SOC設計原理與實戰-輕松設計機器人 ( 簡體 字) |
| 作者：劉建軍 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 54132
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NT售價： 340 元 |
| 出版日：1/1/2021 |
| 頁數：256 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302563174 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：我從事SoC（片上系統）設計很多年，是行業內很多標桿事件的親歷者。目前，市面上的很多芯片都和我有著千絲萬縷的關系。中國芯片行業剛興起時，我在一家美資芯片公司負責整體系統分析和設計，領導著幾百人的團隊。十余年過去了，當年設計的芯片今天還在市場上繼續銷售，銷量數以億計。當年我們培養的研發人員，如今開枝散葉，成為各大芯片設計公司的絕對主力。
目前我從事的還是ICT 領域，芯片設計僅僅是其中的一個部分。雖然已經不再從事芯片設計具體工作，但每次和老朋友們聊天，他們都建議我把以前的成功經驗寫出來，傳播給更多的人，也不枉積累了這么多年的技術和知識，同時也算是對社會盡一點點貢獻。
從整體上來看SoC 設計行業，我認為它是一個類似于“梨園”的行業。這里面有很多詳細的流程、不同的設計工具，是一個以經驗為發展基礎的行業。之所以劃分那么多流程，設計那么多工具，都是因為之前有過慘痛的失敗和教訓，于是痛定思痛，總結出來這些工具或流程，以確保此類錯誤不再重犯。實質上，類似于對過去的設計生產流程打了一個“補丁”。SoC 設計行業就是由無數個“補丁”組成的，所以不具有主觀設計的流程簡潔性和過程精美感。我當年主持芯片設計時，就創造出了很多設計、驗證工具，也添加到了公司的流程中。
SoC 設計于國至關重要，故此它需要大量從業人員。而這么一個“補丁”式的行業，人才培養起來還真不是一件太容易的事。對于新新人類，我倒是充滿信心。只要你對SoC 設計行業充滿興趣，會計算機編程，掌握SoC 設計其實也不是一件多難的事。我一直堅持一個觀點：只要是智力正常的人，都能夠很好地掌握ICT 行業的任何技術。這個行業不需要特殊才能，之前你沒有機會進入這個行業，不是你的才能不夠，而是沒有人給你這個機會。
我在本書中，以一個案例解析的方式，把整個SoC 設計行業涉及的環節、工具大致介紹了一遍，基本上勾勒出了整個行業需要掌握的所有技能。當然，作為個體，你負責的部分僅僅是其中的一個環節，不需要全部掌握。當你成長為公司高層，就需要掌握越來越多的環節，這樣才能協調不同環節的工作。畢竟這是一個以經驗為核心的行業，只有你的經驗足夠豐富，才會駕馭得越來越得心應手。
我也始終認為，對于新新人類而言，進入SoC 設計行業是一件很簡單的事情：用3 個月看完這本書，你就有了基本概念，可以進入這個行業去承擔一個實習項目了，然后在真實項目中一邊實踐，一邊總結經驗。在這個以經驗為核心競爭力的行業，你需要的是真實的實習機會。經過一年或者幾年的經驗積累，你的工作成果終于可以被公司使用到產品中了，你可以在這個行業領工資了，你就成了可以為這個行業貢獻力量的人。雖然大家還是被稱為“碼農”，不過“碼農”何嘗不是社會上的年輕人最陽光的、正義的、自信的稱謂呢？反正我挺喜歡，你呢？
作 者
2020 年10 月于北京 |
內容簡介：SoC 作為軟硬件一體化集成程度最高的IT 技術表達方式，是保護設計者知識產權的最完美介
質。隨著SoC 設計技術的普及和芯片制造成本的不斷降低，SoC 成為每一個IT 公司的標配。SoC
設計其實不是一件神秘的事情，有明確的方法可以遵循。本書詳細介紹了SoC 全流程技術，從概念
到需求分析，即從總體設計到模塊分割，從詳細設計到仿真驗證，從生產到封測，從硬件集成到系
統集成，從驗收測試到第二輪迭代的完整過程。
本書不僅適合初次接觸芯片設計的人員，也適合對于芯片或機器人設計有一定了解的開發設計
人員及架構師。 |
目錄：第1章SoC及AI芯片行業分析..........1
1.1背景分析..............1
1.2AI芯片產業分析...........3
1.2.1AI芯片研發現狀分析..........3
1.2.2機器人端的研發現狀.........4
1.2.3云端的研發現狀...........5
1.3機器人研發背景分析..........6
1.3.1工業機器人...........6
1.3.2特殊環境下作業機器人.........6
1.3.3面向大眾的服務機器人.........7
第2章警用機器人需求定義..........9
2.1為什么是警用機器人..........9
2.1.1機器人組裝將會日益簡單.........9
2.1.2機器人的故障率將居高不下.........10
2.1.3機器人故障將造成嚴重危害.........11
2.2我們的定位............11
2.2.1技術方案確定...........11
2.2.2適應場景分析...........12
2.2.3功能需求定義...........12
第3章警用機器人的總體架構..........14
3.1警用機器人的總體架構設計..........14
3.1.1系統組成設計...........14
