书籍详情
SOC设计原理与实战：轻松设计机器人
作者：刘建军 著
出版社：清华大学出版社
出版时间：2021-01-01
ISBN：9787302563174
定价：¥68.00
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内容简介
SoC 作为软硬件一体化集成程度较高的IT 技术表达方式，是保护设计者知识产权的完美介质。随着SoC 设计技术的普及和芯片制造成本的不断降低，SoC 成为每一个IT 公司的标配。SoC设计其实不是一件神秘的事情，有明确的方法可以遵循。本书详细介绍了SoC 全流程技术，从概念到需求分析，即从总体设计到模块分割，从详细设计到仿真验证，从生产到封测，从硬件集成到系统集成，从验收测试到第二轮迭代的完整过程。 本书不仅适合初次接触芯片设计的人员，也适合对于芯片或机器人设计有一定了解的开发设计人员及架构师。
作者简介
北京大学硕士。曾在华为担任基站设计研发经理，在互芯担任首席架构师，在邦讯担任CTO，现在创业中。从事通信行业20多年，一直在企业负责研发工作。 曾在美资芯片公司担任首席架构师多年，主持设计了多款手机基带芯片。为芯片行业培养了大量优秀的设计师，他们目前活跃在华为、海思、紫光晨锐等著名芯片公司。本人负责设计的芯片依旧在市场广泛销售，出货量已经超过10亿片。创业期间，本人设计并制造全球zui小的微型基站，为国内著名通信企业并制造了5G原型基站。作者同时还是“海淀英才”称号获得者，屡次获得国家标准先进工作者称号。
目录
第1 章 SoC 及AI 芯片行业分析
1.1 背景分析
1.2 AI 芯片产业分析
1.2.1 AI 芯片研发现状分析
1.2.2 机器人端的研发现状.
1.2.3 云端的研发现状
1.3 机器人研发背景分析
1.3.1 工业机器人
1.3.2 特殊环境下作业机器人.
1.3.3 面向大众的服务机器人.
