图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书特色

　　1.学生能在最短时间了解并学会TEMI PADS电路板设计专业级能力认证题目，考取证照
　　2.配合学校内专题制作课程将设计之电路透过layout再借由雕刻机或蚀刻机制作成硬体电路。
　　3.本书除了做为认证考试用，考量实用性，增加PADS Logic及PADS Layout之功能介绍，加强使用者对PADS相关基础观念知识的建立，快速进入PCB电路板设计的领域。
　　4.将步骤流程做条列式说明，解题过程易懂；依照本书步骤练习，让您顺利通过认证。

　　本书内容适合给:
　　1.PADS 初学习者或已通过实用级认证之学生。
　　2.要考专业级认证之学生或社会人士。
　　3.学校专题硬体电路制作。
　　4.业界PADS 电路板设计之新进人员参考用书。

　　建议读者从第四章(第一阶段:零件编修创建->图框编辑设定1->电路图绘制->阶层电路绘制->文件输出)到第五章(第二阶段:绘制板框->零件佈局->电路板佈线->设计验证->电路铺铜->设计验证->文件输出)，依序练习。

嵌入式系统设计与实践：从概念到实物 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践性的视角，探索现代嵌入式系统从底层硬件到上层软件的完整设计与实现流程。我们聚焦于那些构成智能设备、物联网解决方案及工业控制核心的那些关键技术，而非特定EDA工具的使用规范。 --- 第一部分：嵌入式系统基础架构与微控制器选型 本部分将系统性地构建读者对现代嵌入式系统核心要素的理解。我们将超越简单的“芯片介绍”，深入探讨微控制器（MCU）的内在结构、工作原理及其在不同应用场景下的适用性分析。 第一章：嵌入式系统导论与发展趋势 定义与范畴界定： 明确嵌入式系统的核心特征——专用性、实时性与资源约束性。探讨其在消费电子、汽车电子、医疗设备及工业自动化中的演变轨迹。 体系结构剖析： 详细解析冯·诺依曼与哈佛结构在现代MCU中的混合应用。深入理解CPU（如Cortex-M系列）的核心流水线、中断处理机制和寄存器组管理。 主流微控制器家族对比： 不拘泥于单一平台，对比分析ARM Cortex-M系列（M0, M3, M4, M7）、RISC-V架构的特性与生态优势。重点讨论存储器（Flash、SRAM、EEPROM）的访问时序与保护机制。 第二章：硬件设计基础与信号完整性 本章侧重于系统层面的硬件设计思维，而非PCB布局细节。我们将关注如何构建一个稳定、可靠的系统级电路。 电源管理与去耦设计： 讲解LDO与开关电源（Buck/Boost）的选择依据。深入探讨高频去耦电容的选型、布局与等效电路模型（ESR/ESL）对系统噪声的影响。 时钟与复位电路设计： 分析晶振（Crystal Oscillator）的工作原理、负载电容的精确计算，以及如何设计一个具备良好抖动（Jitter）性能的时钟源。复位电路（上电复位、看门狗复位）的时序要求。 接口与通信协议的硬件实现： 系统性地讲解高速串行通信（如USB 2.0 PHY层、Ethernet MAC层）的物理层要求。重点分析RS-232/485、CAN总线在电气层面的驱动与保护设计，包括共模抑制和瞬态保护器件的应用。 信号完整性初步（SI）： 介绍传输线理论基础，讨论阻抗匹配的重要性。对于多层板而言，分析信号反射、串扰的来源及基本的抑制策略（如端接电阻）。 --- 第二部分：固件开发与底层驱动实现 软件是嵌入式系统的灵魂。本部分将引导读者掌握从汇编启动到操作系统调度的全流程固件开发技能。 第三章：汇编语言与启动代码 汇编基础回顾： 针对特定架构（如ARM Thumb-2）的指令集特性、寻址模式的深入理解。 启动序列（Boot Sequence）： 详细剖析MCU上电后，从复位向量到进入`main()`函数的完整路径。解读链接脚本（Linker Script）的作用，理解代码、数据、堆栈（Stack）在内存中的精确映射。 中断向量表与异常处理： 深入研究中断服务程序（ISR）的编写规范，包括上下文保存与恢复，以及处理嵌套中断的策略。 第四章：底层驱动程序的模块化开发 本章强调驱动开发的工程化实践，即如何编写可移植、可复用、易于调试的驱动代码。 GPIO、定时器与中断服务： 实现精确的硬件抽象层（HAL）。讨论如何使用DMA（直接内存访问）来卸载CPU对数据传输任务的负担，并给出DMA初始化与传输完成回调的范例。 存储器驱动设计： 针对外部Flash（如SPI NOR Flash）设计通用的读/写/擦除驱动。重点关注扇区擦除时间与数据写入的原子性保证。 串行通信协议栈实现： 不依赖库函数，从零开始实现UART、SPI、I2C协议的时序逻辑，并加入错误校验与超时机制。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）与并发编程 在复杂的嵌入式应用中，管理任务调度和资源竞争是核心挑战。本部分深入探讨RTOS的设计哲学与实际应用。 第五章：实时操作系统原理与任务管理 RTOS核心概念： 详细解析任务（Task）、上下文切换（Context Switching）、调度器（Scheduler）的工作机制。对比固定优先级、轮转调度与截止时间单调性（EDF）算法的优劣。 进程间通信（IPC）机制： 深入剖析信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）在防止竞态条件（Race Condition）中的作用，以及消息队列（Message Queue）在数据流传递中的高效性。 死锁与优先级反转： 分析嵌入式系统中常见的并发陷阱，并提供基于PrioInheritance协议的解决方案。 第六章：系统级调试与性能优化 内存管理： 探讨静态内存分配与动态内存分配（Heap）在嵌入式环境下的挑战。讲解内存泄漏检测与内存碎片化问题。 功耗优化策略： 介绍MCU的各种低功耗模式（Sleep, Deep Sleep, Standby）。讨论如何通过时钟门控和外设关闭策略，实现电池供电系统的长续航设计。 调试工具与技术： 重点介绍JTAG/SWD调试接口的原理，以及如何有效利用断点、观察点（Watchpoint）和实时追踪（Trace）功能进行复杂Bug的定位。 --- 第四部分：高级系统集成与应用实践 本部分将知识点提升至系统集成层面，关注如何构建一个具备网络连接和数据处理能力的复杂应用。 第七章：网络协议栈的嵌入式实现 TCP/IP基础： 简要回顾OSI七层模型在嵌入式网络设备中的映射。讲解ARP、ICMP、UDP的报文结构。 轻量级TCP/IP协议栈（如LwIP）： 探讨其内核结构，包括NetIF层、核心协议层与应用层接口。如何配置和移植协议栈以适应特定硬件。 物联网通信协议： 深入分析MQTT协议在资源受限设备上的应用场景、QoS等级的含义，以及如何安全地管理TLS/SSL连接的证书与会话。 第八章：嵌入式软件的测试、验证与健壮性设计 单元测试框架： 介绍如何在嵌入式环境下实施模块化单元测试（如使用Ceedling或类似框架）。 系统级集成测试： 讨论“硬件在环”（HiL）测试的基本概念，以及如何设计测试固件来验证驱动程序的鲁棒性。 错误恢复与容错设计： 讲解如何设计冗余机制（如双核看门狗），以及固件升级（OTA）的安全校验与回滚机制，确保系统在极端情况下的持续运行能力。 总结： 本书通过对底层硬件原理的深刻理解、对实时系统软件设计的工程化训练，旨在培养读者构建高可靠性、高性能嵌入式产品的综合能力，使读者能够独立设计、实现并调试复杂的机电一体化系统。