3.1.2運行流程設計...........15
3.2“觀察者”子系統總體架構設計........16
3.2.1飛行的技術選型...........16
3.2.2懸掛纜繩的技術選型.........18
3.2.3折疊的技術選型...........19
3.2.4通信的技術選型...........19
3.2.5續航能力的技術選型.........20
3.3“摧毀者”子系統總體架構設計........21
3.3.1背景技術介紹...........21
3.3.2吸附方法的技術選型.........22
3.3.3吸附探測的技術選型.........25
3.3.4爬行方法的技術選型.........25
3.3.5摧毀方法的技術選型.........27
第4章警用機器人SoC總體設計.........28
4.1SoC總體流程............28
4.1.1SoC芯片設計整體流程.........28
4.1.2數字芯片設計流程.........29
4.1.3模擬芯片設計流程.........31
4.2系統組流程............33
4.2.1需求分析...........33
4.2.2架構設計...........34
4.3工藝設計............35
4.4封裝設計............36
第5章需求分析............38
5.1功能需求............38
5.2Pin需求..............39
第6章數字設計—結構設計..........40
6.1芯片架構原理............40
6.1.1芯片構成原理介紹.........40
6.1.2CPU.............41
6.1.3Bus.............42
6.1.4核心外設...........43
6.2掌握設計方法............43
6.2.1建模工具UML...........44
6.2.2設計工具...........45
6.3設計總體結構............47
第7章數字設計—概要設計..........48
7.1CPU設計.............48
7.1.1CPU內部設計..........48
7.1.2CPU引腳接口..........49
7.1.3Register接口...........50
7.2Bus設計.............50
7.2.1AHB總線設計..........51
7.2.2APB總線設計..........52
7.3MemoryController器件設計..........53
7.3.1電路原理設計...........53
7.3.2引腳接口設計...........54
7.3.3Register接口...........55
7.4Clock器件設計............56
7.4.1電路原理設計...........56
7.4.2引腳接口...........57
7.4.3Register接口...........57
7.5InterruptController設計..........57
7.5.1電路原理設計...........57
7.5.2引腳接口...........58
7.5.3Register接口...........59
7.6InternalMemory器件設計..........59
7.6.1電路原理設計...........59
7.6.2引腳接口...........60
7.6.3Register接口...........60
7.7DMA器件設計............60
7.7.1電路原理設計...........60
7.7.2引腳接口...........61
7.7.3Register接口...........62
7.8USBController器件設計..........64
7.8.1電路原理設計...........64
7.8.2引腳接口...........64
7.8.3Register接口...........65
7.9GPIO器件設計............66
7.9.1電路原理設計...........66
7.9.2引腳接口...........67
7.9.3Register接口...........67
7.10FIFO器件設計............67
7.10.1電路原理設計...........67
7.10.2引腳接口...........68
7.10.3Register接口...........68
第8章數字設計—AI協處理器設計.........69
8.1AI協處理器工作原理...........69
8.1.1AI綜合打分法..........69
8.1.2AI的適用范圍..........74
8.2AI的主要算法性能分析...........75
8.3AI芯片的架構設計...........78
8.4AI芯片的使用步驟是先訓練再使用.......80
8.5警用機器人為何使用AI芯片..........81
第9章數字設計—詳細設計..........82
9.1編程語言............82
9.1.1芯片語言的基本概念.........82
9.1.2芯片語言的基本結構.........84
9.1.3設計原理...........85
