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電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文

時(shí)間:2022-04-25 09:53:10

導(dǎo)語(yǔ):在電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:EDA技術(shù)下的電子設(shè)計(jì)論文

1EDA技術(shù)的概念

EDA技術(shù)的提出給整個(gè)電子設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)了巨大的沖擊,除了為行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的依靠,更成為電子設(shè)計(jì)的巨大潮流。當(dāng)前世界電子設(shè)計(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)對(duì)于EDA技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍,EDA技術(shù)的應(yīng)用方式和領(lǐng)域正得到不斷地開發(fā)和擴(kuò)展,在電子設(shè)計(jì)行業(yè)方興未艾的我國(guó)更應(yīng)該將EDA技術(shù)作為一個(gè)突破口,通過(guò)對(duì)EDA技術(shù)的應(yīng)用研究和功能拓展來(lái)提升電子設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量,使電子設(shè)計(jì)工作找到更為系統(tǒng)和科學(xué)的技術(shù)體系支撐,在普及和推廣EDA技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)向更深的層次和更廣的范圍發(fā)展。

2EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1EDA技術(shù)的應(yīng)用范圍廣

當(dāng)前電子設(shè)計(jì)中比較流行的編程方式是無(wú)線編程和在線編程,EDA技術(shù)可以很好地適應(yīng)電子設(shè)計(jì)發(fā)展的潮流,實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙編程,同時(shí)也會(huì)使編程具有更高的保密性。

2.2EDA技術(shù)的可靠性高

EDA技術(shù)可以有效克服電子設(shè)計(jì)中復(fù)位障礙和跑飛缺陷,并可以通過(guò)集成和壓縮將電子產(chǎn)品的各系統(tǒng)集成在同一個(gè)芯片之中,便于在電子設(shè)計(jì)中進(jìn)行管理,有利于實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的有效控制,大大提升了電子設(shè)計(jì)的可靠性。

2.3EDA技術(shù)的普適性好

EDA技術(shù)可以在電子設(shè)計(jì)的升級(jí)和創(chuàng)新環(huán)節(jié)中得到有效應(yīng)用,并能發(fā)揮出EDA技術(shù)獨(dú)有的容量大、速度快、效率高的特點(diǎn),這對(duì)于設(shè)計(jì)通信類電子產(chǎn)品來(lái)講無(wú)疑是具有根本性的優(yōu)勢(shì)。

2.4EDA技術(shù)的效率高

EDA技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行,通過(guò)多種模塊的功能化EDA技術(shù)可以加快電子設(shè)計(jì)中速度和效率的提升,實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)的超越,達(dá)到了電子設(shè)計(jì)工作對(duì)信息化和市場(chǎng)化的適應(yīng)。

3EDA技術(shù)的流程

3.1EDA技術(shù)的源程序

EDA技術(shù)通過(guò)EDA工具對(duì)需要編輯的圖形或文本加以編譯,形成規(guī)范的VHDL格式文件,這有利于邏輯綜合過(guò)程之前對(duì)編輯的控制,在形成源程序的同時(shí)將其送入到仿真器中進(jìn)行處理,一般檢驗(yàn)圖形或文字編輯的錯(cuò)漏。

3.2EDA技術(shù)的邏輯綜合

通過(guò)綜合器把電路設(shè)計(jì)的高級(jí)語(yǔ)言描繪轉(zhuǎn)化成為低級(jí)的語(yǔ)言描繪,該過(guò)程就是邏輯綜合。在進(jìn)行邏輯綜合之后能夠?qū)HDL網(wǎng)表文件送到仿真器中進(jìn)行仿真操作,其結(jié)果與功能基本保持一致。

3.3EDA技術(shù)的目標(biāo)器件

邏輯適配是指對(duì)生成的網(wǎng)表文件針對(duì)某個(gè)具體的目標(biāo)器件進(jìn)行映射操作。這個(gè)過(guò)程包括器件配置、布線操作等,在指定的目標(biāo)器件中進(jìn)行配置,產(chǎn)生下載文件,之后可以進(jìn)行時(shí)序仿真操作。VHDL仿真器在運(yùn)行的過(guò)程中已經(jīng)對(duì)EDA器件的屬性特征進(jìn)行了全面充分的考慮,因此能夠保證時(shí)序結(jié)果的精確性。

4EDA技術(shù)的應(yīng)用

本研究以EDA技術(shù)在8255A芯片的設(shè)計(jì)工作為例,來(lái)闡述EDA技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)。

4.18255A端口及構(gòu)造體說(shuō)明

該設(shè)計(jì)模塊中PPI端口一共定義了40個(gè)引腳,定義與8255A是相同的。端口的構(gòu)造體許多都是輸入輸出的雙向引腳,其端口是相互對(duì)應(yīng)的在芯片端口的構(gòu)造體內(nèi)部,都是通過(guò)EDA技術(shù)的bus-in和bus-out總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.2構(gòu)造體進(jìn)程

構(gòu)造體進(jìn)程主要包括如下兩個(gè):一是,讀進(jìn)程工作就是指在片選信號(hào)和讀信號(hào)都有效時(shí),從各個(gè)端口對(duì)外部設(shè)備提供的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀入。二是,寫進(jìn)程工作就是在片選信號(hào)和寫信號(hào)有效時(shí),將總線上的數(shù)據(jù)信息寫入到bus-out總線上,便于以后對(duì)使用方式的判別。在這兩項(xiàng)進(jìn)程中需要EDA技術(shù)作為系統(tǒng)支撐。

5結(jié)語(yǔ)

EDA技術(shù)的發(fā)展是電子設(shè)計(jì)工作的前提,在電子市場(chǎng)發(fā)展的大潮下,必須在電子設(shè)計(jì)中更加全面地運(yùn)用EDA技術(shù),使電子設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量得到提升,這樣才能確保電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)性、集成性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),為電子設(shè)計(jì)工作的發(fā)展找到基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。

作者:魏娜王慧瑩單位:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)成棟學(xué)院

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:電子設(shè)計(jì)技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要:隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,科研能力的不斷提高,電子設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的全新階段,發(fā)展效果較好,發(fā)展勢(shì)頭較強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)的有機(jī)融合,具有廣泛的應(yīng)用性,在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有重要的作用,研究現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程以及應(yīng)用,有助于對(duì)電子設(shè)計(jì)技術(shù)產(chǎn)生更深層次的認(rèn)識(shí),促進(jìn)電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞:電子設(shè)計(jì)技術(shù);電子系統(tǒng)設(shè)計(jì);應(yīng)用

電子設(shè)計(jì)技術(shù)是一種新興技術(shù),通過(guò)電子設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)不僅能夠提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與便捷性,提高設(shè)計(jì)效果,還能夠節(jié)約設(shè)計(jì)制圖的時(shí)間,并將平面的圖形立體化形象化,方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行再次修改,因此,電子設(shè)計(jì)技術(shù)在生產(chǎn)生活中具有重要作用,研究電子設(shè)計(jì)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用至關(guān)重要。

1.現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)概述

現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展速度較快,受到信息技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)需求的影響,市場(chǎng)需求量大,對(duì)技術(shù)的發(fā)展要求較高,資金與科研力量投入較大,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展也就越迅速,電子設(shè)計(jì)技術(shù)也就進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的階段,并獲得了一定成效?,F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)中發(fā)展最為迅速的是EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù),下面主要圍繞電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化,在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段,從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)到計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)再發(fā)展到電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù),經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展變革,已經(jīng)逐漸完善,在電子系統(tǒng)中的多個(gè)領(lǐng)域,尤其是微波領(lǐng)域以及模擬領(lǐng)域等發(fā)揮著無(wú)可替代的作用[1]。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的功能主要為以下幾點(diǎn),第一,進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真測(cè)試,第二,進(jìn)行電子系統(tǒng)的布局布線,第三,完成電路的功能設(shè)計(jì)與邏輯分析,第四,實(shí)現(xiàn)印刷電路板的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的工作平臺(tái)只需要計(jì)算機(jī)硬件以及系統(tǒng)軟件,在具備電腦以及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件的情況下,就可以進(jìn)行工作,方便、快捷,投入小,回報(bào)高,具有重要的應(yīng)用價(jià)值,在電路性能分析與設(shè)計(jì)方面具有重要作用。由于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電子產(chǎn)品以及通訊事業(yè)的發(fā)展,對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到了較大的促進(jìn)作用。

2.現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程與趨勢(shì)

電子設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了多次重大變革與進(jìn)步,其發(fā)展歷程如下,電子設(shè)計(jì)技術(shù)的原型是應(yīng)用分離元件,經(jīng)過(guò)不斷研究,轉(zhuǎn)變?yōu)镾SI,SSI是電子芯片所構(gòu)成的電子系統(tǒng),不過(guò)當(dāng)前,此電子芯片構(gòu)成的電子系統(tǒng)已經(jīng)不再使用,成為歷史,在此之后,研發(fā)了微控制器MCU,微控制器MCU在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用,克服了數(shù)字電路系統(tǒng)中存在的許多難題,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的邏輯功能,使電子系統(tǒng)的智能化水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍,因此,微控制器MCU是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的里程碑,在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展歷程上具有重要價(jià)值[2]?,F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)還是較為樂觀,隨著信息技術(shù)的革新發(fā)展,為電子設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)造了發(fā)展的條件,提供了輔助,使電子信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步具有強(qiáng)大的動(dòng)力,不僅如此,隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品需求的增大,電子產(chǎn)品市場(chǎng)前景越來(lái)越好,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間,科研人員的研發(fā)動(dòng)力較強(qiáng),相關(guān)企業(yè)部門也投入了大量的資金與技術(shù),促進(jìn)了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

3.現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1系統(tǒng)功能仿真

系統(tǒng)功能仿真是驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯功能的有效途徑,設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)運(yùn)用電子設(shè)計(jì)技術(shù)工具與測(cè)試平臺(tái)的方法進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)波形輸出、文件記錄輸出等方式進(jìn)行對(duì)比研究,將輸入信號(hào)與輸出矢量進(jìn)行比較,驗(yàn)證真?zhèn)?,?shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊邏輯功能的驗(yàn)證[3]。系統(tǒng)功能仿真的實(shí)施步驟如下,首先,在本系統(tǒng)輸入EN、CP、CLR等信號(hào),在信號(hào)輸入之后,等待一段時(shí)間,得到功能仿真系統(tǒng)輸出的波形,其次,對(duì)波形進(jìn)行驗(yàn)證,將輸出波形與輸入信號(hào)測(cè)試矢量進(jìn)行比較,最后,對(duì)二者結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證系統(tǒng)邏輯功能是否正確。

3.2報(bào)警電路工作原理

報(bào)警電路是電子系統(tǒng)中常用的系統(tǒng),常與檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)同步,在電子系統(tǒng)中具有重要作用,電子設(shè)計(jì)信息技術(shù)能夠提高報(bào)警電路性能,增強(qiáng)報(bào)警線路的有效性與靈敏性,改變傳統(tǒng)報(bào)警線路的實(shí)現(xiàn)方法,發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)報(bào)警電路多是由數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)而成,不僅規(guī)模小、靈活性差,邏輯能力差,調(diào)試過(guò)程還較為繁雜,無(wú)法使報(bào)警電路有效工作,而運(yùn)用電子設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)的新型報(bào)警電路,則能夠解決上述問題,提高報(bào)警電路的性能,具有重要的作用。報(bào)警電路的工作原理如下,首先,將首級(jí)電路信號(hào)輸入到掃描電路中,并為掃描電路制定標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則如下,在10次連續(xù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的情況下瞬間報(bào)警,在其他情況下,安裝定時(shí)器,累計(jì)到一定次數(shù)后,發(fā)生警報(bào)。其次,嚴(yán)密觀察規(guī)定時(shí)間內(nèi)的信號(hào)變化,30分鐘、8小時(shí)是較為特殊的觀察點(diǎn),需要做好觀察研究工作,最后,安裝定時(shí)控制器,以8小時(shí)為間隔,每8小時(shí),發(fā)出一次自檢信號(hào),此自檢信號(hào)的作用是對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位。