术科篇

第1章 术科重点导读
1-1 PADS 9.X 版系统架构
1-2 第一阶段
1-3 第二阶段

第2章 PADS Logic基本功能介绍
2-1 PADS Logic 电路绘制环境简介
2-2 基本功能操作
2-3 零件库介绍
2-4 设计工具功能介绍

第3章 PADS Layout基本功能介绍
3-1 PADS Layout 环境简介
3-2 基本功能操作
3-3 零件库介绍
3-4 设计工具功能介绍
3-5 比对ECO
3-6 CAM 管理

第4章 第一阶段解题-电路图绘制(含零件创建)
4-1 前置准备作业
4-2 启动系统PADS Logic
4-3 建立零件库环境
4-4 零件编修创建
4-5 电路图绘制
4-6 阶层式电路绘制
4-7 档案储存及文件输出
4-8 第一阶段快速检视

第5章 第二阶段解题-电路板佈线
5-1 启动系统PADS Layout
5-2 设定环境
5-3 绘制板框
5-4 载入Netlist 档案
5-5 零件佈局
5-6 电路佈线
5-7 电路铺铜
5-8 储存档案
5-9 生产文件制作
5-10 第二阶段快速检视

学科篇

第6章 电路板设计国际能力认证学科试题400题题库

附录
A 专业级电路板设计国际能力认证术科题目

推荐序

　　台湾嵌入式暨单晶片系统发展协会(TEMI)因应产业人才需求，于2012年正式推动【电路板设计国际能力认证】，应试人员累计至2015年已突破两千人次，并有170多位教师通过取得证照，目前已有多所技专院校系将本证照列入选修课程及对高中职学生进行推甄加分鼓励，由于本认证具备技术能力鑑别度，2011年正式获得104及1111两大人力银行正试採计，提供学生多一份就业管道的机会。

