP 核重用,更是其中提升效率、降低风险的关键。这本书并没有将 IP 核重用作为一个孤立的概念来讲解,而是巧妙地将其融入到了整个 SoC 设计的流程中。我特别赞赏书中对于 IP 核 IP 封装和文档化标准的强调。在实际工作中,一个设计良好、文档齐全的 IP 核,能够极大地缩短集成时间,降低因理解偏差而产生的错误。书中提供了一些非常实用的 IP 核评估指标和方法,帮助工程师在众多 IP 核中做出最优选择。同时,对于 IP 核集成过程中可能遇到的各种兼容性问题,以及如何通过接口协议适配、协议转换等技术来解决,书中也进行了深入的探讨,并给出了具体的解决方案。这对于那些经常需要整合不同来源的 IP 核的项目团队来说,无疑是雪中送炭。我曾经遇到过一个项目,客户提供的 IP 核在时序约束和时钟域交叉方面存在严重问题,导致最终的时序收敛异常困难。这本书中关于时钟域交叉处理和同步机制的讲解,如果当时能细读并应用,或许能为我们节省不少宝贵的时间和精力。此外,书中对于 IP 核的版权、授权以及知识产权保护的讨论,也为我们在商业化项目中的应用提供了重要的参考,避免了潜在的法律风险。

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我阅读这本书的体验,可以用“醍醐灌顶”来形容。在 SoC 设计领域,我们经常会遇到各种各样的问题,而 IP 核重用正是解决这些问题的一种有效途径。这本书从一个非常宏观的视角出发,将 IP 核重用与整个 SoC 设计流程紧密结合,并且在每一个环节都进行了深入的剖析。我尤其欣赏书中对于 IP 核的复用性和可配置性方面的讲解。一个好的 IP 核,不仅仅是功能上的完整,更重要的是它应该具备高度的灵活性和可配置性,能够适应不同项目的需求。书中给出了许多关于如何设计和验证可配置 IP 核的实用技巧,例如参数化设计、灵活的接口定义等。这些技巧在实际项目中应用起来,能够大大提高 IP 核的复用率,节省大量的开发时间和精力。我曾经参与过一个项目,由于 IP 核的配置选项设计得不够完善,导致了在不同版本的产品中,需要对 IP 核进行大量的定制化修改,工作量巨大且容易出错。如果当时能参考这本书中的方法,或许可以避免这些问题。此外,书中对于 IP 核的集成和仿真,也进行了详细的介绍,并且给出了具体的命令行和脚本示例,这对于初学者来说非常有帮助。书中对于 IP 核的软硬件协同设计方面也有所涉及,这在现代 SoC 设计中越来越重要。

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这本书的内容,如同一份精心绘制的蓝图,为我们描绘了 SoC 设计和 IP 核重用的宏伟愿景。它不仅讲解了技术细节,更传递了一种先进的设计理念。我特别喜欢书中关于 IP 核生命周期管理的详细阐述,从 IP 的选型、验证,到集成、测试,再到维护和升级,每一个环节都进行了细致的讲解。这对于我们这些需要实际操作的工程师来说,是非常宝贵的经验总结。特别是书中关于 IP 核接口标准化和验证方法论的讨论,为我们建立一个高效、可复用的 IP 核库提供了坚实的理论基础和实践指导。我曾经参与过一个大型项目,由于 IP 核的集成问题,导致了数月的延误,损失惨重。如果当时能有这样一本详尽的参考书,或许能够避免许多不必要的弯路。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一本经验集,它融合了作者在实际项目中的宝贵心得,让读者能够站在巨人的肩膀上,少走很多弯路。对于那些正在或即将从事 SoC 设计的工程师,尤其是初入行者,这本书的价值简直是无法估量的。它能够帮助他们建立起对整个 SoC 设计流程的宏观认识,并且对 IP 核重用这一核心理念有一个深刻的理解,从而为未来的职业发展打下坚实的基础。

