从算法到电路：数字芯片算法的电路实现
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天津西青
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作者白栎旸 著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111760788
出版时间2024-08
装帧平装
开本16开
定价119元
货号1203375262
上书时间2024-10-23
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目录
目 录<br />序<br />前言<br />第1章 芯片算法与数字电路设计 1<br />1.1 芯片研发的流程 1<br />1.1.1 芯片公司的分类 1<br />1.1.2 芯片设计流程 2<br />1.2 芯片数字电路设计与算法的关系 4<br />1.2.1 预研阶段 4<br />1.2.2 系统架构确定阶段 5<br />1.2.3 实际电路设计阶段 5<br />1.3 芯片验证与算法的关系 6<br />1.3.1 普通验证 6<br />1.3.2 算法验证 6<br />1.4 算法工具和数字开发工具 7<br />1.5 数字开发工程师掌握算法知识的必要性 8<br />1.5.1 算法的具象化 8<br />1.5.2 算法的定点化 8<br />第2章 数字电路设计的算法基础 10<br />2.1 电路中有符号数的表示 10<br />2.1.1 无符号的信号对应的实体<br />电路 10<br />2.1.2 有符号的信号对应的实体<br />电路 11<br />2.1.3 补码罗盘 12<br />2.1.4 补码的优势 12<br />2.2 信号位宽 13<br />2.2.1 无符号整数信号的位宽 13<br />2.2.2 无符号浮点信号的位宽 13<br />2.2.3 有符号信号的位宽 14<br />2.2.4 特殊取值范围的位宽处理 14<br />2.2.5 MSB和LSB 14<br />2.2.6 信号的范围和精度 15<br />2.2.7 信号变化范围的确定 15<br />2.2.8 运算结果的位宽 16<br />2.3 溢出保护 19<br />2.3.1 什么是溢出 19<br />2.3.2 是否需要溢出保护 19<br />2.3.3 无符号信号的溢出保护 20<br />2.3.4 有符号信号的溢出保护 22<br />2.4 截位与四舍五入 24<br />2.4.1 截位的数学本质 24<br />2.4.2 四舍五入的设计方法 25<br />2.5 浮点数在电路中的定点化 27<br />2.6 signed声明和注意事项 28<br />2.7 从算法到RTL实现的转化流程 32<br />第3章 加法电路设计 33<br />3.1 实现加法器的方法 33<br />3.2 全加器的实现 34<br />3.3 超前进位加法器的实现 37<br />3.4 逻辑优化和面积对比 39<br />3.5 浮点数加法的电路实现 40<br />3.6 有符号数加法的电路实现 45<br />第4章 乘法电路设计 48<br />4.1 用综合器实现乘法电路 48<br />4.2 基于加法迭代的乘法电路 53<br />4.3 基于CORDIC的乘法电路 63<br />4.3.1 CORDIC原理 64<br />4.3.2 线性坐标系对CORDIC通式的简化 72<br />4.3.3 线性坐标系旋转模式下的CORDIC运算 73<br />4.3.4 算法建模 74<br />4.3.5 电路实现 80<br />4.4 不同实现方式的面积与性能<br />比较 85<br />4.5 浮点乘法的电路实现 85<br />4.6 有符号数乘法的电路实现 88<br />第5章 除法电路设计 91<br />5.1 用综合器实现除法电路 92<br />5.2 线性迭代除法电路 97<br />5.2.1 算法建模 97<br />5.2.2 电路实现 105<br />5.3 基于CORDIC的除法电路 112<br />5.3.1 线性坐标系向量模式下的CORDIC运算 112<br />5.3.2 算法建模 113<br />5.3.3 电路实现 120<br />5.4 不同实现方式的面积与性能<br />比较 123<br />5.5 复数除法电路 125<br />5.5.1 复数的原理和应用 125<br />5.5.2 复数除法方案 126<br />5.5.3 电路实现 127<br />第6章 常用数字信号处理电路<br />设计 131<br />6.1 基于CORDIC的正余弦波<br />发生器 131<br />6.1.1 圆坐标系对CORDIC通式的<br />简化 131<br />6.1.2 圆坐标系旋转模式下的<br />CORDIC运算 132<br />6.1.3 算法建模 133<br />6.1.4 电路实现 142<br />6.2 基于查表法的正余弦波<br />发生器 147<br />6.2.1 查表法的优缺点 147<br />6.2.2 查表数据的构造以及用脚本<br />生成Verilog格式的方法 148<br />6.2.3 查表法结构设计 151<br />6.2.4 查表法与CORDIC法的面积<br />对比 153<br />6.2.5 查表法对算法电路设计的<br />启示 154<br />6.3 反正切运算电路 155<br />6.3.1 圆坐标系向量模式下的<br />CORDIC运算 155<br />6.3.2 算法建模 156<br />6.3.3 电路实现 161<br />6.4 复数求模电路 162<br />6.4.1 算法原理 162<br />6.4.2 算法建模 163<br />6.4.3 电路实现 170<br />第7章 滤波器基础概念 174<br />7.1 频率和相位 174<br />7.2 信息的传递方式 178<br />7.3 带宽 183<br />7.4 滤波器的作用 185<br />7.5 滤波器的功能类型 186<br />7.6 滤波器关注的指标 186<br />7.7 滤波器的响应特性 188<br />7.8 滤波器的结构类型 190<br />7.9 FIR滤波器的结构 191<br />7.10 系统函数 193<br />7.11 一拍延迟对应的Z变换 194<br />7.12 在已知频域响应的前提下求<br />FIR的抽头系数 195<br />7.13 相移滤波和频谱奇对称 196<br />7.14 频谱复制情况下的抽头 201<br />7.15 使用频域扫描方式获取滤波器<br />抽头的应用场景 202<br />第8章 滤波器电路设计 203<br />8.1 低通滤波器 203<br />8.1.1 滤波器设计工具 203<br />8.1.2 设计命题说明 209<br />8.1.3 抽头个数和数值的确定 210<br />8.1.4 自动生成滤波器电路 213<br />8.1.5 手工编写滤波器电路 215<br />8.1.6 低通滤波器的验证 219<br />8.2 高通滤波器 223<br />8.2.1 抽头个数和数值的确定 223<br />8.2.2 电路实现与验证 224<br />第9章 ΣΔADC电路设计 226<br />9.1 ADC概述 226<br />9.1.1 ADC的本质 226<br />9.1.2 ADC的性能指标 227<br />9.1.3 ADC的参考电压 230<br />9.1.4 ADC的符号 232<br />9.2 ΣΔADC的组成 232<br />9.3 简单ΣΔ结构及其特征 233<br />9.4 复杂ΣΔ结构 239<br />9.4.1 高阶噪声滤波与一阶噪声<br />滤波的性能比较 239<br />9.4.2 Mash1-1-1结构 240<br />9.4.3 Mash2-1-1结构 241<br />9.4.4 ΣΔ结构的算法建模 243<br />9.5 抽取滤波器概述 249<br />9.6 题设 253<br />9.7 滤波器的性能指标 254<br />9.8 CIC滤波器 255<br />9.8.1 滤波器结构 255<br />9.8.2 算法建模 256<br />9.8.3 电路实现 259<br />9.9 CIC补偿滤波器 263<br />9.9.1 算法建模 263<br />9.9.2 电路实现 265<br />9.10 半带滤波器 268<br />9.10.1 算法建模 268<br />9.10.2 电路实现 272<br />9.11 用CSD方法进行抽头乘法<br />运算 279<br />9.12 抽取滤波的整体效果 279<br />第10章 锁相环小数倍分频器的电路<br />设计 286<br />10.1 锁相环的基本结构 286<br />10.2 对ΣΔ结构的改进 287<br />10.3 电路实现与验证 289<br />第11章 CRC校验电路设计 298<br />11.1 校验技术概述 298<br />11.2 CRC校验原理 300<br />11.3 常用的生成多项式 302<br />11.4 用MATLAB计算CRC校验<br />信息 303<br />11.5 CRC的电路实现 304<br />11.6 CRC电路实现与CRC原理 310<br />11.7 校准结果的验收 311<br />11.8 CRC的应用 313<br />第12章 IEEE754浮点运算单元的<br />设计 314<br />12.1 用数字硬件实现IEEE754浮点<br />运算的意义 314<br />12.2 IEEE754的协议格式 315<br />12.3 IEEE754表示法中的特例 316<br />12.3.1 表示0的方法 316<br />12.3.2 表示无穷大的方法 317<br />12.4 IEEE754浮点运算单元的<br />结构 317<br />12.5 IEEE754解析器的设计 319<br />12.6 加减法处理单元的设计 320<br />12.7 乘法处理单元的设计 327<br />12.8 除
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