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内容大纲
本书深入讲解了SoC设计与应用的核心知识，并通过具体实例演练了各个知识点的应用方法。全书共10章，内容包括SoC架构概述，SoC的基本组成，SoC设计的相关工具，处理器架构设计，内存架构设计，互连架构设计，SoC电源管理设计，SoC时钟管理设计，SoC低功耗设计，基于FPGA的赛车游戏。本书内容丰富全面，语言简洁且不失技术深度，易于阅读，以极简的文字介绍了复杂的案例。本书适用于已经了解Verilog/System Verilog语言基础语法，想进一步学习芯片设计、CPU设计、GPU设计等硬件设计的读者，此外，本书还可以作为大专院校相关专业的师生用书和培训机构的专业性教材。 -
作者介绍
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目录
第1章 SoC架构概述
1.1 SoC介绍
1.1.1 SoC的定义
1.1.2 SoC的发展历史
1.2 SoC的重要性
1.2.1 SoC在电子行业中的应用
1.2.2 SoC的优势
1.3 SoC的基本组成
1.4 SoC的发展趋势
1.4.1 集成度的提升
1.4.2 功耗的优化
1.4.3 人工智能的嵌入
1.4.4 其他发展趋势
第2章 SoC的基本组成
2.1 中央处理单元
2.2 存储器子系统
2.2.1 内部缓存
2.2.2 内存控制器
2.2.3 RAM
2.2.4 外存
2.2.5 闪存
2.3 外设接口
2.3.1 通用串行总线接口
2.3.2 SPI接口
2.3.3 I2C接口
2.3.4 UART接口
2.4 总线结构
2.4.1 AMBA总线
2.4.2 AXI 总线
2.4.3 OCP 总线
2.5 中断控制和调试模块
第3章 SoC设计的相关工具
3.1 IDE工具
3.1.1 Synopsys Design Compiler
3.1.2 Cadence Genus
3.1.3 Xilinx Vivado
3.2 布局布线工具
3.2.1 Cadence Innovus
3.2.2 Synopsys IC Compiler
3.3 时序分析工具
3.3.1 Synopsys PrimeTime
3.3.2 Cadence Tempus
3.4 功能仿真工具
3.4.1 ModelSim
3.4.2 Synopsys VCS
3.5 高层次综合工具
3.6 下载并安装Xilinx Vivado
3.6.1 Xilinx Vivado的优点和功能
3.6.2 下载并安装Xilinx Vivado
第4章 处理器架构设计
4.1 处理器选择
4.1.1 处理器核心类型选择
4.1.2 处理器数量选择
4.2 处理器性能分析
4.2.1 时钟频率
4.2.2 性能等级
4.3 处理器指令集架构
4.3.1 处理器指令集架构基础
4.3.2 在处理器上运行简单的汇编程序
4.3.3 处理器指令集架构设计
4.3.4 比较不同指令集架构的性能
4.4 处理器管理和优化
4.4.1 配置和优化L1缓存
4.4.2 添加和调整L2缓存
4.4.3 使用L3缓存
4.5 基于RISC-V的CPU SoC设计与实现系统
4.5.1 项目介绍
4.5.2 单周期CPU
4.5.3 流水线CPU
第5章 内存架构设计
5.1 内存类型选择
5.1.1 SRAM
5.1.2 DRAM
5.1.3 eDRAM
5.1.4 NVRAM
5.1.5 闪存
5.1.6 ROM
5.1.7 LPDDR
5.1.8 GDDR
5.1.9 BRAM
5.2 存储层次结构设计
5.2.1 SoC存储层次结构设计
5.2.2 存储容量需求和带宽需求
5.3 基于FIR滤波器的数据处理与验证系统
5.3.1 项目介绍
5.3.2 BRAM设计
5.3.3 FIR滤波器模块
5.3.4 FIR测试
第6章 互连架构设计
6.1 总线架构的选择
