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| 編輯推薦： |
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。
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| 內容簡介： |
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SoC 作为软硬件一体化集成程度*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。
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| 關於作者： |
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。
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| 目錄：
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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 ADDA 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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我从事SoC（片上系统）设计很多年，是行业内很多标杆事件的亲历者。目前，市面上的很多芯片都和我有着千丝万缕的关系。中国芯片行业刚兴起时，我在一家美资芯片公司负责整体系统分析和设计，领导着几百人的团队。十余年过去了，当年设计的芯片今天还在市场上继续销售，销量数以亿计。当年我们培养的研发人员，如今开枝散叶，成为各大芯片设计公司的绝对主力。
目前我从事的还是ICT 领域，芯片设计仅仅是其中的一个部分。虽然已经不再从事芯片设计具体工作，但每次和老朋友们聊天，他们都建议我把以前的成功经验写出来，传播给更多的人，也不枉积累了这么多年的技术和知识，同时也算是对社会尽一点点贡献。
从整体上来看SoC 设计行业，我认为它是一个类似于梨园的行业。这里面有很多详细的流程、不同的设计工具，是一个以经验为发展基础的行业。之所以划分那么多流程，设计那么多工具，都是因为之前有过惨痛的失败和教训，于是痛定思痛，总结出来这些工具或流程，以确保此类错误不再重犯。实质上，类似于对过去的设计生产流程打了一个补丁。SoC 设计行业就是由无数个补丁组成的，所以不具有主观设计的流程简洁性和过程精美感。我当年主持芯片设计时，就创造出了很多设计、验证工具，也添加到了公司的流程中。
SoC 设计于国至关重要，故此它需要大量从业人员。而这么一个补丁式的行业，人才培养起来还真不是一件太容易的事。对于新新人类，我倒是充满信心。只要你对SoC 设计行业充满兴趣，会计算机编程，掌握SoC 设计其实也不是一件多难的事。我一直坚持一个观点：只要是智力正常的人，都能够很好地掌握ICT 行业的任何技术。这个行业不需要特殊才能，之前你没有机会进入这个行业，不是你的才能不够，而是没有人给你这个机会。
我在本书中，以一个案例解析的方式，把整个SoC 设计行业涉及的环节、工具大致介绍了一遍，基本上勾勒出了整个行业需要掌握的所有技能。当然，作为个体，你负责的部分仅仅是其中的一个环节，不需要全部掌握。当你成长为公司高层，就需要掌握越来越多的环节，这样才能协调不同环节的工作。毕竟这是一个以经验为核心的行业，只有你的经验足够丰富，才会驾驭得越来越得心应手。
我也始终认为，对于新新人类而言，进入SoC 设计行业是一件很简单的事情：用3 个月看完这本书，你就有了基本概念，可以进入这个行业去承担一个实习项目了，然后在真实项目中一边实践，一边总结经验。在这个以经验为核心竞争力的行业，你需要的是真实的实习机会。经过一年或者几年的经验积累，你的工作成果终于可以被公司使用到产品中了，你可以在这个行业领工资了，你就成了可以为这个行业贡献力量的人。虽然大家还是被称为码农，不过码农何尝不是社会上的年轻人最阳光的、正义的、自信的称谓呢？反正我挺喜欢，你呢？
作 者
2020 年10 月于北京
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