第2 章 警用机器人需求定义
2.1 为什么是警用机器人
2.1.1 机器人组装将会日益简单
2.1.2 机器人的故障率将居高不下
2.1.3 机器人故障将造成严重危害
2.2 我们的定位
2.2.1 技术方案确定
2.2.2 适应场景分析
2.2.3 功能需求定义
第3 章 警用机器人的总体架构
3.1 警用机器人的总体架构设计
3.1.1 系统组成设计
3.1.2 运行流程设计
3.2 “观察者”子系统总体架构设计
3.2.1 飞行的技术选型
3.2.2 悬挂缆绳的技术选型
3.2.3 折叠的技术选型
3.2.4 通信的技术选型
3.2.5 续航能力的技术选型
3.3 “摧毁者”子系统总体架构设计
3.3.1 背景技术介绍
3.3.2 吸附方法的技术选型
3.3.3 吸附探测的技术选型
3.3.4 爬行方法的技术选型
3.3.5 摧毁方法的技术选型
第4 章 警用机器人SoC 总体设计
4.1 SoC 总体流程
4.1.1 SoC 芯片设计整体流程
4.1.2 数字芯片设计流程
4.1.3 模拟芯片设计流程
4.2 系统组流程
4.2.1 需求分析
4.2.2 架构设计
4.3 工艺设计
4.4 封装设计
第5 章 需求分析
5.1 功能需求
5.2 Pin 需求
第6 章 数字设计—结构设计
6.1 芯片架构原理
6.1.1 芯片构成原理介绍
6.1.2 CPU.
6.1.3 Bus
6.1.4 核心外设
6.2 掌握设计方法
6.2.1 建模工具UML
6.2.2 设计工具
6.3 设计总体结构
第7 章 数字设计—概要设计
7.1 CPU 设计
7.1.1 CPU 内部设计.
7.1.2 CPU 引脚接口.
7.1.3 Register 接口
7.2 Bus 设计
7.2.1 AHB 总线设计.
7.2.2 APB 总线设计.
7.3 Memory Controller 器件设计
7.3.1 电路原理设计
7.3.2 引脚接口设计
7.3.3 Register 接口
7.4 Clock 器件设计.
7.4.1 电路原理设计
7.4.2 引脚接口
7.4.3 Register 接口
7.5 Interrupt Controller 设计.
7.5.1 电路原理设计
7.5.2 引脚接口
7.5.3 Register 接口
7.6 Internal Memory 器件设计
7.6.1 电路原理设计
7.6.2 引脚接口
7.6.3 Register 接口
7.7 DMA 器件设计
7.7.1 电路原理设计
7.7.2 引脚接口
7.7.3 Register 接口
7.8 USB Controller 器件设计
7.8.1 电路原理设计
7.8.2 引脚接口
7.8.3 Register 接口
7.9 GPIO 器件设计
7.9.1 电路原理设计
7.9.2 引脚接口
7.9.3 Register 接口
7.10 FIFO 器件设计
7.10.1 电路原理设计
7.10.2 引脚接口
7.10.3 Register 接口
第8 章 数字设计—AI 协处理器设计
8.1 AI 协处理器工作原理
8.1.1 AI 综合打分法.
8.1.2 AI 的适用范围.
8.2 AI 的主要算法性能分析
8.3 AI 芯片的架构设计
8.4 AI 芯片的使用步骤是先训练再使用
8.5 警用机器人为何使用AI 芯片
第9 章 数字设计—详细设计
9.1 编程语言
9.1.1 芯片语言的基本概念
9.1.2 芯片语言的基本结构
9.1.3 设计原理
9.2 设计方法举例
第10 章 数字设计—单元验证
10.1 单一部件的时序分析.
10.1.1 时序分析方法
10.1.2 实验波形
10.2 单元测试的主要检查项
10.3 多部件的集成验证.
10.3.1 拓扑分析
10.3.2 接口验证
10.4 地址映射
10.5 系统仿真语言
10.5.1 System C 语言介绍
10.5.2 System C 仿真工具
10.6 System C 仿真实例.
10.6.1 划分模块
10.6.2 行为定义
10.7 System C 仿真结论.
第11 章 模拟设计—概要设计
11.1 PWM 器件设计
11.1.1 电路原理设计
11.1.2 引脚接口
11.1.3 Register 接口
11.2 AD/DA 器件设计
11.2.1 ADC 电路原理设计
11.2.2 DAC 电路原理设计
11.2.3 引脚接口
11.2.4 Register 接口
11.3 加速度计器件设计
11.3.1 加速度测量原理
11.3.2 电路原理设计
11.3.3 引脚接口
11.3.4 Register 接口
第12 章 模拟设计—详细设计和单元测试
12.1 编程语言
12.1.1 使用VHDL-AMS 编程
12.1.2 使用Verilog-AMS 编程
12.2 电路仿真
12.2.1 仿真工具
12.2.2 测试向量
12.2.3 SPICE 仿真
第13 章 模拟设计—集成验证和系统验证
13.1 噪声来源分析
13.1.1 低频噪声
13.1.2 半导体器件产生的散粒噪声
13.1.3 高频热噪声
13.1.4 电路板上电磁元件的干扰
13.1.5 晶体管的噪声
13.1.6 电阻器的噪声
13.1.7 集成电路的噪声
13.2 数字电路带来的电源噪声分析.
13.2.1 电源线上的噪声
13.2.2 地线上的噪声
13.3 模拟电路噪声分析
13.4 功耗分析
第14 章 后端设计
14.1 后端设计工具
14.1.1 Synopsys Design Compiler 逻辑综合工具
14.1.2 Astro 自动布局布线工具
14.2 怎样把设计变成芯片
14.2.1 布局分区
14.2.2 验证的具体方法
14.2.3 生产工艺
14.2.4 封装工艺
14.2.5 生产验证
14.3 实物验证
14.4 成本估算
第15 章 警用机器人的硬件集成
15.1 通过3D 打印设计连接结构
15.1.1 3D 打印设备
15.1.2 打印机身和机翼
15.1.3 打印爬行脚
15.1.4 打印其他组件
15.2 设计PCB.
15.2.1 总体设计
15.2.2 最小系统设计
15.2.3 启动和复位电路设计
15.2.4 供电电路设计
15.2.5 充电电路设计
15.2.6 姿态控制电路设计
15.2.7 电机驱动电路设计
15.3 连接与组装
15.3.1 安装发动机
15.3.2 安装螺旋桨
15.3.3 安装摄像头和云台
15.3.4 安装爬行脚
15.3.5 安装摧毁头
第16 章 警用机器人的软件集成
16.1 操作系统选型
16.1.1 Arduino 操作系统
16.1.2 OpenPilot 操作系统
16.2 驱动程序设计
16.2.1 驱动程序设计原理
16.2.2 加速度传感器驱动程序设计
16.2.3 陀螺仪驱动程序设计
16.2.4 AI 协处理器驱动程序设计
16.3 “观察者”应用程序设计
16.3.1 整体架构
16.3.2 初始化.