3.3邏輯優(yōu)化綜合

邏輯優(yōu)化綜合是電子設(shè)計(jì)技術(shù)在電子系統(tǒng)中應(yīng)用的主要方式之一,通過(guò)邏輯功能的綜合優(yōu)化,能夠提升電子系統(tǒng)的應(yīng)用性與實(shí)用性,使電子系統(tǒng)的智能化得到進(jìn)一步發(fā)展,增強(qiáng)電子系統(tǒng)的各種性能,促進(jìn)電子系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。邏輯綜合是指將較高抽象層次的描述轉(zhuǎn)化為較低抽象層次描述的方式,當(dāng)前,電子設(shè)計(jì)技術(shù)能夠利用綜合器對(duì)源代碼進(jìn)行優(yōu)化綜合處理,達(dá)到理想的處理效果,還能夠?qū)⑦壿嬰娐穲D轉(zhuǎn)化為門級(jí)電路,生成網(wǎng)絡(luò)表文件,提升電路的性能,增強(qiáng)邏輯的綜合性,有效進(jìn)行邏輯優(yōu)化,發(fā)揮重要作用。

4.總結(jié)

綜上所述,電子設(shè)計(jì)技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有較好的應(yīng)用效果,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯的優(yōu)化綜合,提高電子系統(tǒng)的邏輯性與應(yīng)用性,還能夠設(shè)置報(bào)警電路,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的優(yōu)化,保證電子系統(tǒng)的安全性與實(shí)用性,因此,研究現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.具有重要價(jià)值。

作者:李永鴻 單位:廣東省電信工程有限公司

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:淺析電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】伴隨著信息化社會(huì)的高速發(fā)展,EDA技術(shù)逐步發(fā)展起來(lái),并越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到電子設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中去,與傳統(tǒng)的電子方法相比較,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化具有更加強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計(jì);EDA技術(shù);技術(shù)應(yīng)用

引言

電子技術(shù)在信息化時(shí)代得到了高速發(fā)展,各類電子產(chǎn)品成為了人們生活中不可或缺的一部分,隨著電子產(chǎn)品附帶的功能逐漸增多以及性能方面的拓展,人們對(duì)電子技術(shù)提出了更高的要求。集成電路制造技術(shù)和電子設(shè)計(jì)是推動(dòng)電子產(chǎn)品發(fā)展的主要?jiǎng)恿?,其中電子設(shè)計(jì)更是以前沿尖端的EDA技術(shù)為核心,在電子技術(shù)不斷取得突破的今天,CPLD、FPGA可編程邏輯器件也越來(lái)越多的應(yīng)用于電子設(shè)計(jì),為電子設(shè)計(jì)帶來(lái)了廣闊發(fā)展空間和適應(yīng)各項(xiàng)需求的靈活性。

1.EDA技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用

(1)FPGA/CPLD的編程方式較易實(shí)現(xiàn)無(wú)線編程、紅外編程、超聲編程,或通過(guò)電話線遠(yuǎn)程在線編程,并且具有良好的加密功能。

(2)不存在MCU所特有的復(fù)位不可靠和PC跑飛等固有缺陷,還可將整個(gè)系統(tǒng)下載于同一芯片中,縮小了體積,易于管理與屏蔽,從而具有高可靠性。

(3)對(duì)于復(fù)雜多變的通信協(xié)議來(lái)說(shuō),利用VHDL進(jìn)行FPGA編程高效、靈活,并且能夠快速適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí),實(shí)際上FPGA的大容量、高速、高性能的發(fā)展趨勢(shì)正是為了迎合通信領(lǐng)域應(yīng)用的需要。

(4)器件的功能塊可以同時(shí)工作,能夠?qū)崿F(xiàn)指令級(jí)、比特級(jí)、流水線級(jí)甚至是任務(wù)級(jí)的并行執(zhí)行,加快了運(yùn)算速度,由FPGA實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算系統(tǒng)可以達(dá)到現(xiàn)有通用處理器的數(shù)百甚至上千倍。將EDA技術(shù)應(yīng)用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì),能減小設(shè)備體積,降低功耗,提高電路的可靠性,減少上市時(shí)間,將設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)降至最小,是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有2種:

a.采用DSP處理器,如TMS320系列微處理器;b.采用固定功能的DSP器件或ASIC器件。隨著DSP系統(tǒng)復(fù)雜程度和功能要求的提高,這些DSP解決方案暴露出缺陷:DSP處理器方案成本低,但軟件處理數(shù)據(jù)不可能有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性能,限制了在高速和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用;固定功能的DSP器件或ASIC器件可以提供很好的實(shí)時(shí)性能,但靈活性太差。相對(duì)DSP處理器,F(xiàn)PGA可以由設(shè)計(jì)者根據(jù)算法的內(nèi)在并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合適的處理陣列,避免前者串行執(zhí)行指令的低效;相對(duì)ASIC,F(xiàn)PGA可避免初期巨大的開發(fā)投資,并且擁有如微處理器的通用性和靈活性。加之FPGA內(nèi)部大都提供了RAM、雙口RAM和FIFO-RAM等存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu),所以FPGA可以完全取代通用DSP芯片或作為通用DSP芯片的協(xié)處理器進(jìn)行工作。如果將通用DSP和FPGA融合在一起,把需要多個(gè)時(shí)鐘周期的運(yùn)算交給FPGA完成,DSP芯片主要完成單時(shí)鐘的運(yùn)算并控制FPGA的“可再配置計(jì)算”功能,可更好地把二者的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。

2.電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)應(yīng)用需注意的問題

在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用EDA技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn):

①在電子電路設(shè)計(jì)的時(shí)候,延時(shí)時(shí)間具有不確定性的特征,以及自動(dòng)編譯的部分電路可能會(huì)成為贅余,所以電子設(shè)計(jì)中采用EDA時(shí),反向器的個(gè)數(shù)不易為偶數(shù)并聯(lián)連接;②輸入引腳要保持接地,不能處于懸空的狀態(tài),驅(qū)動(dòng)的時(shí)候要保證是有源信號(hào);③各個(gè)器件的電源要保持接地狀態(tài),需要的時(shí)候要對(duì)各個(gè)連接進(jìn)行濾波和解耦處理;④設(shè)計(jì)的過(guò)程中,邏輯單元和引腳都要留出多余的部分,便于后期的擴(kuò)展設(shè)計(jì)或者是設(shè)計(jì)修改;⑤需要采取一定的冷卻處理,避免各個(gè)器件使用的時(shí)候過(guò)熱。

3.EDA技術(shù)設(shè)計(jì)流程解析

一項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)首先需利用EDA工具的文本編輯器或圖形編輯器將它用文本方式(VHDL程序方式)或圖形方式(流程圖方式和狀態(tài)圖方式)表示出來(lái)。這兩種表達(dá)方式必須首先通過(guò)EDA工具進(jìn)行排錯(cuò)編譯,變成VHDL文件格式,為進(jìn)一步的邏輯綜合作準(zhǔn)備。在邏輯綜合以前可以先對(duì)VHDL所描述的內(nèi)容進(jìn)行行為仿真,即將VHDL設(shè)計(jì)源程序直接送到VHDL仿真器中仿真。

3.2 目標(biāo)器件

邏輯透配就是將由綜合器產(chǎn)生的網(wǎng)表文件針對(duì)某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作,其中包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、布線與操作等,配置于指定的目標(biāo)器件中,產(chǎn)生最終的下載文件。隨后,可進(jìn)行時(shí)序仿真。時(shí)序仿真是將布線器/適配器所產(chǎn)生的VHDL網(wǎng)表文件送到VHDL仿真器中所進(jìn)行的仿真。該仿真已將器件特性考慮進(jìn)去了,因此可以得到精確的時(shí)序仿真結(jié)果。如果編譯、綜合、布線/適配和行為仿真、功能仿真、時(shí)序仿真等過(guò)程都沒有發(fā)現(xiàn)問題,即滿足原設(shè)計(jì)的要求,就可以將由CPLD/FPGA布線/適配器產(chǎn)生的配置/下載文件通過(guò)編程器或下載電纜載入目標(biāo)芯片CPLD或FPGA中。

3.3 硬件仿真與測(cè)試

在電子設(shè)計(jì)當(dāng)中,經(jīng)常會(huì)通過(guò)FPGA來(lái)完成對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能檢測(cè),檢測(cè)完成之后通過(guò)VHDL進(jìn)行設(shè)計(jì),最后呈現(xiàn)結(jié)果。這是硬件的仿真過(guò)程。而硬件的測(cè)試過(guò)程是指針對(duì)于CPLD以及FPGA直接應(yīng)用到設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中,將文件下載之后,對(duì)電子設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行功能檢測(cè)。在對(duì)EDA技術(shù)進(jìn)行的功能及時(shí)序仿真階段,如果在仿真過(guò)程中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題,就可以將生成的文件下載到目標(biāo)芯片當(dāng)中。在這個(gè)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)重要事項(xiàng):

①不可以采取反相器串聯(lián)法來(lái)構(gòu)成“延時(shí)電路”。

②在輸入引腳時(shí)不可以懸空,必須通過(guò)有源信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),將不使用的引腳進(jìn)行接地。

③器件電源和接地的地線引腳應(yīng)當(dāng)要可靠連接。

④為了方便EDA技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)展和設(shè)計(jì),在對(duì)要使用的器件進(jìn)行選擇時(shí),要使得邏輯單元以及引腳要有一定的數(shù)量余量。

⑤要注意把握好環(huán)境的變化,防止對(duì)器件造成過(guò)熱引起故障。

4.8255A芯片設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用分析

4.1 8255A端口及構(gòu)造體說(shuō)明

該設(shè)計(jì)模塊中PPI端口一共定義了40個(gè)引腳,定義與8255A是相同的。端口的構(gòu)造體許多都是輸入輸出的雙向引腳,其端口是相互對(duì)應(yīng)的。在芯片端口的構(gòu)造體內(nèi)部,都是通過(guò)bus-in和bus-out總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.2 構(gòu)造體進(jìn)程說(shuō)明

PPI的構(gòu)造體包括5個(gè)進(jìn)程,主要是讀進(jìn)程、寫進(jìn)程以及形成pa、pb、pc三態(tài)輸出進(jìn)程。其中pa、pb和pc進(jìn)程比較簡(jiǎn)單,不需要做詳細(xì)說(shuō)明,在這里主要分析讀、寫兩個(gè)進(jìn)程。

(1)讀進(jìn)程工作就是指在片選信號(hào)和讀信號(hào)都有效時(shí),從各個(gè)端口對(duì)外部設(shè)備提供的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀入。此外讀進(jìn)程對(duì)數(shù)據(jù)線總線的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行描述并且通過(guò)三態(tài)緩沖器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

(2)寫進(jìn)程工作就是在片選信號(hào)和寫信號(hào)有效時(shí),將總線上的數(shù)據(jù)信息寫入到bus-out總線上,與此同時(shí),將總線上的最高數(shù)據(jù)位進(jìn)行寄存器保存,便于以后對(duì)使用方式的判別。因?yàn)樵趯戇M(jìn)程中,VHDL語(yǔ)言編程方法與讀進(jìn)程中的十分相似,再加上源程序比較長(zhǎng),所以本文沒有給出詳細(xì)的源程序。

5.結(jié)語(yǔ)

可以說(shuō)EDA技術(shù)的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)了一次技術(shù)上的革新,這就要求電子設(shè)計(jì)工程師要熟練掌握好EDA技術(shù),在提高效率的同時(shí),開發(fā)出更多具有高性能的電子產(chǎn)品。使得EDA技術(shù)更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展,增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,并推動(dòng)電子系統(tǒng)不斷向集成化、大規(guī)模化的方向快速發(fā)展。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘 要:EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用凸顯,與EDA技術(shù)特征優(yōu)勢(shì)有著密切的聯(lián)系。EDA技術(shù)大多是通過(guò)由上而下開展設(shè)計(jì)的,如此便能夠有效消除以往設(shè)計(jì)中存在的不足,并顯著提升設(shè)計(jì)效率。文章通過(guò)介紹EDA技術(shù),分析EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用及意義,對(duì)EDA技術(shù)的要點(diǎn)內(nèi)容、EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程及EDA技術(shù)的應(yīng)用展開探討,旨在為如何促進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計(jì)有序發(fā)展研究適用提供一些思路。

關(guān)鍵詞:EDA技術(shù);現(xiàn)代電子設(shè)計(jì);應(yīng)用

引言

EDA技術(shù)是上世紀(jì)90年代飛速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型技術(shù),是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)新的發(fā)展潮流,其是基于計(jì)算機(jī)工作平臺(tái),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、智能化技能等一系列技術(shù)達(dá)成電子產(chǎn)品的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。同時(shí),EDA技術(shù)是當(dāng)今信息化時(shí)展的必然趨勢(shì),其應(yīng)用日趨廣泛,涉及信息、通訊、半導(dǎo)體、電子零組件等多個(gè)行業(yè),是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心,在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。由此可見,對(duì)EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用開展研究,有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 EDA技術(shù)概述

