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第一章 概述1

1.1 集成电路的发展过程1

1.1.1 重大的技术突破1

1.1.2 集成电路的分类2

1.1.3 集成电路的发展历史3

1.1.4 集成电路发展展望4

1.1.5 发展重点和关键技术5

1.2 专用集成电路的发展过程8

1.2.1 专用集成电路的概念及发展概况8

1.2.2 专用集成电路的分类9

1.2.3 专用集成电路的优点10

1.3 IP技术概述11

1.4 集成电路的设计方法与设计流程13

1.4.1 CAD技术发展的必然趋势——EDA13

1.4.2 数字系统设计方法的发展14

1.4.3 数字集成电路层次化设计方法14

1.4.4 数字系统设计规划15

1.4.5 数字集成电路设计流程16

第二章 集成电路的基本制造工艺18

2.1 集成电路的基本制造工艺概述19

2.2 双极工艺21

2.3 CMOS工艺26

2.4 BiCMOS工艺31

2.4.1 以CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺32

2.4.2 以双极工艺为基础的BiCMOS工艺33

2.5 BCD工艺的发展趋势35

第三章 数字集成电路后端设计37

3.1 逻辑综合38

3.1.1 逻辑综合概述38

3.1.2 综合库的说明40

3.1.3 约束的设定41

3.1.4 综合策略44

3.2 版图设计45

3.2.1 版图设计文件准备47

3.2.2 布局规划49

3.2.3 时钟信号和时钟树的综合52

3.2.4 布线55

3.2.5 布局布线出现的问题及解决方法55

3.3 形式验证的基本原理56

3.4 静态时序分析基本原理58

3.5 DRC原理验证62

3.6 LVS原理64

第四章 数字I/O接口设计66

4.1 状态机描述67

4.1.1 状态机基本设计步骤68

4.1.2 状态图68

4.1.3 时序图70

4.1.4 状态机描述方法71

4.2 I2C接口设计73

4.2.1 I2C接口总线概述73

4.2.2 I2C接口总体框图和信号描述76

4.2.3 起始和停止信号的产生78

4.2.4 I2C接口的状态机描述80

4.2.5 I2C接口的动态模拟仿真82

4.3 UART接口设计86

4.3.1 UART接口工作方式概述86

4.3.2 UART接口发送机88

4.3.3 UART接口接收机91

4.4 SPI接口介绍97

4.4.1 SPI接口总线概述97

4.4.2 SPI接口工作模式与协议100

4.5 三种接口芯片的特点102

第五章 音频处理器芯片的数字系统设计103

5.1 数字音频处理器简介103

5.2 数字音频处理关键技术研究104

5.2.1 音频信号数字化过程104

5.2.2 音效均衡器的设计107

5.2.3 动态范围控制器的设计111

5.2.4 去加重模块的设计119

5.2.5 直流滤波器的设计119

5.2.6 采样率转换技术120

5.2.7 sigma-delta调制技术126

5.3 系统整体功能仿真130

5.3.1 Modelsim与MATLAB联合仿真方法130

5.3.2 系统功能仿真133

5.4 系统后端设计139

5.4.1 逻辑综合139

5.4.2 版图设计146

5.4.3 功能验证149

5.4.4 物理验证151

第六章 一款兼容MCS-51指令的8位微控制器设计154

6.1 微控制器概述154

6.1.1 微控制器的发展历史154

6.1.2 微控制器的应用155

6.1.3 微控制器的发展趋势156

6.2 微控制器的结构及其指令说明156

6.2.1 微控制器的构架157

6.2.2 微控制器的结构158

6.2.3 并行输入／输出端口167

6.2.4 存储器系统169

6.3 MCS-51指令系统172

6.3.1 汇编器173

6.3.2 MCS-51指令173

6.4 微控制器的模块规划及其设计实现175

6.4.1 微控制器模块的规划175

6.4.2 微控制器模块的设计179

第七章 GPIB控制芯片设计195

7.1 GPIB接口系统概述195

7.1.1 GPIB接口系统的发展背景及意义195

7.1.2 用CPLD实现GPIB控制芯片的意义196

7.1.3 GPIB控制芯片设计的总体思路197

7.2 GPIB总线技术特点及状态机实现198

7.2.1 IEEE-488总线协议介绍198

7.2.2 接口功能与设备功能199

7.2.3 接口功能的设计201

7.2.4 GPIB总线系统中的信息201

7.2.5 状态机设计202

7.3 GPIB控制芯片内部寄存器的设置212

7.3.1 GPIB控制芯片内部寄存器概述212

7.3.2 GPIB控制芯片的组织结构与系统级仿真218

7.3.3 总体功能仿真与调试219

7.3.4 GPIB控制芯片的FPGA原型验证222

7.4 GPIB控制芯片的低功耗与可测性设计224

7.4.1 数字IC的低功耗设计方法224

7.4.2 数字IC的可测性设计230

7.5 本系统的后端设计234

7.5.1 电路的综合234

7.5.2 静态时序分析235

7.5.3 自动布局布线241

第八章 光传感芯片系统的设计246

8.1 光电传感器设计考虑因素246

8.2 光电转换247

8.2.1 光电转换器件的常用参数247

8.2.2 光电二极管250

8.3 电信号的放大与处理252

8.3.1 A/D转换器原理252

8.3.2 A/D转换器主要性能指标253

8.3.3 主要A/D转换技术254

8.4 光传感芯片系统概述259

8.5 光传感芯片系统框图及模块划分259

8.6 光传感器模拟部分的设计262

8.6.1 I2C接口模块262

8.6.2 带隙基准电压源264

8.6.3 基准电流269

8.6.4 红外LED驱动模块271

8.6.5 光电检测模块273

8.6.6 模数转换与噪声消除275

8.7 光传感芯片数字部分的设计280

8.7.1 数字部分功能描述280

8.7.2 前端设计281

8.8 数字部分的仿真验证288

8.8.1 功能仿真288

8.8.2 时序仿真291

8.8.3 FPGA验证292

8.8.4 静态时序分析验证293

8.8.5 形式验证294

第九章 数字集成电路软件的使用296

9.1 仿真软件ModelSim的使用方法296

9.2 用QuartusⅡ软件完成FPGA验证方法298

9.3 DC综合原理及DC软件使用方法302

9.3.1 DC综合原理简介302

9.3.2 DC软件使用方法304

9.4 静态时序分析与PrimeTime软件使用方法307

9.4.1 静态时序分析307

9.4.2 用PrimeTime进行静态时序分析308

9.5 形式验证312

9.6 Encounter布局布线流程319

第十章 集成电路设计实例325

10.1 TFT-LCD面板驱动芯片相关实例325

10.1.1 应用背景325

10.1.2 电路优点327

10.1.3 电路机构及工作原理327

10.2 电子镇流器相关实例333

10.2.1 应用背景333

10.2.2 电路优点334

10.2.3 电路结构及工作原理334

10.3 线性充电器相关实例338

10.3.1 应用背景339

10.3.2 电路优点340

10.3.3 电路结构及工作原理340

参考文献343