16.3.3 主循环—100 Hz 循环
16.3.4 主循环—50 Hz 循环
16.3.5 主循环—10 Hz 循环
16.4 “摧毁者”应用程序设计
16.4.1 整体架构
16.4.2 命令接收模块设计
16.4.3 吸附模块设计
16.4.4 爬行模块设计
16.4.5 执行模块设计
第17 章 警用机器人的AI 训练
17.1 收集自动校准图像样本
17.1.1 样本收集
17.1.2 样本标注
17.2 利用云端资源进行AI 训练
17.2.1 TensorFlow 简介
17.2.2 安装CUDA
17.2.3 安装CUDNN
17.2.4 安装virtualenv 并下载TensorFlow 文件
17.2.5 安装Bazel 编译器
17.2.6 TensorFlow 编译
17.2.7 测试.
17.2.8 利用TensorFlow 训练图像分类的模型
17.3 把AI 训练结果导入“观察者”芯片上
第18 章 警用机器人的全系统测试
18.1 飞行能力测试
18.1.1 测试目的
18.1.2 测试方法
18.1.3 测试结论
18.2 爬行能力测试
18.2.1 测试目的
18.2.2 测试方法
18.2.3 测试结论
18.3 吸附能力测试
18.3.1 测试目的
18.3.2 测试方法
18.3.3 测试结论
18.4 实施能力测试
18.4.1 测试目的
18.4.2 测试方法
18.4.3 测试结论
18.5 观测能力测试
18.5.1 测试目的
18.5.2 测试方法
18.5.3 测试结论
18.6 各部件耗电测试
18.6.1 测试目的
18.6.2 测试方法
18.6.3 测试结论
18.7 稳定性测试
18.7.1 测试目的
18.7.2 测试方法
18.7.3 测试结论
第19 章 警用机器人的商业模式设计
19.1 市场规模分析
19.2 投资需求分析
19.3 商业模式策划
第20 章 下一步研究：AI 总线技术.
20.1 AI 总线技术是产业发展的趋势
20.1.1 为什么要做AI 总线
20.1.2 AI 总线的优势
20.2 AI 总线对产业界的影响
20.2.1 AI 总线的市场
20.2.2 AI 总线的作用
20.2.3 AI 总线是否会与现有技术、厂商发生冲突.7
20.2.4 AI 总线对产业链的影响.
20.3 AI 总线的核心技术
20.3.1 总线的仲裁技术
20.3.2 设备的自我注册技术
20.3.3 设备间的传输技术
附录A
A.1 存储控制器设计完整代码
A.2 ADC 设计完整代码
A.3 AI 训练设计完整代码
附录B 相关设计资源
1.1 背景分析
1.2 AI 芯片产业分析
1.2.1 AI 芯片研发现状分析
1.2.2 机器人端的研发现状.
1.2.3 云端的研发现状
1.3 机器人研发背景分析
1.3.1 工业机器人
1.3.2 特殊环境下作业机器人.
1.3.3 面向大众的服务机器人.