1.1 EDA技術(shù)

EDA(Electronics Design Automation),即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化,EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì),在電子技術(shù)、仿真模擬工作中扮演著十分重要的角色。在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中,將可編程邏輯器件應(yīng)用于系統(tǒng)中可很大程度提高電子設(shè)計(jì)工作靈活性,可編程邏輯期間在軟件編程過(guò)程中重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式,進(jìn)一步使設(shè)計(jì)硬件靈活性得到顯著改善??删幊踢壿嬈骷?yīng)用結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)行方式等的不斷發(fā)展,使以往的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念、方法、過(guò)程等均實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變,一定水平上促進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)的革新。在可編程邏輯器件相關(guān)技術(shù)越來(lái)越成熟及計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展背景下,EDA技術(shù)逐漸在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中得到廣泛推廣。EDA技術(shù)基于計(jì)算機(jī)上的EDA工具軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)文件過(guò)程中依托硬件描述語(yǔ)言開展系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)幫助設(shè)計(jì)人員通過(guò)硬件描述語(yǔ)言、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化等實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計(jì)工作,其可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)邏輯分割、邏輯編譯、布局布線等功能,進(jìn)一步促進(jìn)電子線路系統(tǒng)功能的全面達(dá)成[2]。

1.2 EDA技術(shù)發(fā)展

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)以及集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步,為EDA技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了良好契機(jī),EDA技術(shù)的發(fā)展、推廣,不僅顯著縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,還極大水平改善了產(chǎn)品的性能及價(jià)格比。EDA技術(shù)發(fā)展,具體可劃分成四個(gè)階段:

(1)上世紀(jì)70年代――計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段,這一發(fā)展階段主要體現(xiàn)于CAD技術(shù)方面,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)得到了一定的推廣。人們逐步以計(jì)算機(jī)作為輔助開展IC版圖編輯、PCB布局布線等工作,取代了過(guò)去的手工作業(yè)方式。于此階段手工繪圖方式得到了一定優(yōu)化,進(jìn)而在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展作用上得到了有效凸顯。

(2)80年代――計(jì)算機(jī)輔助工程階段,該階段是在上一階段基礎(chǔ)上引入一系列新型應(yīng)用功能,在具備圖形繪制功能的同時(shí),還增添了電路功能設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并且通過(guò)電氣連接網(wǎng)絡(luò)表實(shí)現(xiàn)了兩者的有效結(jié)合。計(jì)算機(jī)輔助工程主要功能包括:原理圖輸入、邏輯仿真、自動(dòng)布局布線以及電路分析等。在這一系列功能應(yīng)用上,通過(guò)將原理圖、邏輯圖等用以重要應(yīng)用內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能的進(jìn)一步豐富。

(3)90年代――電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段,該階段電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn),可經(jīng)由高級(jí)描述語(yǔ)言及系統(tǒng)識(shí)別仿真等優(yōu)勢(shì)開展應(yīng)用,極大水平改善了設(shè)計(jì)的效率。

(4)現(xiàn)代EAD技術(shù)即為將計(jì)算機(jī)作為工具,基于EDA軟件平臺(tái),結(jié)合硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)文件,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯仿真、布局布線、邏輯綜合等,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)目標(biāo)芯片邏輯映射、適配編譯等操作[3]。

2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用及意義

2.1 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用

憑借EDA技術(shù)廣泛的應(yīng)用范圍,將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中,可起到一系列的作用。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)而言,相對(duì)流行的編程方式即為無(wú)線編程、在線編程,而EDA技術(shù)不僅能夠充分適應(yīng)電子設(shè)計(jì)的發(fā)展,還可促進(jìn)達(dá)成無(wú)障礙編程,在編程過(guò)程中的保密性還能夠得到有效保障。EDA技術(shù)還有著十分顯著的可靠性,可有效解決電子設(shè)計(jì)中復(fù)位障礙、跑飛等問題。還可于集成、壓縮功能應(yīng)用情況下,完成對(duì)電子產(chǎn)品系統(tǒng)向某一芯片中的有效集成,如此可為設(shè)計(jì)管理實(shí)踐帶來(lái)極為便利,促進(jìn)對(duì)電子設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制工作的開展,還可使電子設(shè)計(jì)可靠性得到有效保障。除此之外,EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,還可收獲極高的效率,可達(dá)成多任務(wù)同時(shí)運(yùn)行的目的。在EDA技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中,可于多模塊功能應(yīng)用情況下,有效加快電子設(shè)計(jì)速度及改善子設(shè)計(jì)效率水平,推動(dòng)電子設(shè)計(jì)工作進(jìn)一步朝信息市場(chǎng)化方向發(fā)展。另外,EDA技術(shù)還具備一定的適應(yīng)性,通過(guò)對(duì)其高速、高效及大容量等特點(diǎn)的有效成效,積極促進(jìn)電子設(shè)計(jì)的創(chuàng)新升級(jí)。EDA技術(shù)的一系列特征優(yōu)勢(shì)的凸顯可積極促進(jìn)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的有序發(fā)展。

2.2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

電子技術(shù)是一項(xiàng)有著極強(qiáng)專業(yè)性的技術(shù),現(xiàn)階段用于電子技術(shù)設(shè)計(jì)中的軟件多種多樣,經(jīng)由選取適用的應(yīng)用軟件,便可有效改善電子技術(shù)設(shè)計(jì)效率。EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有著十分重要的意義,EDA技術(shù)是將計(jì)算機(jī)用以主要平臺(tái),然后將一系列相關(guān)技術(shù)開展綜合應(yīng)用。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)而言,EDA技術(shù)是發(fā)展的新潮流,具備各式各樣優(yōu)勢(shì)作用發(fā)揮,將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中可收獲諸多便利。伴隨EDA技術(shù)的逐步發(fā)展進(jìn)步,無(wú)不為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)帶來(lái)新的轉(zhuǎn)變,可有效改善全面電子技術(shù)設(shè)計(jì)效率水平,因此將EDA技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)設(shè)計(jì)中十分重要。

3 EDA技術(shù)的要點(diǎn)內(nèi)容

ESDA可算得上是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的最新發(fā)展方向,可將其理解為:設(shè)計(jì)人員依據(jù)自頂向下設(shè)計(jì)方法,對(duì)全面電子系統(tǒng)開展方案規(guī)劃及功能劃分,系統(tǒng)的關(guān)鍵電路通過(guò)一片或者幾片特定集成電路(ASIC)達(dá)成,然后依托硬件描述語(yǔ)言開展系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì),最后經(jīng)由適配器、綜合其得到最終目標(biāo)器件。該種設(shè)計(jì)方法可稱之為高層次電子設(shè)計(jì)方法。

3.1 自頂向下設(shè)計(jì)方法

對(duì)于自頂向下設(shè)計(jì)方法而言,第一步要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開,于頂層開展功能方框圖劃分及結(jié)構(gòu)制定。于方框圖一級(jí)開展仿真、糾錯(cuò),同時(shí)選取硬件描述語(yǔ)言對(duì)高層次系統(tǒng)行為開展描述,于系統(tǒng)一級(jí)開展驗(yàn)證。緊接著選取綜合優(yōu)化工具得出對(duì)應(yīng)門電路網(wǎng)表,網(wǎng)表相關(guān)的物理實(shí)現(xiàn)級(jí)既可以是印刷電路板,又可以是專用集成電路。設(shè)計(jì)的主要仿真、調(diào)試過(guò)程是于高層次上實(shí)現(xiàn)的,如此不僅可為盡早覺察結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤提供便利,提高設(shè)計(jì)工作效率,還可減輕邏輯功能仿真的工作量,提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)一次成功率[4]。

3.2 硬件描述語(yǔ)言

硬件描述語(yǔ)言指的是一類開展電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,其借助軟件編程來(lái)對(duì)電子系統(tǒng)中各項(xiàng)內(nèi)容開展有效描述,諸如電子系統(tǒng)的連接形式、電路結(jié)合以及邏輯功能等。近年來(lái),在大型電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中硬件描述語(yǔ)言得到廣泛應(yīng)用。上世紀(jì)80年代美國(guó)國(guó)防部研發(fā)出高速集成電路硬件描述語(yǔ)言,以作用于對(duì)EDA產(chǎn)品不兼容問題進(jìn)行解決,此外還可作用于開展多層次設(shè)計(jì)。IEEE利用高速集成電路硬件描述語(yǔ)言對(duì)過(guò)去硬件描述語(yǔ)言一系列功能予以了覆蓋。IEEE作為一類全方位的硬件描述語(yǔ)言,其涵蓋了多個(gè)設(shè)計(jì)層次,諸如邏輯門級(jí)、系統(tǒng)行為級(jí)以及寄存器傳輸?shù)?,并且還支持多種不同形式對(duì)全面項(xiàng)目開展混合描述。高速集成電路硬件描述語(yǔ)言一方面具備極佳的移植性,一方面其的設(shè)計(jì)還為工藝間轉(zhuǎn)換提供了極大便利,同時(shí)高速集成電路硬件描述語(yǔ)言使得設(shè)計(jì)人員主要工作轉(zhuǎn)變?yōu)殚_展實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。

3.3 ASIC設(shè)計(jì)

面對(duì)電子系統(tǒng)集成電路中存在的各式各樣問題,包括可靠性不足、功耗大以及體積大等,可于集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場(chǎng)需求的逐步嚴(yán)苛,ASIC芯片可劃分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可編程ASIC。在對(duì)全定制ASIC芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員要對(duì)芯片上全面晶體管幾何圖形、工藝規(guī)則予以界定,然后把設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)交給IC生產(chǎn)商掩膜制造,如此可最大限度的確保ASIC芯片獲取最理想的性能,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效、高利用率以及低能耗的目的。

4 EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程

EDA技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)技術(shù),是一類層次比較高的電子設(shè)計(jì)手段,該項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)基于概念驅(qū)動(dòng),確保電子設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)需對(duì)門級(jí)原理圖開展利用,工作人員在確立設(shè)計(jì)目標(biāo)后便可應(yīng)用EDA技術(shù)對(duì)電路予以描述,如此一方面可有效縮減電路西決的制約,一方面可有效強(qiáng)化設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)創(chuàng)造水平[5]。EDA系統(tǒng)支持設(shè)計(jì)人員把概念構(gòu)思、高層次描述輸入進(jìn)計(jì)算機(jī)后,基于系統(tǒng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。就EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程而言,主要可劃分為系y劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級(jí)功能仿真、適配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)等,具體而言:(1)電子設(shè)計(jì)通過(guò)文本或圖形編輯器對(duì)設(shè)計(jì)描述予以呈現(xiàn),即為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述;(2)電子設(shè)計(jì)通過(guò)編譯器對(duì)設(shè)計(jì)開展錯(cuò)排編譯,也就是輸入硬件描述語(yǔ)言程序;(3)設(shè)計(jì)人員對(duì)硬件、軟件開展溝通,為達(dá)成功能仿真提供便利,也就是綜合;(4)在仿真設(shè)計(jì)檢測(cè)滿意后,借助FPGA開展邏輯映射操作,即為編程下載,由此系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)便宣告結(jié)束。EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程,如圖1所示。

5 EDA技術(shù)的應(yīng)用

近年來(lái),EDA技術(shù)得到飛速發(fā)展,在諸多領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作得到廣泛推廣,包括通訊、教學(xué)、醫(yī)學(xué)、航天、國(guó)家計(jì)算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)等等,并發(fā)揮著十分重要的作用。

5.1 EDA技術(shù)在通訊中的應(yīng)用

EDA技術(shù)在科研研究中的應(yīng)用,主要借助電路仿真工具開展電路設(shè)計(jì)、仿真;借助虛擬設(shè)備開展產(chǎn)品調(diào)節(jié)試用;在儀器設(shè)備中應(yīng)用FPGA器件開發(fā)。對(duì)于CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)而言,全面無(wú)線基站、移動(dòng)手機(jī)均于同一頻譜下運(yùn)行,為了對(duì)各種呼叫進(jìn)行區(qū)分,各部手機(jī)均有著一個(gè)特有的碼序列,CDMA基站唯有對(duì)多種觀點(diǎn)碼序列進(jìn)行有效判定,方可對(duì)不同傳呼進(jìn)程開展分辨,而此處的判定是經(jīng)由匹配濾波器輸出呈現(xiàn)于輸入數(shù)據(jù)流中探測(cè)到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設(shè)計(jì),同時(shí)還具備DSP高級(jí)數(shù)據(jù)處理功能,所以FPGA在現(xiàn)代通訊領(lǐng)域中得到廣泛推廣。