　　电路板设计国际能力认证自2012年正式获得中国大陆引进，级别分别有实用级与专业级，并在每年举办国际性认证竞赛，进行各国培训认证的交流外，也希望借此建立国际认证竞赛平台，使学生可以发挥出多元的创意。

　　“PADS 电路板设计专业级能力认证学术科”本书将以进阶的认证内容为主，介绍术科考照的流程，各阶段应注意事项及评分要点，并且有系统地整理出软体的操作及电路板设计的技巧，缩短学员学习的时间，更加了解考题的内容及增加通过的机会。

　　感谢明志科技大学电子系 林义楠教授及电机系 李智强先生致力于推广协会之认证，不辞辛劳投注时间训练学生授与技能，并将课程训练学生的心得编写成教材，提供教学经验给予有意愿报考或想进修之学员们参考使用，在此特别感谢南台科技大学 电子系 田子坤教授协助本书校搞，本人谨代表协会致上谢意。


作者序

　　电子电路板PCB 制作与设计产业，是我国电子工业的主流，举凡所有电气装置无不使用电路板，因此电路板的制作、设计与应用相关产业相当蓬勃，并有一定的人才需求。电路板设计佈局与制造技术，读者若能在学阶段，即能接触并通过证照的检定与考核，将可进一步结合产业与学界间的技术，并经由合格人才的认证，优先提供业界晋用，以缩短业界培训的时间，也提供学生多一种学有专精的技术，快速进入先进PCB电路板设计的职场为业界有用之人才。

　　PADS 电路板设计专业级国际能力认证可提供此一专门技术有力的检验标准，经由本书的指引，可跨入先进PCB 电路板设计的领域，并对电路板设计软体的操作与相关技术有更深入的了解。本书提供认证所需的PADS 9.X 软体基本操作说明，可快速引领进入电路图框编辑、电路图绘制、零件创建、阶层电路绘制、板框编修设计、PCB 零件放置及佈线、电路板铺铜、文件制作等操作技术，使读者能在最短时间了解并学会专业级认证之术科题目，并熟练认证检定的练习与学习，再者可进一步配合学校的专题制作课程，将所设计之电路经layout后，借由雕刻机或蚀刻机制作成实际的硬体电路基板。本书因编辑时间有限，疏漏不全或未尽理想之处尚请读者不吝指正。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在行业内摸爬滚打了数年，但一直觉得自己在PADS专业技能上有所欠缺的设计师。偶然得知《图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科》这本书，立刻引起了我的兴趣。我的需求是找到一本能够帮助我突破瓶颈，提升设计效率和质量的书。这本书的“专业级能力认证”这一点让我非常期待，因为它暗示着内容不会停留在基础教学，而是会触及到一些我们在日常工作中可能遇到的难题，并提供有效的解决方案。我尤其希望它能在“差分信号”、“高速信号”、“电源完整性”、“信号完整性”等方面提供更深入的讲解，并结合实际案例，展示如何在PADS中进行精确的计算和优化。很多时候，我们虽然知道原理，但在软件中如何高效准确地实现，却往往是一头雾水。如果这本书能够提供详细的“图解”步骤，并且有实际的PCB设计文件的参考，那将极大地帮助我理解和掌握这些高级技巧。此外，“学术科”的定位也让我对本书的严谨性有了信心，我希望它能解释一些设计决策背后的科学依据，而不仅仅是“怎么做”，更能让我明白“为什么这么做”。我相信，通过深入学习这本书，我能够更好地应对复杂的设计挑战，提高自己的设计水平，并在未来的职业生涯中更具竞争力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事硬件开发的老兵，我在不同时期使用过多种PCB设计软件。PADS一直是我工作中不可或缺的工具之一。我注意到《图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科》这本书，并对其内容颇感好奇。我的职业经历告诉我，任何一款EDA工具的精髓，都不在于其界面的美观或操作的便捷，而在于能否帮助设计师解决实际问题，并最终交付高质量的产品。这本书的“专业级能力认证”的字样，让我联想到它可能深入探讨PADS中一些不常被提及但至关重要的功能，例如更精细的布线约束管理、更智能的覆铜处理、以及更强大的后仿真分析集成。我期待书中能够提供一些关于如何优化设计流程，提高设计效率的实用技巧。比如，如何有效地利用PADS的参数化设计功能来快速修改和更新设计，如何处理大规模设计项目的版本控制，以及如何与其他工程团队（如结构、固件）进行更顺畅的协同工作。此外，“图解”的形式预示着书中会包含大量的实例和演示，这对于我这种需要不断学习和更新知识的工程师来说，是非常宝贵的。我希望书中能够提供一些针对特定行业（如通信、医疗、汽车）的典型设计案例，并深入分析这些案例中遇到的挑战和解决方案。最后，“学术科”的后缀，也让我相信这本书不会仅仅停留在“如何操作”的层面，而是会提供一些关于设计理论和方法论的深度探讨，帮助我们理解PADS在整个设计链条中的作用和价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子工程专业的学生，即将步入职业生涯，对于PCB设计领域充满了好奇和向往。在众多的软件和工具中，PADS以其强大的功能和广泛的应用，成为了我的学习重点。《图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科》这本书的标题就深深吸引了我。首先，“图解”意味着它会用大量图示来解释概念和操作，这对于我们学生来说，比纯文字的教程更容易理解和吸收。我特别希望这本书能够涵盖PADS软件的基本操作，从原理图的绘制、元器件库的建立，到PCB的布局、布线，再到DRC规则的设置和检查，能够有详尽的图文演示。其次，“专业级能力认证”的标签让我看到了这本书的价值所在。我希望它不仅仅是教会我如何使用软件，更能让我理解PCB设计的核心原理和方法论，为我将来通过相关的职业能力认证做好准备。我期待书中能够包含一些经典的PCB设计案例，并且能够深入讲解这些案例的设计思路和实现过程，让我能够从实践中学习。例如，如何设计一个高密度互连（HDI）PCB，如何进行多层板的布线策略，或者如何处理一些复杂的连接问题。最后，“学术科”的定位也让我对本书的严谨性有信心，我希望它能够提供一些关于PCB设计规范、标准以及一些行业内的最佳实践。