9.2設計方法舉例............86
第10章數字設計—單元驗證..........87
10.1單一部件的時序分析..........87
10.1.1時序分析方法...........87
10.1.2實驗波形...........87
10.2單元測試的主要檢查項..........88
10.3多部件的集成驗證..........88
10.3.1拓撲分析...........88
10.3.2接口驗證...........89
10.4地址映射............91
10.5系統仿真語言............91
10.5.1SystemC語言介紹.........91
10.5.2SystemC仿真工具.........92
10.6SystemC仿真實例..........93
10.6.1劃分模塊...........93
10.6.2行為定義...........94
10.7SystemC仿真結論..........95
第11章模擬設計—概要設計..........96
11.1PWM器件設計............96
11.1.1電路原理設計...........96
11.1.2引腳接口...........98
11.1.3Register接口...........99
11.2AD/DA器件設計...........99
11.2.1ADC電路原理設計..........99
11.2.2DAC電路原理設計..........101
11.2.3引腳接口...........103
11.2.4Register接口...........103
11.3加速度計器件設計..........103
11.3.1加速度測量原理.........103
11.3.2電路原理設計...........105
11.3.3引腳接口...........106
11.3.4Register接口...........107
第12章模擬設計—詳細設計和單元測試......108
12.1編程語言............108
12.1.1使用VHDL-AMS編程........108
12.1.2使用Verilog-AMS編程.........110
12.2電路仿真............110
12.2.1仿真工具...........110
12.2.2測試向量...........112
12.2.3SPICE仿真...........114
第13章模擬設計—集成驗證和系統驗證......116
13.1噪聲來源分析............116
13.1.1低頻噪聲...........116
13.1.2半導體器件產生的散粒噪聲.......117
13.1.3高頻熱噪聲...........117
13.1.4電路板上電磁元件的干擾.........117
13.1.5晶體管的噪聲...........118
13.1.6電阻器的噪聲...........118
13.1.7集成電路的噪聲.........118
13.2數字電路帶來的電源噪聲分析........119
13.2.1電源線上的噪聲.........119
13.2.2地線上的噪聲...........119
13.3模擬電路噪聲分析..........120
13.4功耗分析............121
第14章后端設計............123
14.1后端設計工具............123
14.1.1SynopsysDesignCompiler邏輯綜合工具.....123
14.1.2Astro自動布局布線工具.........125
14.2怎樣把設計變成芯片..........127
14.2.1布局分區...........127
14.2.2驗證的具體方法.........129
14.2.3生產工藝...........132
14.2.4封裝工藝...........139
14.2.5生產驗證...........140
14.3實物驗證............142
14.4成本估算............142
第15章警用機器人的硬件集成........144
15.1通過3D打印設計連接結構.........144
15.1.13D打印設備...........144
15.1.2打印機身和機翼.........145
15.1.3打印爬行腳...........145
15.1.4打印其他組件...........146
15.2設計PCB.............146
15.2.1總體設計...........146
15.2.2最小系統設計...........147
15.2.3啟動和復位電路設計.........148
15.2.4供電電路設計...........148
15.2.5充電電路設計...........149
15.2.6姿態控制電路設計.........149
15.2.7電機驅動電路設計.........149
15.3連接與組裝............150
15.3.1安裝發動機...........150
15.3.2安裝螺旋槳...........151
15.3.3安裝攝像頭和云臺.........152
15.3.4安裝爬行腳...........152
15.3.5安裝摧毀頭...........153
第16章警用機器人的軟件集成........154