5.2 EDA技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用

EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)的重要工具,不管是芯片設(shè)計(jì),還是系統(tǒng)設(shè)計(jì),倘若未有得到EDA工具的支持,均將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。近年來(lái),生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域?qū)DA技術(shù)進(jìn)行了引入,該項(xiàng)技術(shù)一方面可促進(jìn)對(duì)人體血壓、心率等生理信號(hào)展開更為準(zhǔn)確的檢測(cè),一方面可經(jīng)由相關(guān)設(shè)計(jì)達(dá)成對(duì)生理信號(hào)的濾波、醫(yī)學(xué)圖像檢測(cè)等處理,使得生理信號(hào)更具臨床使用價(jià)值。所以,EDA技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域有著十分可觀的發(fā)展前景。

5.3 EDA技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的應(yīng)用

無(wú)論是數(shù)字信號(hào)處理器、性能極佳的微處理器,還是電子電路、冰箱、電視機(jī)等,EDA技術(shù)不僅應(yīng)用于前期計(jì)算機(jī)模擬仿真、產(chǎn)品調(diào)試,還應(yīng)用于電子設(shè)備的研發(fā)、制造,電路板焊接等一系列環(huán)節(jié),并在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。某種意義上而言,EDA技術(shù)已然轉(zhuǎn)變成電子工業(yè)領(lǐng)域中必不可少的一部分。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之,EDA技術(shù)是當(dāng)今信息化時(shí)展的必然趨勢(shì),其應(yīng)用日趨廣泛,涉及信息、通訊、半導(dǎo)體、電子零組件等多個(gè)行業(yè),是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心,在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨EDA技術(shù)的日趨成熟,其將進(jìn)一步推進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)及電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)變革,將進(jìn)一步提升電子設(shè)計(jì)水平。鑒于此,相關(guān)人員務(wù)必要清楚認(rèn)識(shí)EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用及意義,強(qiáng)化EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的科學(xué)合理應(yīng)用,不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),積極促進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計(jì)有序發(fā)展。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:淺析電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用

摘 要:EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)中的重要發(fā)展趨勢(shì),在現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下,EDA技術(shù)為電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)帶來(lái)了新的理念,并有效的提高了電子設(shè)計(jì)工作的效率和質(zhì)量。本文基于EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞:EDA技術(shù);電子設(shè)計(jì);應(yīng)用

隨著現(xiàn)代社會(huì)數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)度,我國(guó)數(shù)字化電子信息產(chǎn)品也得到一定發(fā)展,電子技術(shù)自動(dòng)化逐漸成為電子設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ),在推進(jìn)電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展方面也發(fā)揮著重要的作用。因此積極探討EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用情況,對(duì)于提高電子設(shè)計(jì)水平以及促進(jìn)電子系統(tǒng)規(guī)?;l(fā)展方面,都具有重要的意義。

1 EDA技術(shù)概述

1.1 簡(jiǎn)介

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)稱EDA技術(shù),是電子技術(shù)及仿真模擬工作的基礎(chǔ)技術(shù),通過(guò)可編程邏輯器件在數(shù)字系統(tǒng)中的有效應(yīng)用,切實(shí)提高了電子設(shè)計(jì)的靈活性和可控性,并且通過(guò)可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)及工作方式的重構(gòu),有效的提高了電子設(shè)計(jì)硬件的效率。尤其是PLD應(yīng)用的進(jìn)度,促使其下載方式以及集成規(guī)模等都發(fā)生了一定程度的變化,有效的推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展,EDA技術(shù)基于EDA工具軟件平臺(tái),通過(guò)對(duì)硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行有效應(yīng)用,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯描述,從而完成設(shè)計(jì)文件。EDA技術(shù)也具有自動(dòng)完成邏輯翻譯、邏輯分割等功能,為保障電子線路系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供可靠的基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)狀

就EDA技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步,推進(jìn)了EDA技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在高度發(fā)展的同時(shí)也面臨著產(chǎn)品上市周期縮短、成本降低等挑戰(zhàn),這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員積極選用高效的EDA技術(shù),全面衡量設(shè)計(jì)過(guò)程中硬件的物理特性對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)序及功能的潛在影響,并積極選用合適的設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)以及抽象形式等數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行描述設(shè)計(jì),以保證電子設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中對(duì)測(cè)試深驗(yàn)證亞微米技術(shù)的物理效應(yīng)能力以及抽象設(shè)計(jì)能力都有著嚴(yán)格的要求。

EDA技術(shù)的發(fā)展,與計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)等都存在著密切的聯(lián)系,總的來(lái)看,EDA技術(shù)的發(fā)展主要分為三個(gè)階段,一是計(jì)算機(jī)輔助階段,主要是在計(jì)算機(jī)的輔助下對(duì)電路原理圖進(jìn)行編輯和處理,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的繪圖工作方式,以規(guī)范的PCB布線布局方式來(lái)提高電子設(shè)計(jì)效果。二是計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段,通過(guò)邏輯模擬、故障仿真以及定時(shí)分析功能,對(duì)產(chǎn)品的相關(guān)性能及功能進(jìn)行提前預(yù)知,從而促進(jìn)電路設(shè)計(jì)中各項(xiàng)問題的有效解決。三是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段,通過(guò)對(duì)高級(jí)描述語(yǔ)言及綜合技術(shù)的有效應(yīng)用,完成設(shè)計(jì)前期的高層次設(shè)計(jì),促進(jìn)電力設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果的提升。

2 EDA技術(shù)要點(diǎn)

2.1 硬件描述語(yǔ)言

硬件描述語(yǔ)言主要是通過(guò)軟件百年城來(lái)對(duì)電子系統(tǒng)中的電路結(jié)合以及邏輯功能等進(jìn)行具體描述,為保證EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用效果,應(yīng)當(dāng)對(duì)硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行合理運(yùn)用,確保其最大程度上滿足的大規(guī)模的電子系統(tǒng)。IE EE是一種全方位的硬件描述語(yǔ)言,以VHDL為硬件描述語(yǔ)言的各種功能,包含多個(gè)設(shè)計(jì)層次,促進(jìn)系統(tǒng)行為級(jí)、邏輯燜雞等設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn),在實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)數(shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)及行為等三種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的混合描述。VHDL硬件描述語(yǔ)言在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的移植性,便于工藝之間相互轉(zhuǎn)換,促進(jìn)系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 ASIC技術(shù)

就EDA技術(shù)得總體情況來(lái)看,將ASIC芯片合理應(yīng)用到集成電路設(shè)計(jì)中,能夠有效的解決電子系統(tǒng)集成電路中存在的可靠性差、體積大等主要問題,促進(jìn)電子設(shè)計(jì)的總體效果的提升。在現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下,電子產(chǎn)品市場(chǎng)的門檻不斷提高,ASIC芯片也日趨復(fù)雜,主要分為全定制或半定制ASIC及可編程。為保證EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用效果,應(yīng)當(dāng)盡可能保持所涉及的ASIC芯片獲得最優(yōu)性能,以最大程度上降低技術(shù)耗能、促進(jìn)EDA技術(shù)的利用率得以有效提升。

3 EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程及應(yīng)用

3.1 EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)流程

EDA技術(shù)是系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法,是一種層次相對(duì)較高的電子設(shè)計(jì)方式,EDA技術(shù)以概念為驅(qū)動(dòng)從而使電子設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需利用門級(jí)原理圖,電子設(shè)計(jì)工作者在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)之后就可以用EDA技術(shù)來(lái)表述電路,這樣不僅可以減少電路細(xì)節(jié)的約束及限制,同時(shí)也可以使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)造性。EDA系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)人員將概念構(gòu)思及高層次的描述輸入計(jì)算機(jī)之后在系統(tǒng)規(guī)則下完成對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

EDA技術(shù)的電子設(shè)計(jì)工作流程大致包括系統(tǒng)劃分、代碼級(jí)功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)部分。首先,電子設(shè)計(jì)借助文本或者圖形編輯器呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)描述,也就是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述。其次,電子設(shè)計(jì)借助編譯器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行錯(cuò)排編譯,即輸入HDL程序。然后,設(shè)計(jì)人員需要溝通軟件和硬件設(shè)計(jì),以便實(shí)施功能仿真,即綜合。最后,在確認(rèn)仿真設(shè)計(jì)無(wú)誤時(shí),通過(guò)FPGA或CPLD完成邏輯映射操作,即編程下載,系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)完成。

3.2 EDA技術(shù)的應(yīng)用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中扮演著非常重要的角色,首先,電子自動(dòng)化技術(shù)可以驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性,在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí),待設(shè)計(jì)方案確定之后,會(huì)利用結(jié)構(gòu)模擬或者系統(tǒng)仿真等方式來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性,在驗(yàn)證過(guò)程中系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)確定之后設(shè)計(jì)方案便可以實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)推廣到非電子專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也會(huì)得到充分的發(fā)展。EDA技術(shù)在系統(tǒng)進(jìn)行仿真之后的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,從而使得電路設(shè)計(jì)方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次,電子自動(dòng)化字?jǐn)?shù)也可以對(duì)電路特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。電路的穩(wěn)定性能受到元器件容差及工作環(huán)境溫度等的影響。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中難以對(duì)電路的整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),也無(wú)法全面的分析電路穩(wěn)定性的影響因素。EDA技術(shù)中的溫度分析及統(tǒng)計(jì)分析等功能的應(yīng)用則可以全面的分析電路特性影響因素,從而對(duì)電路特性進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后,電子自動(dòng)化技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)電路特性的全功能模擬測(cè)試。

3.3 以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)充分的考慮電子電路延時(shí)的不確定性,以及在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編譯時(shí)會(huì)被冗余的電路簡(jiǎn)化,因此,在應(yīng)用EDA技術(shù)時(shí),應(yīng)注意采用的反向器個(gè)數(shù)避為偶數(shù),同時(shí)以并聯(lián)的方式將反向器連接成延時(shí)電路。其次,在設(shè)計(jì)過(guò)程中輸入的弓}腳不能處于置空狀態(tài),要保證有信號(hào)源來(lái)驅(qū)動(dòng)引腳,及保持部分不用的弓}腳保持接地,同時(shí),器件的電源應(yīng)始終與地線引腳保持相連,彼此之問可以進(jìn)行濾波及去禍。最后,在設(shè)計(jì)中藥避免器件過(guò)于發(fā)熱。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下,EDA技術(shù)逐漸成為電子設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心技術(shù),并發(fā)展為電子產(chǎn)品研制的源動(dòng)力,通過(guò)EDA技術(shù)的有效應(yīng)用,一定程度上提高了電子設(shè)計(jì)的整體水平,推進(jìn)電子系統(tǒng)向集成化與規(guī)?;较虬l(fā)展,為高性能電子產(chǎn)品的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽與“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革

摘 要: 本文結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,提出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)精神、工程實(shí)踐能力的教學(xué)改革探索,介紹在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)改革的主要方法和手段及要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)改革目標(biāo)。

關(guān)鍵詞: 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 電力電子技術(shù) 教學(xué)改革

教育部、信息產(chǎn)業(yè)部等聯(lián)合組織的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽自1994年以來(lái)已經(jīng)成功舉辦了11屆,從歷屆競(jìng)賽題目來(lái)看,主要有以下幾種方向題目:電源設(shè)計(jì)、信號(hào)源、處理類和控制類等。其中和“電力電子技術(shù)”課程最密切的是電源設(shè)計(jì)類題目,幾乎每一屆都會(huì)出現(xiàn)電源設(shè)計(jì)方向的題目,因此全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目應(yīng)結(jié)合“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)目標(biāo),不但可以豐富教學(xué)內(nèi)容,明確教學(xué)任務(wù),而且可以提高學(xué)生實(shí)踐能力。

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為廣東石油化工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱我校)卓越工程試點(diǎn)專業(yè),可以為教學(xué)研究提供優(yōu)秀的平臺(tái)。通過(guò)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽把對(duì)人才素質(zhì)的檢驗(yàn)反饋到教學(xué)改革中,調(diào)整和改革電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制,體現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。結(jié)合我校“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo),探索建立具有地方性普通高校特色的電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制。針對(duì)不同層次學(xué)生教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求,設(shè)計(jì)更好的教學(xué)方法,注重理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,讓學(xué)生在做中學(xué),以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目和任務(wù)導(dǎo)學(xué)和驅(qū)動(dòng)教學(xué)。

1.教學(xué)改革目標(biāo)