第2 章 警用机器人需求定义
2.1 为什么是警用机器人
2.1.1 机器人组装将会日益简单
2.1.2 机器人的故障率将居高不下
2.1.3 机器人故障将造成严重危害
2.2 我们的定位
2.2.1 技术方案确定
2.2.2 适应场景分析
2.2.3 功能需求定义
第3 章 警用机器人的总体架构
3.1 警用机器人的总体架构设计
3.1.1 系统组成设计
3.1.2 运行流程设计
3.2 “观察者”子系统总体架构设计
3.2.1 飞行的技术选型
3.2.2 悬挂缆绳的技术选型
3.2.3 折叠的技术选型
3.2.4 通信的技术选型
3.2.5 续航能力的技术选型
3.3 “摧毁者”子系统总体架构设计
3.3.1 背景技术介绍
3.3.2 吸附方法的技术选型
3.3.3 吸附探测的技术选型
3.3.4 爬行方法的技术选型
3.3.5 摧毁方法的技术选型
第4 章 警用机器人SoC 总体设计
4.1 SoC 总体流程
4.1.1 SoC 芯片设计整体流程
4.1.2 数字芯片设计流程
4.1.3 模拟芯片设计流程
4.2 系统组流程
4.2.1 需求分析
4.2.2 架构设计
4.3 工艺设计
4.4 封装设计
第5 章 需求分析
5.1 功能需求
5.2 Pin 需求
第6 章 数字设计—结构设计
6.1 芯片架构原理
6.1.1 芯片构成原理介绍
6.1.2 CPU.
6.1.3 Bus
6.1.4 核心外设
6.2 掌握设计方法
6.2.1 建模工具UML
6.2.2 设计工具
6.3 设计总体结构
第7 章 数字设计—概要设计
7.1 CPU 设计
7.1.1 CPU 内部设计.
7.1.2 CPU 引脚接口.
7.1.3 Register 接口
7.2 Bus 设计
7.2.1 AHB 总线设计.
7.2.2 APB 总线设计.
7.3 Memory Controller 器件设计
7.3.1 电路原理设计
7.3.2 引脚接口设计
7.3.3 Register 接口
7.4 Clock 器件设计.
7.4.1 电路原理设计
7.4.2 引脚接口
7.4.3 Register 接口
7.5 Interrupt Controller 设计.
7.5.1 电路原理设计
7.5.2 引脚接口
7.5.3 Register 接口
7.6 Internal Memory 器件设计
7.6.1 电路原理设计
7.6.2 引脚接口
7.6.3 Register 接口
7.7 DMA 器件设计
7.7.1 电路原理设计
7.7.2 引脚接口
7.7.3 Register 接口
7.8 USB Controller 器件设计
7.8.1 电路原理设计
7.8.2 引脚接口
7.8.3 Register 接口
7.9 GPIO 器件设计
7.9.1 电路原理设计
7.9.2 引脚接口
7.9.3 Register 接口
7.10 FIFO 器件设计
7.10.1 电路原理设计
7.10.2 引脚接口
7.10.3 Register 接口
第8 章 数字设计—AI 协处理器设计
8.1 AI 协处理器工作原理
8.1.1 AI 综合打分法.
8.1.2 AI 的适用范围.
8.2 AI 的主要算法性能分析
8.3 AI 芯片的架构设计
8.4 AI 芯片的使用步骤是先训练再使用
8.5 警用机器人为何使用AI 芯片
第9 章 数字设计—详细设计
9.1 编程语言
9.1.1 芯片语言的基本概念
9.1.2 芯片语言的基本结构
9.1.3 设计原理
9.2 设计方法举例
第10 章 数字设计—单元验证
10.1 单一部件的时序分析.
10.1.1 时序分析方法
10.1.2 实验波形
10.2 单元测试的主要检查项
10.3 多部件的集成验证.
10.3.1 拓扑分析
10.3.2 接口验证
10.4 地址映射
10.5 系统仿真语言
10.5.1 System C 语言介绍
10.5.2 System C 仿真工具
10.6 System C 仿真实例.
10.6.1 划分模块
10.6.2 行为定义
10.7 System C 仿真结论.
第11 章 模拟设计—概要设计
11.1 PWM 器件设计
11.1.1 电路原理设计
11.1.2 引脚接口
11.1.3 Register 接口
11.2 AD/DA 器件设计
11.2.1 ADC 电路原理设计
11.2.2 DAC 电路原理设计
11.2.3 引脚接口
11.2.4 Register 接口
11.3 加速度计器件设计
11.3.1 加速度测量原理
11.3.2 电路原理设计
11.3.3 引脚接口
11.3.4 Register 接口
第12 章 模拟设计—详细设计和单元测试
12.1 编程语言
12.1.1 使用VHDL-AMS 编程
12.1.2 使用Verilog-AMS 编程
12.2 电路仿真
12.2.1 仿真工具
12.2.2 测试向量
12.2.3 SPICE 仿真
第13 章 模拟设计—集成验证和系统验证
13.1 噪声来源分析
13.1.1 低频噪声
13.1.2 半导体器件产生的散粒噪声
13.1.3 高频热噪声
13.1.4 电路板上电磁元件的干扰
13.1.5 晶体管的噪声
13.1.6 电阻器的噪声
13.1.7 集成电路的噪声
13.2 数字电路带来的电源噪声分析.