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阅读这本书,我仿佛置身于一个经验丰富的导师的指导之下,学习如何更高效、更稳健地进行 SoC 设计。 IP 核重用作为一种成熟的设计方法,其精髓在于如何将零散的 IP 核整合成一个协同工作的整体。这本书在这方面做得非常出色。我特别赞赏书中对于 IP 核的复用性和可配置性方面的讲解。一个好的 IP 核,不仅仅是功能上的完整,更重要的是它应该具备高度的灵活性和可配置性,能够适应不同项目的需求。书中给出了许多关于如何设计和验证可配置 IP 核的实用技巧,例如参数化设计、灵活的接口定义等。这些技巧在实际项目中应用起来,能够大大提高 IP 核的复用率,节省大量的开发时间和精力。我曾经参与过一个项目,由于 IP 核的配置选项设计得不够完善,导致了在不同版本的产品中,需要对 IP 核进行大量的定制化修改,工作量巨大且容易出错。如果当时能参考这本书中的方法,或许可以避免这些问题。此外,书中对于 IP 核的集成和仿真,也进行了详细的介绍,并且给出了具体的命令行和脚本示例,这对于初学者来说非常有帮助。

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这本书的论述逻辑严谨,内容翔实,可以说是我在 SoC 设计领域阅读过的最实用、最有价值的一本书籍之一。 IP 核重用是现代 SoC 设计的基石,而这本书则为我们提供了搭建这座基石的坚实工具和方法论。我特别欣赏书中对于 IP 核的接口标准化和协议设计的详细讲解。一个统一、规范的接口标准,能够极大地简化 IP 核的集成过程,降低因接口不匹配而产生的集成风险。书中给出了许多关于 AHB, AXI 等主流总线接口的详细介绍,以及如何设计符合标准的 IP 核接口。这对于我们设计和集成 IP 核,确保其良好的互操作性至关重要。我曾经遇到过一个项目,由于 IP 核的接口设计不规范,导致了在集成过程中出现了大量的信号错误,耗费了数周的时间去调试。如果当时能参考这本书中的标准,或许可以避免这些问题。此外,书中对于 IP 核的测试和验证,也进行了深入的阐述,并且强调了自动化测试和回归测试的重要性。一个经过充分验证的 IP 核,能够大大降低集成后的验证风险,提高设计效率。书中对于 IP 核的第三方评估和选择,也给出了一些非常有价值的建议,比如如何考察 IP 核供应商的可靠性、技术支持能力以及产品迭代更新的频率等。

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这本书的出现,对于我这个在半导体行业摸爬滚滚多年的工程师来说,无疑是一本必读的宝典。 SoC 设计的复杂性和对效率的极致追求,使得 IP 核重用成为了提升设计能力的关键。而这本书,则系统地阐述了 IP 核重用的核心理念和实践方法。我非常欣赏书中对于 IP 核的性能优化和功耗管理方面的探讨。一个优秀的 IP 核,不仅仅要满足功能需求,更要在性能和功耗方面有出色的表现。书中给出了许多关于如何对 IP 核进行性能分析和功耗建模的有效方法,以及如何通过代码优化、架构调整等手段来提升 IP 核的 PPA 指标。这对于我们在设计高性能、低功耗的 SoC 产品时,提供了宝贵的参考。我曾经在一个项目上,为了降低功耗,不得不对一个第三方 IP 核进行大量的修改,过程非常痛苦且效果不佳。如果当时能有这本书中的这些方法,或许可以更有效地解决问题。此外,书中对于 IP 核的可靠性和鲁棒性也有深入的讨论,例如如何进行边界条件测试、异常情况处理等,这些都是确保最终产品质量的关键。

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在我看来,这本书的价值不仅仅在于其技术内容的深度,更在于它所传递的工程思想和实践经验。 SoC 设计的成功,离不开对每一个细节的精益求精,而 IP 核重用正是实现这一目标的关键手段。我非常欣赏书中对于 IP 核的封装和文档化标准的强调。一个设计良好、文档齐全的 IP 核,能够极大地缩短集成时间,降低因理解偏差而产生的错误。书中提供了一些非常实用的 IP 核评估指标和方法,帮助工程师在众多 IP 核中做出最优选择。同时,对于 IP 核集成过程中可能遇到的各种兼容性问题,以及如何通过接口协议适配、协议转换等技术来解决,书中也进行了深入的探讨,并给出了具体的解决方案。这对于那些经常需要整合不同来源的 IP 核的项目团队来说,无疑是雪中送炭。我曾在一个项目中,由于 IP 核的接口设计不规范,导致了在集成过程中出现了大量的信号错误,耗费了数周的时间去调试。如果当时能参考这本书中的标准,或许可以避免这些问题。此外,书中对于 IP 核的知识产权保护和授权机制,也为我们在商业化项目中的应用提供了重要的参考,避免了潜在的法律风险。