電力電子技術(shù)課程的任務(wù)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法;掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)技能;熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。專業(yè)素質(zhì)主要體現(xiàn)為運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)、理論和技能進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐,解決社會(huì)實(shí)踐問題(如技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改造、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)管理等)的能力。構(gòu)建符合應(yīng)用型人才成長(zhǎng)的課程體系,厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、結(jié)合單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面形成突破,使學(xué)生有豐富的系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)意識(shí),激發(fā)專業(yè)興趣。結(jié)合單片機(jī)C語(yǔ)言等課程,課內(nèi)教學(xué)以理論為主,課外教學(xué)以實(shí)踐為主,使學(xué)生得以全面發(fā)展。確定課程教學(xué)目標(biāo),結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽歷屆題目,分階段構(gòu)建課程知識(shí)培養(yǎng)架構(gòu);以學(xué)生為主體,以能力培養(yǎng)為核心,引入多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,改變課程考核方式,全面對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革,爭(zhēng)取在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得更好的成績(jī)。

2.教學(xué)方法改革

為了完成以上教學(xué)任務(wù),對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行改革,在不同階段的教學(xué)過(guò)程中采用不同的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)能力,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽。

2.1學(xué)科基本內(nèi)容教學(xué)改革

首先利用多媒體教學(xué)環(huán)境進(jìn)行課堂教學(xué),充分利用多媒體教學(xué),進(jìn)行電子課件、電路仿真、教學(xué)素材資源庫(kù)及視頻展示等,將抽象問題形象化,這樣教學(xué)更生動(dòng)具體,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,更好地掌握教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,獲得較好的教學(xué)改革效果。

其次,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排一定課堂時(shí)間給學(xué)生自學(xué)和實(shí)踐,有利于鞏固和深化教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生實(shí)踐能力。自學(xué)指導(dǎo)法的關(guān)鍵在于學(xué)生課外自學(xué)過(guò)程中,教師必須布置學(xué)習(xí)要點(diǎn)讓學(xué)生自學(xué),要求學(xué)生組成興趣小組,利用網(wǎng)絡(luò)或圖書館查閱資料,結(jié)合課堂所學(xué)知識(shí)開展專題自主學(xué)習(xí),然后由小組負(fù)責(zé)人在課堂上進(jìn)行匯報(bào),不同小組學(xué)生先互評(píng),然后老師進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。引入自學(xué)指導(dǎo)法有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性,給學(xué)生課外自學(xué)提供適當(dāng)引導(dǎo),提高學(xué)習(xí)效率,對(duì)提高學(xué)生自學(xué)能力和分析問題、解決問題的能力等有很大幫助,使學(xué)生感受到團(tuán)隊(duì)的重要性和自主學(xué)習(xí)的樂趣。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中引入電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目與設(shè)計(jì)要求,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué),使理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。一個(gè)電力電子項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目需要很多外圍電路,如PWM電路、測(cè)量放大、輸出控制等,涉及電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、C語(yǔ)言、單片機(jī)、等方面知識(shí),以電力電子技術(shù)課程開發(fā)帶動(dòng)其他課程學(xué)習(xí),起到以點(diǎn)帶面的作用。教師給出設(shè)計(jì)方案,讓學(xué)生分析方案,或設(shè)計(jì)滿足性能指標(biāo)的電力電子系統(tǒng),最后指導(dǎo)老師對(duì)每個(gè)小組設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行講評(píng),分析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn),并提出改進(jìn)意見。使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,加深對(duì)電力電子技術(shù)課程課堂教學(xué)內(nèi)容的理解,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。在實(shí)驗(yàn)室完成課程教學(xué)過(guò)程,邊講邊練,講練結(jié)合,分組實(shí)踐,共同討論。教學(xué)過(guò)程中,堅(jiān)持學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽相關(guān)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)原則,打破班級(jí)整體概念,以電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的目前的教學(xué)條件,一般將學(xué)生分為4~6人的學(xué)習(xí)小組,以單片機(jī)開發(fā)板、驅(qū)動(dòng)電路、電力電子變流電路等硬件,配合從低到高的不同性能要求的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目,從獨(dú)立分項(xiàng)的拓?fù)潆娐芳夹g(shù)實(shí)踐向綜合性工程實(shí)踐逐步完成教學(xué)任務(wù)。

2.3電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)與選拔

以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為目標(biāo),鼓勵(lì)學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,選拔優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行專門培訓(xùn),提出相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求,促進(jìn)優(yōu)秀創(chuàng)新人才成長(zhǎng)。目標(biāo)是拔高創(chuàng)新人才培養(yǎng)帶動(dòng)整體水平提高。教學(xué)過(guò)程中引入“因材施教”教學(xué)策略,針對(duì)不同層次、不同興趣的學(xué)生提出不同要求,以滿足不同需求,在滿足基本教學(xué)要求的前提下,提出和達(dá)到更高的教學(xué)目的。一方面,對(duì)于經(jīng)典理論和基本知識(shí)點(diǎn),必須讓學(xué)生掌握。另一方面,讓學(xué)生不斷吸收新知識(shí)。電力電子技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)較快,為了使培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)市場(chǎng)需求,教學(xué)過(guò)程中必須時(shí)刻把握和跟蹤新技術(shù)和方向。

3.教學(xué)手段改革

理論必須聯(lián)系實(shí)際,電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性,實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段,是必不可少的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)一般為8學(xué)時(shí),課內(nèi)安排3個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和1個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),課外安排1個(gè)創(chuàng)新性選修課題設(shè)計(jì)。為了彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少及實(shí)驗(yàn)室在硬件建設(shè)上的不足,充分利用現(xiàn)有電路仿真軟件建立虛擬實(shí)驗(yàn)室,軟硬結(jié)合,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。此外,還可以利用Flash等多媒體軟件、制作波形分析等動(dòng)畫教學(xué)課件,通過(guò)這種互動(dòng)式直觀教學(xué),解決電力電子電路中電壓、電流波形分析難的問題,形象生動(dòng)地完成課程教學(xué)內(nèi)容,加深對(duì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解,增強(qiáng)教學(xué)效果。

4.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽教學(xué)改革,學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí),思維和視野擴(kuò)大,除掌握課程知識(shí)本身外,還掌握獲得知識(shí)的方法,自學(xué)能力得到增強(qiáng),培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí),以點(diǎn)帶面,對(duì)其他課程和專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)有顯著的幫助和促進(jìn)作用,使學(xué)生真正掌握由元件到系統(tǒng)、由強(qiáng)電到弱電、由硬件到軟件等多方面系統(tǒng)化專業(yè)知識(shí),實(shí)踐能力得到訓(xùn)練和提高,爭(zhēng)取在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得更好的成績(jī)。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

摘 要:隨著集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)(簡(jiǎn)稱EDA)已經(jīng)成為一門電子領(lǐng)域的重要學(xué)科。EDA技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用成為21世紀(jì)電子設(shè)計(jì)的主流方向。本文主要介紹EDA技術(shù)的發(fā)展內(nèi)容,展望EDA技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)圖。

關(guān)鍵詞:電子設(shè)計(jì);自動(dòng)化發(fā)展;應(yīng)用藍(lán)圖

一、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的概況

現(xiàn)代電子產(chǎn)品多體現(xiàn)開發(fā)周期短、更新?lián)Q代快、功能多重、能耗偏低等特點(diǎn),產(chǎn)品體積日趨小巧,相比較傳統(tǒng)電子產(chǎn)品,其廣泛運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度提升,產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力迅速提高,能夠更有效運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù),以適應(yīng)時(shí)展變化。而這歸因于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù),集合眾多學(xué)科的最新研究成果發(fā)展而來(lái)的一門新科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)。

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容主要為大規(guī)??删幊踢壿嬈骷ê?jiǎn)稱PLD)、硬件描述語(yǔ)言(簡(jiǎn)稱VHDL)、軟件開發(fā)工具(主要為MAX+plusII、ispEXPERT和Foundation Series)和實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)四個(gè)方面。大規(guī)模可編程邏輯器件是EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)載體物質(zhì),幫助用戶利用編程實(shí)現(xiàn)邏輯功能;硬件描述語(yǔ)言是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能的表達(dá)手段;軟件開發(fā)工具則是系統(tǒng)化、自動(dòng)化的設(shè)計(jì)工具,幫助EDA技術(shù)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是有助于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系列下載工具和硬件驗(yàn)證工具。

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也并非一日而成,由一學(xué)科而誕生,其發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段:計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(簡(jiǎn)稱CAD),計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)(簡(jiǎn)稱CAE)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(簡(jiǎn)稱EDA)。

(一)CAD階段(20世紀(jì)70年代)

早期電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)經(jīng)由分立元件向集成電路模式發(fā)展,硬件設(shè)計(jì)隨之進(jìn)入早期發(fā)展階段。硬件設(shè)計(jì)主要采用集成電路,并將其焊接在電路板上,做成早期的電子系統(tǒng),而對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整試驗(yàn)則是在PCB上進(jìn)行。制作過(guò)程的復(fù)雜性要求,傳統(tǒng)的利用手工圖紙方式無(wú)法實(shí)現(xiàn),因此過(guò)程高度復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作由CAD工具,利二維圖形編輯和分析完成。在20世紀(jì)70年代EDA技術(shù)發(fā)展階段,電路板畫圖工具受到計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)的約束,其設(shè)計(jì)的性能較差,工作時(shí)間受制約有限。

(二)CAE階段(20世紀(jì)80年代)

20世紀(jì)80年代推出了新的EDA工具,伴隨著計(jì)算機(jī)和集成電路的推廣發(fā)展而來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段到來(lái)――CAE階段。其推出的EDA工具主要核心為邏輯形式模擬、計(jì)劃性分析、模擬故障分析和自動(dòng)布局布線,解決之前無(wú)法完成的對(duì)工具功能檢測(cè)的重點(diǎn)問題。設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品制造之前可以提前知曉產(chǎn)品的功能,利用計(jì)算機(jī)生成有關(guān)產(chǎn)品制造的文件,幫助在設(shè)計(jì)古城有效對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行早期分析檢測(cè)。

EDA工具核心之一――自動(dòng)布局功能與早期階段產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具解決人工重復(fù)繪圖的缺陷相比較,80年代的CAE工具可以保證設(shè)計(jì)和制造出最優(yōu)的電子產(chǎn)品,該工具不僅可以為產(chǎn)品開發(fā)提供便利,也能幫助設(shè)計(jì)人員提供最佳腦力創(chuàng)作。然而,電子系統(tǒng)復(fù)雜多樣化,EDA工具無(wú)法全面滿足設(shè)計(jì)要求,無(wú)法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)元件進(jìn)行優(yōu)化處理。

(三)EDA階段(20世紀(jì)90年代)

這一階段EDA技術(shù)向電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)方向大幅度進(jìn)步,歸功于微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展――芯片集成于工作效率的技術(shù)創(chuàng)新。集成電路高速率設(shè)計(jì)和電子系統(tǒng)的高水平發(fā)展趨勢(shì),極大促進(jìn)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)取得進(jìn)步發(fā)展。EDA工具實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、測(cè)試、生成文件等系統(tǒng)化的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化,其不僅僅具備系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,并且包含各個(gè)工藝標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力獨(dú)立化,幫助設(shè)計(jì)工程師熟練設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)[1]。

二、EDA技術(shù)應(yīng)用藍(lán)圖

EDA技術(shù)應(yīng)用前景廣泛,可應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)、產(chǎn)品開發(fā)和科研、電器設(shè)備的更新?lián)Q代與改造。隨著軟件開發(fā)功能的完善,電子系統(tǒng)可以集成在一個(gè)芯片上,產(chǎn)品設(shè)計(jì)硬件則可以利用軟件方式完成,全面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的編程和升級(jí)活動(dòng),因此,在科研活動(dòng)和產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程中,EDA技術(shù)可被廣泛運(yùn)用。

各高校電子類專業(yè)較為火熱的教學(xué)活動(dòng)以及研究課題,都較多借用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)各種復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng),完成系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)驗(yàn),同時(shí)也可以便捷地應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行硬件驗(yàn)證,簡(jiǎn)化數(shù)字電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的流程,而不同的學(xué)生可以根據(jù)自身的設(shè)計(jì)完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng),便于高校教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行,也有利于提高學(xué)生的自我創(chuàng)造能力。這種技術(shù)大大簡(jiǎn)化了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本,因而也被推廣應(yīng)用。

采用EDA技術(shù)可以對(duì)機(jī)電設(shè)備中的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或改造,設(shè)計(jì)時(shí)間較短,成本較低,同時(shí)可以提高機(jī)電設(shè)備的性能,增加產(chǎn)品的技術(shù)含量。電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速率愈來(lái)愈快,為滿足市場(chǎng)消費(fèi)需求,不一定要求所有的工程師創(chuàng)造出新的產(chǎn)品設(shè)計(jì),在傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)上,對(duì)設(shè)備電子系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)或改造,有利于產(chǎn)品額外價(jià)值的實(shí)現(xiàn)[2]。