13.2.1 电源线上的噪声
13.2.2 地线上的噪声
13.3 模拟电路噪声分析
13.4 功耗分析
第14 章 后端设计
14.1 后端设计工具
14.1.1 Synopsys Design Compiler 逻辑综合工具
14.1.2 Astro 自动布局布线工具
14.2 怎样把设计变成芯片
14.2.1 布局分区
14.2.2 验证的具体方法
14.2.3 生产工艺
14.2.4 封装工艺
14.2.5 生产验证
14.3 实物验证
14.4 成本估算
第15 章 警用机器人的硬件集成
15.1 通过3D 打印设计连接结构
15.1.1 3D 打印设备
15.1.2 打印机身和机翼
15.1.3 打印爬行脚
15.1.4 打印其他组件
15.2 设计PCB.
15.2.1 总体设计
15.2.2 最小系统设计
15.2.3 启动和复位电路设计
15.2.4 供电电路设计
15.2.5 充电电路设计
15.2.6 姿态控制电路设计
15.2.7 电机驱动电路设计
15.3 连接与组装
15.3.1 安装发动机
15.3.2 安装螺旋桨
15.3.3 安装摄像头和云台
15.3.4 安装爬行脚
15.3.5 安装摧毁头
第16 章 警用机器人的软件集成
16.1 操作系统选型
16.1.1 Arduino 操作系统
16.1.2 OpenPilot 操作系统
16.2 驱动程序设计
16.2.1 驱动程序设计原理
16.2.2 加速度传感器驱动程序设计
16.2.3 陀螺仪驱动程序设计
16.2.4 AI 协处理器驱动程序设计
16.3 “观察者”应用程序设计
16.3.1 整体架构
16.3.2 初始化.
16.3.3 主循环—100 Hz 循环
16.3.4 主循环—50 Hz 循环
16.3.5 主循环—10 Hz 循环
16.4 “摧毁者”应用程序设计
16.4.1 整体架构
16.4.2 命令接收模块设计
16.4.3 吸附模块设计
16.4.4 爬行模块设计
16.4.5 执行模块设计
第17 章 警用机器人的AI 训练
17.1 收集自动校准图像样本
17.1.1 样本收集
17.1.2 样本标注
17.2 利用云端资源进行AI 训练
17.2.1 TensorFlow 简介
17.2.2 安装CUDA
17.2.3 安装CUDNN
17.2.4 安装virtualenv 并下载TensorFlow 文件
17.2.5 安装Bazel 编译器
17.2.6 TensorFlow 编译
17.2.7 测试.
17.2.8 利用TensorFlow 训练图像分类的模型
17.3 把AI 训练结果导入“观察者”芯片上
第18 章 警用机器人的全系统测试
18.1 飞行能力测试
18.1.1 测试目的
18.1.2 测试方法
18.1.3 测试结论
18.2 爬行能力测试
18.2.1 测试目的
18.2.2 测试方法
18.2.3 测试结论
18.3 吸附能力测试
18.3.1 测试目的
18.3.2 测试方法
18.3.3 测试结论
18.4 实施能力测试
18.4.1 测试目的
18.4.2 测试方法
18.4.3 测试结论
18.5 观测能力测试
18.5.1 测试目的
18.5.2 测试方法
18.5.3 测试结论
18.6 各部件耗电测试
18.6.1 测试目的
18.6.2 测试方法
18.6.3 测试结论
18.7 稳定性测试
18.7.1 测试目的
18.7.2 测试方法
18.7.3 测试结论
第19 章 警用机器人的商业模式设计
19.1 市场规模分析
19.2 投资需求分析
19.3 商业模式策划
第20 章 下一步研究：AI 总线技术.
20.1 AI 总线技术是产业发展的趋势
20.1.1 为什么要做AI 总线
20.1.2 AI 总线的优势
20.2 AI 总线对产业界的影响
20.2.1 AI 总线的市场
20.2.2 AI 总线的作用
20.2.3 AI 总线是否会与现有技术、厂商发生冲突.7
20.2.4 AI 总线对产业链的影响.
20.3 AI 总线的核心技术
20.3.1 总线的仲裁技术
20.3.2 设备的自我注册技术
20.3.3 设备间的传输技术
附录A
A.1 存储控制器设计完整代码
A.2 ADC 设计完整代码
A.3 AI 训练设计完整代码
附录B 相关设计资源
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