评分☆☆☆☆☆

作为一名渴望在PCB设计领域迈出坚实一步的初学者，我一直在寻找一本能够系统、深入地引导我掌握PADS专业级设计技能的教材。终于，我找到了这本《图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科》。虽然我尚未有机会深入阅读，但从它出版的定位和内容预告来看，我对此书充满了极大的期待。首先，我非常看重“图解”二字。对于一项需要精确操作和严谨逻辑的技能，生硬的文字描述往往难以令人信服，甚至会产生误导。而“图解”意味着本书将采用大量的流程图、截屏、实例演示等可视化手段，将复杂的设计步骤分解，让读者能够直观地理解每一个操作的意义和后果。这对于我这种偏向视觉化学习的人来说，无疑是福音。其次，它强调“专业级能力认证”，这说明本书的内容深度和广度都将达到一定的水准，能够帮助读者不仅理解理论，更能具备实际解决问题的能力，为日后的职业发展打下坚实基础。我希望这本书能够覆盖PADS从基础布局布线到高级技巧，例如差分信号处理、阻抗匹配、电源完整性等关键章节，并且能提供一些具有挑战性的案例分析，让我能够将所学知识融会贯通，真正达到“认证”的标准。最后，“学术科”的定位也预示着本书在理论深度上不会妥协，可能会涉及到一些EDA工具背后的原理，以及一些设计规范和标准的解读，这对于想要深入理解PCB设计本质的读者而言，是不可或缺的。我期待它能成为我PCB设计之路上的第一本“圣经”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深PCB工程师，我一直对市面上充斥着大量泛泛而谈的教程感到有些失望。然而，《图解PADS电路板设计专业级能力认证学术科》这本书的出现，似乎能填补这一空白。我一直认为，PCB设计是一门技术与艺术的结合，而PADS作为业界主流的EDA工具，其深度应用绝非一日之功。这本书以“图解”的形式呈现，预示着它会非常注重实践性和操作性，能够将复杂的概念转化为易于理解的可视化步骤。我特别关注的是其“专业级能力认证”的定位。这意味着本书的内容将是系统性的，能够覆盖从项目初始化到最终Gerber输出的完整流程，并且可能包含一些针对认证考试的知识点和技巧。我期待书中能够针对一些常见的设计误区进行剖析，并提供避免这些误区的实用建议。例如，在布局时如何考虑器件的热稳定性、在布线时如何优化信号路径以减少串扰和反射、在电源分配网络（PDN）设计中如何确保信号完整性等。我希望这本书能够提供一些高质量的案例研究，展示如何在实际项目中应用PADS的高级功能，例如层次化设计、自动布线器的高级设置、参数化设计等。而且，“学术科”的后缀也让我对本书的理论深度有所期待，或许能找到一些关于电磁兼容性（EMC）、射频（RF）设计在PADS中的应用等前沿内容。