三、總結(jié)

進(jìn)入21世紀(jì)90年代,隨著集成電路、微電子技術(shù)和芯片組合技術(shù)的發(fā)展完善,EDA技術(shù)在數(shù)字系統(tǒng)和微電子技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展,現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為電子領(lǐng)域發(fā)展的重要內(nèi)容,同時(shí)EDA技術(shù)也需要在PLD和VHDL方面做出不斷的更新完善,使之在計(jì)算機(jī)、工業(yè)、電器等領(lǐng)域廣泛拓寬應(yīng)用市場(chǎng),利用電子設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)制造出領(lǐng)域更寬廣的電子產(chǎn)品。在此可以展望EDA技術(shù)的興起將超越電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域向其他領(lǐng)域發(fā)展,設(shè)計(jì)不再單純是電子類專業(yè)的設(shè)計(jì),電子系也不再是工程師的代名詞。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:試述電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】隨著科技的發(fā)展,電子設(shè)計(jì)也得到迅速發(fā)展。在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,EDA技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,基于此,本文就對(duì)電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入地研究。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計(jì);EDA技術(shù);應(yīng)用

前 言:EDA又稱電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化,它是電子技術(shù)的發(fā)展潮流,是電子技術(shù)及仿真模擬工作的基礎(chǔ)技術(shù),因此,在電子設(shè)計(jì)中,EDA得到了廣泛的應(yīng)用。

1.EDA技術(shù)概述

在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中以可編程邏輯器件在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的靈活性,可編程邏輯器件在軟件編程時(shí)重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)及工作方式,從而大大的提高了設(shè)計(jì)硬件的效率。PLD應(yīng)用的結(jié)構(gòu)原理、下載方式及集成規(guī)模等方面的具體的進(jìn)步都在一定程度上推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的革命的發(fā)展,它使得傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)過(guò)程等都發(fā)生了改變。隨著PLD技術(shù)的不斷完善及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,EDA技術(shù)開始在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)光發(fā)熱。EDA技術(shù)在計(jì)算機(jī)上的EDA工具軟件平臺(tái)完成設(shè)計(jì)文件時(shí)利用硬件描述語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者利用硬件描述語(yǔ)言及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件等完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計(jì)工作,EDA技術(shù)可以自動(dòng)的完成邏輯編譯、邏輯分割及布局布線等功能從而使電子線路系統(tǒng)功能全部實(shí)現(xiàn)。

2.EDA技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,EDA技術(shù)也不斷地推動(dòng)著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在不斷高度發(fā)展的同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn),產(chǎn)品上市周期越來(lái)越短、成本越來(lái)越低等要求都迫使設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)選用更高效的EDA技術(shù)。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須全面的考慮問題,不僅要考慮硬件的物理特性對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)序及功能可靠性等的影響,同時(shí)也要選用合適的設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)及抽象形式等數(shù)據(jù)來(lái)描述設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)不僅需要測(cè)試深驗(yàn)證亞微米技術(shù)的物理效應(yīng)的能力同時(shí)也需要提供抽象設(shè)計(jì)的能力。EDA技術(shù)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成電路等,EDA技術(shù)的發(fā)展大致上可以分為計(jì)算機(jī)輔助階段、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段這三個(gè)階段。電子輔助階段主要是在計(jì)算機(jī)輔助的前提下進(jìn)行的電路原理圖編輯,用PCB進(jìn)行布線布局,從而使得設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)的繪圖工作中解放出來(lái)。計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段主要是解決電路設(shè)計(jì)中的電路檢測(cè)等問題,CAE以邏輯模擬、故障仿真及定時(shí)分析等為核心,從而使得設(shè)計(jì)可以提前預(yù)知產(chǎn)品的相關(guān)性能及功能。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段主要是通過(guò)高級(jí)描述語(yǔ)言、綜合技術(shù)及系統(tǒng)仿真等“自上而下”的完成設(shè)計(jì)前期的高層次設(shè)計(jì)。

3.EDA技術(shù)的要點(diǎn)分析

3.1硬件描述語(yǔ)言

硬件描述語(yǔ)言是一種進(jìn)行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,它通過(guò)軟件編程來(lái)具體的描述電子系統(tǒng)中的電路結(jié)合、連接形式及邏輯功能等,硬件描述語(yǔ)言適應(yīng)于設(shè)計(jì)大規(guī)模的電子系統(tǒng)。高速集成電路(VHDL)硬件描述語(yǔ)言于1985年美國(guó)國(guó)防部推出的目的是為了克服EDA產(chǎn)品不兼容問題,同時(shí)也可以進(jìn)行多層次設(shè)計(jì)。IEEE以VHDL為硬件描述語(yǔ)言柄灘以覆蓋之前的硬件描述語(yǔ)言的各種功能。IEEE是一種全方位的硬件描述語(yǔ)言,包括系統(tǒng)行為級(jí)、邏輯門級(jí)及寄存器傳輸?shù)榷鄠€(gè)設(shè)計(jì)層次,同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)及行為等三種形式進(jìn)行混合描述整個(gè)項(xiàng)目。VHDL硬件描述語(yǔ)言不僅移植性好,同時(shí)它的設(shè)計(jì)也方便了工藝間的轉(zhuǎn)換,而且VHDL使得設(shè)計(jì)人員的主要工作是進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。

3.2ASIC設(shè)計(jì)

在集成電路的設(shè)計(jì)中加入ASIC芯片可以解決電子系統(tǒng)集成電路存在的功耗的、可靠性差及體積大等主要問題。隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場(chǎng)的門檻不斷提高,ASIC芯片分為全定制或半定制ASIC及可編程,因此在設(shè)計(jì)ASIC芯片時(shí)應(yīng)該盡可能的是芯片獲得最優(yōu)的性能,從而達(dá)到高利用率、高速度及低耗能的目標(biāo)。

4.EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)流程

EDA技術(shù)是系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法,是一種層次相對(duì)較高的電子設(shè)計(jì)方式,EDA技術(shù)以概念為驅(qū)動(dòng)從而使電子設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需利用門級(jí)原理圖,電子設(shè)計(jì)工作者在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)之后就可以用EDA技術(shù)來(lái)表述電路,這樣不僅可以減少電路細(xì)節(jié)的約束及限制,同時(shí)也可以使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)造性。EDA系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)人員將概念構(gòu)思及高層次的描述輸入計(jì)算機(jī)之后在系統(tǒng)規(guī)則下完成對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)的電子設(shè)計(jì)工作流程大致包括系統(tǒng)劃分、代碼級(jí)功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)部分。首先,電子設(shè)計(jì)借助文本或者圖形編輯器呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)描述,也就是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述。其次,電子設(shè)計(jì)借助編譯器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行錯(cuò)排編譯,即輸入HDL程序。然后,設(shè)計(jì)人員需要溝通軟件和硬件設(shè)計(jì),以便實(shí)施功能仿真,即綜合。最后,在確認(rèn)仿真設(shè)計(jì)無(wú)誤時(shí),通過(guò)FPGA或CPLD完成邏輯映射操作,即編程下載,系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)完成。

5.EDA技術(shù)的應(yīng)用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中扮演著非常重要的角色,它的作用體現(xiàn)在不同的方面。首先,電子自動(dòng)化技術(shù)可以驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性,在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí),待設(shè)計(jì)方案確定之后,會(huì)利用結(jié)構(gòu)模擬或者系統(tǒng)仿真等方式來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性,在驗(yàn)證過(guò)程中系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)確定之后設(shè)計(jì)方案便可以實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)推廣到非電子專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也會(huì)得到充分的發(fā)展。EDA技術(shù)在系統(tǒng)進(jìn)行仿真之后的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,從而使得電路設(shè)計(jì)方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次,電子自動(dòng)化字?jǐn)?shù)也可以對(duì)電路特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。電路的穩(wěn)定性能受到元器件容差及工作環(huán)境溫度等的影響。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中難以對(duì)電路的整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),也無(wú)法全面的分析電路穩(wěn)定性的影響因素。EDA技術(shù)中的溫度分析及統(tǒng)計(jì)分析等功能的應(yīng)用則可以全面的分析電路特性影響因素,從而對(duì)電路特性進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后,電子自動(dòng)化技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)電路特性的全功能模擬測(cè)試。

6.以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)充分的考慮電子電路延時(shí)的不確定性,以及在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編譯時(shí)會(huì)被冗余的電路簡(jiǎn)化,因此,在應(yīng)用EDA技術(shù)時(shí),應(yīng)注意采用的反向器個(gè)數(shù)避為偶數(shù),同時(shí)以并聯(lián)的方式將反向器連接成延時(shí)電路。其次,在設(shè)計(jì)過(guò)程中輸入的引腳不能處于置空狀態(tài),要保證有信號(hào)源來(lái)驅(qū)動(dòng)引腳,及保持部分不用的引腳保持接地,同時(shí),器件的電源應(yīng)始終與地線引腳保持相連,彼此之間可以進(jìn)行濾波及去耦。最后,在設(shè)計(jì)中藥避免器件過(guò)于發(fā)熱。

結(jié)束語(yǔ):

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶動(dòng)著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,從而也使得了電子產(chǎn)品得到了飛速的發(fā)展。在現(xiàn)階段的電子設(shè)計(jì)中,EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心技術(shù),是電子產(chǎn)品研制開發(fā)的源動(dòng)力。隨著EDA技術(shù)的不斷深入發(fā)展,EDA技術(shù)將引發(fā)電子產(chǎn)業(yè)界及電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命變革,EDA技術(shù)的不斷完善使得電子設(shè)計(jì)的水平在不斷的提升。為了使電子系統(tǒng)朝著集成化及規(guī)?;确较虻陌l(fā)展,電子設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該充分的掌握EDA技術(shù),以便開發(fā)出更多的高性能電子產(chǎn)品。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:探析FPGA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用

摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)各種硬件資源、電子產(chǎn)品的可擴(kuò)展性、可靠性的要求也逐漸提高。FPGA作為一種可編程的邏輯器件,具有高容量、高性能、低成本等優(yōu)點(diǎn),在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用日益廣泛?;诖吮疚膶?duì)FPGA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】探析FPGA技術(shù) 電子設(shè)計(jì) 相關(guān)應(yīng)用

1 FPGA技術(shù)簡(jiǎn)介

FPGA技術(shù)是在CPLD、GAL、PAL等編程器件的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,解決了定制電路的不足,克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

FPGA基本的邏輯功能是由內(nèi)部進(jìn)行規(guī)則排列的邏輯單元陣列(LCA)來(lái)完成的。邏輯單元陣列主要由輸入輸出模塊(IOB)、可配置邏輯模塊CLB、內(nèi)部連線(Interconnect)構(gòu)成。電子設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要通過(guò)可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯功能。

隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)PGA的容量和性能也不斷提高,F(xiàn)PGA內(nèi)部集成的片內(nèi)外設(shè)也越來(lái)越多,可集成SRAM、Flash、AD、RTC、CPU硬核等?,F(xiàn)在FPGA已被用于實(shí)現(xiàn)大的邏輯電路甚至整個(gè)系統(tǒng)。

FPGA的設(shè)計(jì)流程就是利用EDA開發(fā)軟件和編程工具對(duì)FPGA芯片進(jìn)行開發(fā)的過(guò)程。簡(jiǎn)單的FPGA設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面:

1.1 功能定義/器件選型

在FPGA項(xiàng)目開始設(shè)計(jì)之前,首先要根據(jù)FPGA器件在電子系統(tǒng)中的功能進(jìn)行系統(tǒng)功能的定義和模塊的劃分;然后根據(jù)任務(wù)要求,如系統(tǒng)的功能和復(fù)雜度,對(duì)工作速度和器件自身的資源、成本、以及連線的可布性等方面進(jìn)行權(quán)衡,選擇合適的設(shè)計(jì)方案和合適的器件類型。

1.2 設(shè)計(jì)輸入

指的是使用原理圖輸入、狀態(tài)圖輸入、流程圖輸入、硬件描述語(yǔ)言HDL等方法對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行描述并輸入EDA工具的過(guò)程。常用的硬件描述語(yǔ)言是Verilog / SystemVerilog,其次是VHDL。設(shè)計(jì)輸入編輯的EDA工具有很多,常用的EDA軟件ModelSim、Visual HDL、ActiveHDL、Xilinx ISE、Quartus II 都有針對(duì)HDL的編輯工具。