16.1操作系統選型............154
16.1.1Arduino操作系統.........154
16.1.2OpenPilot操作系統..........155
16.2驅動程序設計............156
16.2.1驅動程序設計原理.........156
16.2.2加速度傳感器驅動程序設計.......157
16.2.3陀螺儀驅動程序設計.........161
16.2.4AI協處理器驅動程序設計........163
16.3“觀察者”應用程序設計..........165
16.3.1整體架構...........165
16.3.2初始化...........166
16.3.3主循環—100Hz循環.........167
16.3.4主循環—50Hz循環.........168
16.3.5主循環—10Hz循環.........169
16.4“摧毀者”應用程序設計..........170
16.4.1整體架構...........170
16.4.2命令接收模塊設計.........171
16.4.3吸附模塊設計...........171
16.4.4爬行模塊設計...........171
16.4.5執行模塊設計...........172
第17章警用機器人的AI訓練..........173
17.1收集自動校準圖像樣本..........173
17.1.1樣本收集...........173
17.1.2樣本標注...........174
17.2利用云端資源進行AI訓練..........174
17.2.1TensorFlow簡介.........174
17.2.2安裝CUDA...........175
17.2.3安裝CUDNN..........175
17.2.4安裝virtualenv并下載TensorFlow文件......176
17.2.5安裝Bazel編譯器..........176
17.2.6TensorFlow編譯.........177
17.2.7測試.............178
17.2.8利用TensorFlow訓練圖像分類的模型......178
17.3把AI訓練結果導入“觀察者”芯片上......180
第18章警用機器人的全系統測試.........181
18.1飛行能力測試............181
18.1.1測試目的...........181
18.1.2測試方法...........181
18.1.3測試結論...........183
18.2爬行能力測試............183
18.2.1測試目的...........183
18.2.2測試方法...........183
18.2.3測試結論...........184
18.3吸附能力測試............185
18.3.1測試目的...........185
18.3.2測試方法...........185
18.3.3測試結論...........186
18.4實施能力測試............186
18.4.1測試目的...........186
18.4.2測試方法...........187
18.4.3測試結論...........187
18.5觀測能力測試............188
18.5.1測試目的...........188
18.5.2測試方法...........188
18.5.3測試結論...........189
18.6各部件耗電測試............189
18.6.1測試目的...........189
18.6.2測試方法...........189
18.6.3測試結論...........190
18.7穩定性測試............191
18.7.1測試目的...........191
18.7.2測試方法...........191
18.7.3測試結論...........192
第19章警用機器人的商業模式設計.........193
19.1市場規模分析............193
19.2投資需求分析............194
19.3商業模式策劃............194
第20章下一步研究：AI總線技術........195
20.1AI總線技術是產業發展的趨勢.........195
20.1.1為什么要做AI總線.........195
20.1.2AI總線的優勢..........196
20.2AI總線對產業界的影響.........196
20.2.1AI總線的市場..........196
20.2.2AI總線的作用..........196
20.2.3AI總線是否會與現有技術、廠商發生沖突....197
20.2.4AI總線對產業鏈的影響........197
20.3AI總線的核心技術...........197
20.3.1總線的仲裁技術.........197
20.3.2設備的自我注冊技術.........198
20.3.3設備間的傳輸技術.........198
附錄A..............199
A.1存儲控制器設計完整代碼.........199
A.2ADC設計完整代碼..........229
A.3AI訓練設計完整代碼..........247
附錄B相關設計資源...........257 |
| 序： |