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这本书的出现,对于我这样一个在技术前沿不断探索的工程师来说,具有非凡的意义。 SoC 设计的日新月异,以及对性能、功耗、面积(PPA)的极致追求,都使得 IP 核重用成为了一种必然趋势。这本书恰恰抓住了这一趋势的核心,并且进行了深入的研究和阐述。我非常欣赏书中对于 IP 核的性能优化和功耗管理方面的探讨。一个优秀的 IP 核,不仅仅要满足功能需求,更要在性能和功耗方面有出色的表现。书中给出了许多关于如何对 IP 核进行性能分析和功耗建模的有效方法,以及如何通过代码优化、架构调整等手段来提升 IP 核的 PPA 指标。这对于我们在设计高性能、低功耗的 SoC 产品时,提供了宝贵的参考。我曾经在一个项目上,为了降低功耗,不得不对一个第三方 IP 核进行大量的修改,过程非常痛苦且效果不佳。如果当时能有这本书中的这些方法,或许可以更有效地解决问题。此外,书中对于 IP 核的可靠性和鲁棒性也有深入的讨论,例如如何进行边界条件测试、异常情况处理等,这些都是确保最终产品质量的关键。书中对于 IP 核在不同工艺节点下的兼容性和迁移问题也有所涉及,这对于产品线的持续发展至关重要。

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这本书给我的感受是,它不仅仅是关于技术的讲解,更是关于工程实践的智慧总结。 SoC 设计的成功与否,很大程度上取决于工程师对细节的把握和对风险的预判。 IP 核重用作为一种高效的设计方法,其本身的成熟度,以及如何将其有效地应用到实际项目中,是决定设计成败的关键。我非常喜欢书中关于 IP 核验证的章节,它不仅讲解了功能验证,还深入到了性能验证、功耗验证等方面,并且强调了验证平台的搭建和测试用例的设计。一个经过充分验证的 IP 核,能够大大降低集成后的验证风险。书中关于“设计即验证”(Design for Verification, DFV)的思想贯穿始终,这对于提升整体设计质量至关重要。同时,书中对于 IP 核的第三方评估和选择,也给出了一些非常有价值的建议,比如如何考察 IP 核供应商的可靠性、技术支持能力以及产品迭代更新的频率等。我曾在一个项目中,由于选择了缺乏经验的供应商提供的 IP 核,导致了产品上市时间延误了半年,教训惨痛。这本书中的这些经验性建议,能够帮助我们规避类似的风险。此外,这本书还探讨了 IP 核的知识产权保护和授权机制,这对于商业化项目而言是必不可少的知识。了解这些,才能在合法合规的前提下,最大化地利用 IP 核的优势。

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这本书的出现,在我这个在半导体行业摸爬滚打多年的老兵眼中,无疑是一场及时雨。长期以来,国内在 SoC 设计领域虽然发展迅速,但核心技术的自主研发和成熟应用,尤其是在 IP 核重用方面,总感觉稍显不足。许多项目为了赶进度、降成本,往往不得不依赖于昂贵的第三方 IP,这不仅增加了项目的经济负担,更在一定程度上限制了创新的空间。而这本书,正如其名,直击了这一痛点。它深入浅出地剖析了 SoC 设计的方方面面,并且将 IP 核重用这一关键技术摆在了显眼的位置。我尤其欣赏书中对于 IP 核生命周期管理的详细阐述,从 IP 的选型、验证,到集成、测试,再到维护和升级,每一个环节都进行了细致的讲解。这对于我们这些需要实际操作的工程师来说,是非常宝贵的经验总结。特别是书中关于 IP 核接口标准化和验证方法论的讨论,为我们建立一个高效、可复用的 IP 核库提供了坚实的理论基础和实践指导。我曾经参与过一个大型项目,由于 IP 核的集成问题,导致了数月的延误,损失惨重。如果当时能有这样一本详尽的参考书,或许能够避免许多不必要的弯路。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一本经验集,它融合了作者在实际项目中的宝贵心得,让读者能够站在巨人的肩膀上,少走很多弯路。对于那些正在或即将从事 SoC 设计的工程师,尤其是初入行者,这本书的价值简直是无法估量的。它能够帮助他们建立起对整个 SoC 设计流程的宏观认识,并且对 IP 核重用这一核心理念有一个深刻的理解,从而为未来的职业发展打下坚实的基础。

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