1.3 功能仿真

功能仿真是最基本的仿真驗(yàn)證,主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)前的設(shè)計(jì)文件。功能仿真的主要是驗(yàn)證設(shè)計(jì)文件的邏輯功能是否正確、滿足設(shè)計(jì)要求。此時(shí)的仿真沒有延遲信息,僅對(duì)初步的功能進(jìn)行檢測(cè)。仿真前,要先利用波形編輯器或HDL等建立仿真激勵(lì)文件,仿真結(jié)果將會(huì)生成報(bào)告文件和輸出信號(hào)波形,從中便可以觀察各個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)的變化。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,則返回設(shè)計(jì)修改邏輯設(shè)計(jì)。

1.4 綜合設(shè)計(jì)

綜合就是將設(shè)計(jì)輸入依據(jù)給定的硬件結(jié)構(gòu)組件和約束控制條件進(jìn)行編譯、優(yōu)化、轉(zhuǎn)換盒綜合,最終獲得門級(jí)電路甚至更底層的電路描述網(wǎng)表文件。綜合優(yōu)化根據(jù)目標(biāo)與要求優(yōu)化所生成的邏輯連接,使層次設(shè)計(jì)平面化,供FPGA布局布線軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。目前,各個(gè)FPGA廠家都推出了自己的綜合開發(fā)工具。

1.5 實(shí)現(xiàn)(適配)

實(shí)現(xiàn)是指利用工具把綜合后生成的網(wǎng)表文件針對(duì)具體目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射,配置到具體的FPGA芯片上。主要包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、邏輯布局布線等過(guò)程。

實(shí)現(xiàn)(適配)結(jié)束后,可以利用其產(chǎn)生的仿真文件作精確的時(shí)序仿真,同時(shí)產(chǎn)生可用于編程的文件。

由于開發(fā)商對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常了解,通常要選擇生產(chǎn)商開發(fā)的布線工具。比如在Sie集成環(huán)境中,可以使用FlowEngine來(lái)進(jìn)行布局布線。

1.6 時(shí)序仿真

時(shí)序仿真也叫后仿真,時(shí)序仿真是接近真實(shí)器件運(yùn)行特性的仿真,是必不可少的仿真驗(yàn)證形式。時(shí)序仿真通過(guò)計(jì)算各信號(hào)之間的時(shí)間延遲,可以有效地分析設(shè)計(jì)中可能存在的競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn),從而確定設(shè)計(jì)的實(shí)際工作性能,將芯片的具體情況準(zhǔn)確的反映出來(lái)。時(shí)序仿真使用的仿真工具和綜合前仿真工具是一樣的。

1.7 編程下載

在時(shí)序仿真和功能仿真都無(wú)誤的基礎(chǔ)上,將實(shí)現(xiàn)(適配)后的設(shè)計(jì)文件,通過(guò)編程器或編程電纜下載到FPGA芯片或配置芯片中。

1.8 硬件測(cè)試

將含有FPGA芯片的硬件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試,驗(yàn)證FPGA設(shè)計(jì)在整個(gè)在電路中工作情況,以排除錯(cuò)誤,改進(jìn)設(shè)計(jì),有效的降低資源的浪費(fèi)以及電路邏輯搭配功能錯(cuò)誤的概率,提高電子設(shè)計(jì)的速度。同時(shí)這也是FPGA在電子設(shè)計(jì)中得到廣泛使用的一個(gè)重要原因。

2 在電子設(shè)計(jì)中FPGA技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷的發(fā)展,F(xiàn)PGA的復(fù)雜程度也逐漸提高,所具有的功能也越來(lái)越完善,芯片體積也逐漸縮小,正逐漸成為復(fù)雜的數(shù)字化電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在電路設(shè)計(jì)中,F(xiàn)PGA技術(shù)主要在下面幾個(gè)方面應(yīng)用:(1)通過(guò)對(duì)FPGA內(nèi)部資源進(jìn)行利用,來(lái)達(dá)到一些外圍芯片的功能,從而減少系統(tǒng)中的外圍芯片,節(jié)約系統(tǒng)的成本。(2)作為系統(tǒng)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)。(3)可以利用FPGA編寫數(shù)字濾波器、膠合邏輯、計(jì)算密集算法加速器、FFT等,同時(shí)也可以利用IP內(nèi)核來(lái)提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低工作量,對(duì)很多的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。(4)在時(shí)序上對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行綜合管理,尤其是進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用。

3 電子設(shè)計(jì)中FPGA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

FPGA技術(shù)的不斷發(fā)展為電子設(shè)計(jì)技術(shù)提供了成本低廉、設(shè)計(jì)靈活的解決方案。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外的汽車電子設(shè)計(jì)大都是基于FPGA來(lái)完成的。由于FPGA的處理速度非??欤谄囆畔蕵废到y(tǒng)使用非常廣泛,比如影音視頻播放功能、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、FM收音機(jī)、車載電視功能等。本文對(duì)FPGA在汽車方向盤測(cè)試儀電子設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行介紹。如圖1所示。

3.1 FPGA在ADC模塊中的運(yùn)用

由于精準(zhǔn)度比較高、運(yùn)行速度比較快的A/D芯片對(duì)電源的噪音很敏感,并且在連入數(shù)字系統(tǒng)后,精準(zhǔn)度降低。為了解決這個(gè)問題,可以使用差分驅(qū)動(dòng)器、光電耦合器對(duì)數(shù)字系統(tǒng)和ADC芯片進(jìn)行隔離。不僅提升了A/D采樣的精確度而且,A/D采樣的噪音也降低了很多,數(shù)字信號(hào)和隔離模擬框圖如圖2所示。在ADC驅(qū)動(dòng)模塊中FPGA主要有下面幾個(gè)方面構(gòu)成:(1)ADC采樣數(shù)據(jù)暫存區(qū)域;(2)ADC收集控制模塊;(3)ADC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域;(4)ADC濾波數(shù)據(jù)修正模塊。

3.2 在角度信號(hào)收集模塊中的運(yùn)用

角度信號(hào)收集模塊主要是使用FPA器件和光電編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)的,利用四倍頻、辨向和計(jì)數(shù)的方法對(duì)契合方向盤角度測(cè)量的精準(zhǔn)度進(jìn)行了提升,達(dá)到了汽車方向盤角度高精度測(cè)量的目的。角度信號(hào)收集模塊主要是為了處理光電編碼器輸出的信號(hào),主要有判向信號(hào)、四倍頻信號(hào)、24位計(jì)數(shù)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清零、數(shù)據(jù)鎖存等。FPGA的角度測(cè)量功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。通過(guò)利用光電編碼器,在輸出脈沖不斷的增加下,分辨率也有了比較的大的提高。

3.3 在接口控制模塊中的應(yīng)用

使用總線的方法進(jìn)行MCU和FPGA通訊,使用這種方法把MCU總線轉(zhuǎn)變成分離的數(shù)據(jù)總線和地址,總線通信方法具有編程容易、傳播速率高、控制穩(wěn)定,而且通過(guò)在FPGA中進(jìn)行邏輯切換,更加便于ROM或RAM和MCU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,將MCU數(shù)據(jù)處理的能力充分的發(fā)揮了出來(lái)。

3.4 使用FFT算法處理ADC信號(hào)

在收集和處理ADC信號(hào)的過(guò)程中,使用FFT(快速傅立葉變換)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。FFT算法是利用FPGA自帶的IP核來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的,主要由IP核和接口兩個(gè)部分構(gòu)成,接口的主要作用是將對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送到IP核模塊,然后利用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理,將變換后的結(jié)果送到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。FFT計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度主要是由輸入數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)度、運(yùn)算中的位數(shù)來(lái)決定的,另外和數(shù)據(jù)表現(xiàn)的基本形式也有著較大的聯(lián)系。通常情況下,浮點(diǎn)要高于定點(diǎn)的精準(zhǔn)度。在定點(diǎn)計(jì)算的過(guò)程中,存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的位數(shù)越高、數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確度就越高,可以利用邏輯單位和存儲(chǔ)單元也越多。在實(shí)際使用的過(guò)程中,要參考具體的情況選擇資源和精確度。

4 在電子設(shè)計(jì)中使用FPGA需要注意的地方

在電子設(shè)計(jì)中使用FPGA主要是為了對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行提升,對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行改善,對(duì)外界的干擾進(jìn)行抑制,確保設(shè)計(jì)的合理性。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,主要需要注意下面幾個(gè)方面的問題:(1)消除毛刺。為了降低FPGA設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中,毛刺的出現(xiàn)概率,降低邏輯錯(cuò)誤,提高電路的穩(wěn)定性,要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改變,對(duì)毛刺出現(xiàn)的原因進(jìn)行控制,從而降低毛刺的出現(xiàn)概率,使結(jié)構(gòu)更加的科學(xué)合理。(2)時(shí)序設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。在設(shè)計(jì)時(shí)序的過(guò)程中,要對(duì)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘速率進(jìn)行考慮,盡可能使用全局時(shí)鐘來(lái)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制,使用一個(gè)時(shí)鐘來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存,不使用全局網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,要將約束條件加入到設(shè)計(jì)中。(3)由于代碼推斷即不可靠,又很麻煩,要多使用自帶的Core genrate。(4)仿真方面的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要對(duì)調(diào)試工具進(jìn)行充分使用,在進(jìn)行功能仿真的過(guò)程中,要重點(diǎn)考慮功能的穩(wěn)定性和可靠性,對(duì)各方面的初始情況進(jìn)行考。(5)對(duì)設(shè)計(jì)功能塊進(jìn)行層次化。要先對(duì)頂層的功能塊進(jìn)行設(shè)計(jì),然后對(duì)底層的功能塊進(jìn)行設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)功能進(jìn)行層次化,可以使得設(shè)計(jì)調(diào)試起來(lái)更加容易,可讀性更好。

5 結(jié)語(yǔ)

在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用FPGA技術(shù),在設(shè)計(jì)完成前,通過(guò)短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)和修改FPGA內(nèi)部邏輯,不僅有效的提升了產(chǎn)品的性能,而且也降低了產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間。隨著FPGA技術(shù)的高速發(fā)展,FPGA產(chǎn)品的規(guī)模越來(lái)越大,集成度越來(lái)越高,價(jià)格不斷降低,F(xiàn)PGA技術(shù)必將在電子設(shè)計(jì)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

作者單位

天津市安中通訊電子有限公司天津市300300

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的應(yīng)用分析

引言:在汽車技術(shù)開發(fā)迅速的背景下,逐漸有更多的新型技術(shù)被應(yīng)用到汽車設(shè)計(jì)中,可以有效的縮短汽車總體開發(fā)周期,同時(shí)可以降低開發(fā)試驗(yàn)成本。仿真技術(shù)是現(xiàn)在被廣泛用于汽車電子設(shè)計(jì)中的一種新興技術(shù),通過(guò)專業(yè)仿真技術(shù)的應(yīng)用,結(jié)合汽車電子設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及要求,利用仿真結(jié)果不斷對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證與完善,提高汽車電子設(shè)計(jì)的合理性與有效化。本文分析了汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的應(yīng)用策略。

電子設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)周期中的重點(diǎn),在設(shè)計(jì)管理上存在一定的難度,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式需要借助各種液壓、機(jī)械與電子零部件等來(lái)對(duì)汽車各子項(xiàng)系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證,周期與成本控制難度比較大。為提高汽車電子設(shè)計(jì)的效率,可以將仿真技術(shù)應(yīng)用到其中,選擇合適的仿真軟件等,來(lái)對(duì)汽車系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析,可以節(jié)約大量的試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)時(shí)間,達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期,降低成本的目的。

一、EDA仿真技術(shù)分析

EDA仿真技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中,主要是利用計(jì)算機(jī)為工具,設(shè)計(jì)人員通過(guò)EDA軟件平臺(tái),用硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行文件設(shè)計(jì),最后通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局以及仿真等,最終完成對(duì)特定目標(biāo)芯片的適配翻譯、邏輯映射與編程下載等。將EDA仿真技術(shù)應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中,可以有效提高電路設(shè)計(jì)的可操作性,降低了工作量。其中EDA技術(shù)中存在的Multisin仿真設(shè)計(jì)軟件可以在汽車電子線路中實(shí)現(xiàn)軟件仿真技術(shù)所具有的虛擬設(shè)計(jì)功能[1]。