6.1.1 总线架构概述
6.1.2 AXI总线
6.1.3 AMBA总线
6.2 数据通路设计
6.2.1 数据通路概述
6.2.2 寄存器文件设计
6.3 外设接口配置
6.3.1 外设接口概述
6.3.2 UART接口
6.3.3 SPI接口
6.3.4 I2C接口
6.3.5 USB接口
6.4 SoC芯片互连网络设计
6.4.1 互连网络的重要性
6.4.2 互连网络在整个系统中的作用
6.4.3 SoC互连网络设计原则
6.4.4 SoC互连网络设计流程
6.5 基于AHB-Lite SoC的USB全速批量传输系统
6.5.1 项目介绍
6.5.2 系统架构
6.5.3 协议控制器
6.5.4 数据缓冲区
6.5.5 USB RX模块架构
6.5.6 USB TX模块架构
6.5.7 具体实现
第7章 SoC电源管理设计
7.1 电源分配
7.1.1 输入电压选择
7.1.2 输入电压转换
7.1.3 电压调节
7.1.4 电源分配网络
7.2 电源域和电压域设计
7.2.1 电源域划分与管理
7.2.2 电压域划分与电平转换
7.2.3 电源域和电压域之间的隔离与通信
7.3 芯片温度管理
7.3.1 温度传感器选择
7.3.2 温度监测与控制
7.3.3 散热设计
7.4 动态电压和频率调整
7.4.1 DVFS概述与原理
7.4.2 DVFS实施策略
7.4.3 DVFS在不同工作负载下的应用
7.5 电源管理单元
7.5.1 PMU架构与功能
7.5.2 PMU的电源控制策略
7.5.3 PMU的电源调节和转换
7.6 电源监控和反馈
7.6.1 电源监控传感器
7.6.2 实时电源状态监控
7.6.3 电源反馈控制机制
第8章 SoC时钟管理设计
8.1 时钟源选择
8.1.1 内部时钟源
8.1.2 外部时钟源
8.2 时钟分频和分配网络设计
8.2.1 时钟分频器设计
8.2.2 时钟分配网络设计
8.3 时序约束
8.3.1 建立时序约束
8.3.2 保持时序约束
8.3.3 时钟偏移约束
8.4 基于Altera DE1-SoC FPGA的时钟系统
8.4.1 项目介绍
8.4.2 功能模块
8.4.3 核心模块
8.4.4 音频处理模块
8.4.5 显示控制模块
8.4.6 用户界面和显示模块
8.4.7 配置和控制模块
8.4.8 辅助模块
8.4.9 编译、运行、部署
第9章 SoC低功耗设计
9.1 低功耗设计概述
9.1.1 低功耗设计的重要性
9.1.2 低功耗设计的基本原理
9.1.3 低功耗设计的挑战和目标
9.2 SoC低功耗设计方法
9.2.1 电源管理策略
9.2.2 电路级优化
9.2.3 工艺选择和器件选型
9.3 低功耗桥接器系统
9.3.1 项目介绍
9.3.2 AHB总线从设备模块
9.3.3 APB总线主设备模块
9.3.4 FIFO控制器模块
9.3.5 顶层桥接器模块
9.3.6 顶层封装模块
第10章 基于FPGA的赛车游戏
10.1 背景介绍
10.2 项目介绍
10.3 准备工作
10.3.1 硬件准备和软件准备
10.3.2 准备素材图片
10.4 图像ROM模块
10.4.1 车载ROM
10.4.2 赛车赛道ROM
10.4.3 爆炸场景ROM
10.4.4 起始画面ROM
10.4.5 胜利画面ROM
10.5 PS/2控制器接口
10.5.1 接收PS/2数据
10.5.2 PS/2发送模块
10.5.3 PS/2接口的读取和处理
10.5.4 PS/2控制器
10.6 游戏引擎
10.6.1 游戏控制和状态转换
10.6.2 图形环境车辆移动控制模块
10.6.3 游戏填充
10.7 VGA处理
10.7.1 VGA适配器
10.7.2 VGA地址转换器
10.7.3 VGA控制器模块
10.7.4 VGA时钟信号
10.8 FPGA顶层设计
10.9 编译运行
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