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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FPGA43

1.3.3 Xilinx的FPGA49

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 Verilog60

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ALU177

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 RAM211

4.9 DRAM控制器213

4.10 SRAM控制器221

4.1 1 异步FIFO224

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UART236

4.13.2复杂的UART238

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 SRAM247

5.1.3 DRAM250

5.1.4 FIFO257

5.1.5移位寄存器257

5.1.6 CAM257

5.1.7 ROM257

5.1.9 NVRWM258

5.1.8 PROM258

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 JPEG280

6.7 MPEG281

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CISC327

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