Multisin仿真設(shè)計(jì)軟件可以完成對(duì)模擬、數(shù)字以及混合電路進(jìn)行電路性能仿真與分析,主要包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式等,交由比較高的仿真分析能力。第一,直觀的圖形界面。在軟件操作界面,繪制電路所需要的元器件,以及仿真所需要的測(cè)試儀器可以直接拖放在屏幕界面上,通過(guò)鼠標(biāo)就可以將各個(gè)器件連接起來(lái)。并且還可以直接通過(guò)儀觀察到數(shù)據(jù)、波形以及特性曲線等。第二,較高的仿真能力。軟件引擎為SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核,通過(guò)Electronic workbench帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能可以完成數(shù)據(jù)與混合模式仿真性能的優(yōu)化,如MCU仿真、RF仿真、VHDL仿真等[2]。第三,豐富的元器件??梢酝瓿蓪?duì)原件各種參數(shù)的編輯與修改,并且可以利用模型生成器與代碼模式創(chuàng)建模型等功能,來(lái)達(dá)到創(chuàng)建自己元器件的目的。將此種仿真軟件應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中,可以有效減少資源的浪費(fèi),縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期。并且,通過(guò)仿真設(shè)計(jì)軟件所具有的虛擬性特點(diǎn),設(shè)計(jì)人員能夠在計(jì)算機(jī)平臺(tái)內(nèi)完成模擬試驗(yàn),對(duì)于存在的錯(cuò)誤可以及時(shí)更改,最后將完善的設(shè)計(jì)方案落實(shí)到硬件上,提高設(shè)計(jì)方案的可行性。

二、仿真技術(shù)在汽車電子中應(yīng)用分析

1.建立數(shù)學(xué)模型。計(jì)算機(jī)仿真即利用數(shù)學(xué)形式將實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律表達(dá)出來(lái),一般情況下為微分方程或者差分方程,最后通過(guò)計(jì)算機(jī)以數(shù)值求解的方式完成方程的解答。在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)前,應(yīng)先將電子系統(tǒng)原理圖中所有零部件抽象化并建立數(shù)學(xué)模型。一般情況下,為滿足系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真要求,應(yīng)開發(fā)一個(gè)或者一組模型。通過(guò)對(duì)電路特性的研究,針對(duì)不同物理器件來(lái)建模,存在部分情況需要對(duì)大型電路或者系統(tǒng)建模。系統(tǒng)零部件數(shù)學(xué)模型質(zhì)量與仿真設(shè)計(jì)結(jié)果有著直接聯(lián)系,應(yīng)合理設(shè)置各模型的參數(shù)屬性,并且在不斷計(jì)算與試驗(yàn)中對(duì)數(shù)模進(jìn)行修正與完善。在受到外界一定條件影響下,從系統(tǒng)一定初始狀態(tài)出發(fā),所經(jīng)歷的尤其內(nèi)部固有特性決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)工程,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)、輸入與輸出之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,就可以確定其性能屬性。

2.系統(tǒng)原理仿真。在仿真設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)仿真軟件將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)上運(yùn)行的仿真模型,并根據(jù)仿真模型來(lái)編制仿真程序。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)后,可以隨時(shí)得出各個(gè)子系統(tǒng)或者零部件的瞬時(shí)工作狀態(tài)以及性能參數(shù)變化,包括電流、電壓、功率以及轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的波形變化,通過(guò)對(duì)各類波形與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,即可確定設(shè)計(jì)中存在的問題,最終對(duì)其進(jìn)行改善即可。

3.雙電壓系統(tǒng)。對(duì)于雙電壓系統(tǒng),需要將用電設(shè)備分成兩各部分,即中小功率負(fù)載與大功率負(fù)載。小功率負(fù)載主要通過(guò)14V電壓完成供電,如中控鎖、室內(nèi)燈、儀表、收音機(jī)等主要車身電子設(shè)備;大功率負(fù)由42V電壓供電,如電控機(jī)械制動(dòng)裝置、三元催化轉(zhuǎn)換加熱器、電控機(jī)械氣門正時(shí)裝置以及電控懸架等,主要為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤系統(tǒng)電子設(shè)備等。汽車雙電壓供電系統(tǒng)中含有兩個(gè)關(guān)鍵性部件,即DC/DC變換器以及啟動(dòng)發(fā)電機(jī),其中對(duì)于DC/DC變化器,主要是將交流發(fā)電機(jī)輸出的42V高電壓轉(zhuǎn)換成為14V電壓;而啟動(dòng)發(fā)電機(jī)一般會(huì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間,通過(guò)半導(dǎo)體整流-逆變功率變化器,實(shí)現(xiàn)交流發(fā)電機(jī)的功能,發(fā)出42V高電壓,同時(shí)也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)作用,在啟作用實(shí)現(xiàn)時(shí),其直接作用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),啟動(dòng)時(shí)間僅為0.5s,設(shè)備所具有的噪音比較小[3]。

4.仿真模型修改完善。通過(guò)對(duì)汽車電子系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì),一般情況下得出的初步結(jié)果與理想值存在一定的偏差,為達(dá)到電子設(shè)計(jì)結(jié)果,就需要對(duì)初步結(jié)果進(jìn)行研究分析,通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面對(duì)比,完成系統(tǒng)嚴(yán)厲與數(shù)學(xué)模型的修改。通過(guò)仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)分析工作,如直流工作點(diǎn)分析、順態(tài)分析、交流小信號(hào)分析等,在進(jìn)行分析時(shí),應(yīng)在模型參數(shù)值浮動(dòng)的范圍內(nèi)隨機(jī)取樣,然后完成所取數(shù)值的分析,測(cè)定器件參數(shù)在特定范圍內(nèi)浮動(dòng)對(duì)輸出的影響,進(jìn)而可以不斷完善模型設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在仿真技術(shù)逐漸被應(yīng)用到新車型的開發(fā)中,并且取得了一定的成果,尤其是在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)容量參數(shù)上取得顯著的效果。想要進(jìn)一步提升仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果,必須要不斷加強(qiáng)對(duì)此方面的研究,選擇合適的仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),爭(zhēng)取進(jìn)一步縮短汽車開發(fā)的周期,提高設(shè)計(jì)的綜合效益。

(作者單位:西華大學(xué))

作者簡(jiǎn)介

張珂(1990-),男,四川眉山,學(xué)歷:本科,研究方向:汽車電子。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要 在當(dāng)今這個(gè)科技高速發(fā)展的時(shí)代,不論是工業(yè)還是生活中無(wú)處不見自動(dòng)控制的影子,隨著對(duì)高級(jí)控制的需求,將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化控制領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的關(guān)注。微電子技術(shù)不僅可以使電氣控制更加精確,同時(shí)還能極大的縮小設(shè)備體積,是將來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)所在。本文就微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,了解微電子技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】微電子技術(shù) 自動(dòng)控制

1 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)概述

隨著社會(huì)的發(fā)展,自動(dòng)化控制也不斷更新,由原來(lái)的簡(jiǎn)單控制向更加智能的方向發(fā)展。近幾年,自動(dòng)化技術(shù)不斷進(jìn)步,微電子技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到自動(dòng)化控制當(dāng)中,直接促進(jìn)這工業(yè)的進(jìn)步和人們生活水平的提高。微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù),就是將微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的綜合智能控制系統(tǒng)。將電子電路和機(jī)械控制相結(jié)合,只要合理的設(shè)計(jì)控制電路,不僅可以大量的解放人力,還能更加的環(huán)保,并提高控制效率。微電子技術(shù)使得電路向集成化方向發(fā)展,不僅體積小,而且具有極低的功耗,目前最先進(jìn)的微電子技術(shù)產(chǎn)品是SOC系統(tǒng),它將所需要的功能和外圍電路集成在一個(gè)非常小的芯片上,只要對(duì)外留出預(yù)定的接口就可以直接使用在各種控制系統(tǒng)中,這也是自動(dòng)化控制中的“大腦”,控制這整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的特點(diǎn)

與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展相同步,微電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)編程的方式來(lái)完成。只要將所需要的控制功能通過(guò)計(jì)算機(jī)程序編寫出來(lái),下載到控制芯片中就可以完成預(yù)想的控制效果。另外編程的方式,不僅大量節(jié)約了硬件資源,還是得控制系統(tǒng)更加靈活,需要增加或更改控制方式時(shí),只要重新編寫控制代碼即可,不需要更改硬件,節(jié)約了成本,提高了效率。微電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的完美結(jié)合,更加推動(dòng)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。其主要有一下幾個(gè)特點(diǎn)。

2.1 使用計(jì)算機(jī)編程控制

集成電路的飛速發(fā)展,可以將所需要的各個(gè)功能都集成在一塊芯片上,不同的控制系統(tǒng)所需要的控制功能可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行選擇。與古老的控制系統(tǒng)相比,它不需要額外的硬件開銷,針對(duì)不同的控制,只需要改變控制代碼即可。無(wú)論是從調(diào)試上,還是從成本上,甚至是效率上,采用編程的方式都具有無(wú)可挑剔的優(yōu)勢(shì)。

2.2 集成度高

微電子技術(shù)的發(fā)展,決定了今后的電子線路越來(lái)越小,在一塊芯片上集成很多不同功能的相關(guān)電路,減少了系統(tǒng)體積,而且非常方面移動(dòng)和安裝。當(dāng)然功耗也隨著集成度的提高在不斷下降,無(wú)疑這是控制系統(tǒng)中不可忽略的優(yōu)勢(shì),將這種集成控制系統(tǒng)應(yīng)用在工業(yè)控制上,會(huì)省下大量的空間和成本。

2.3 功能調(diào)節(jié)方便

在實(shí)際的控制應(yīng)用中,控制的對(duì)象不可能相同,而且就算是同一個(gè)對(duì)象,隨著工業(yè)系統(tǒng)的升級(jí),控制功能也需要隨之升級(jí)。前面提到,微電子自動(dòng)化技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)編程控制的,需要新的控制功能時(shí)只需要將新功能編寫成代碼下載到控制芯片中即可。另外,采用計(jì)算機(jī)編程的控制系統(tǒng)還能及時(shí)的修補(bǔ)系統(tǒng)漏洞,對(duì)電子系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。

2.4 開發(fā)時(shí)能進(jìn)行仿真

在使用之前能對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行仿真,是微電子自動(dòng)化技術(shù)的一大特點(diǎn),在之前所有的自動(dòng)化控制技術(shù)都需要在實(shí)際的場(chǎng)合進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)試和采集,也就是需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。微電子技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)就是可以使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真,將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化控制當(dāng)中,可以解決之前自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)值問題,只要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的仿真就可以保證控制系統(tǒng)在實(shí)際的工作過(guò)程的準(zhǔn)確性。

3 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程

微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)主要有兩部分組成:微電子控制端和自動(dòng)化執(zhí)行端。

按照詳細(xì)的功能設(shè)計(jì)來(lái)劃分,整個(gè)系統(tǒng)由輸入模塊、數(shù)據(jù)模塊、仿真模塊和檢測(cè)模塊組成。

3.1 輸入模塊的設(shè)計(jì)

輸入模塊是系統(tǒng)控制的命令輸入端,所有的控制命令都由此模塊輸入。所以輸入模塊就是計(jì)算機(jī)編程的設(shè)計(jì),采用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)輸入的命令進(jìn)行定義,進(jìn)行解析,對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行合理的拆分。輸入模塊設(shè)計(jì)的好壞直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行效率,所以設(shè)計(jì)時(shí)要做到最簡(jiǎn)化,執(zhí)行速度最大化,不要有冗余的代碼出現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)中存放著大量的控制數(shù)據(jù)信息,如何管理這些數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)模塊功能。自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)控制的精確度要求是非常高的,這也就要求對(duì)數(shù)據(jù)的提取和存儲(chǔ)有極高的速度,數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度上。一個(gè)好的數(shù)據(jù)模塊直接決定著系統(tǒng)的性能。

3.3 仿真模塊的設(shè)計(jì)

仿真的目的就是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況做出反映,模擬實(shí)際的運(yùn)行條件,及早的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷,即使調(diào)整系統(tǒng)功能。

3.4 檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)

檢測(cè)模塊不屬于系統(tǒng)的功能模塊,是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)系統(tǒng)分進(jìn)行故障檢測(cè)用的。保證系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時(shí)及早的發(fā)現(xiàn)和更正。

4 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

微電子自動(dòng)化技術(shù)一般應(yīng)用在工業(yè)電氣控制、高校教學(xué)和計(jì)算機(jī)開發(fā)等方面。

4.1 工業(yè)電氣控制

首先,微電子技術(shù)的進(jìn)步促使自動(dòng)化的飛速發(fā)展,可以說(shuō)是推動(dòng)了工業(yè)社會(huì)的前進(jìn),在目前的各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)控制機(jī)器人必不可少。例如,汽車制造行業(yè)基本上全是機(jī)器人自動(dòng)控制化,解放了人力勞動(dòng)。機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備就是采用的微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)[3],所有的機(jī)器人都通過(guò)微電子技術(shù)芯片進(jìn)行控制,并且可以認(rèn)為的干預(yù)和升級(jí),給工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了極大的推動(dòng)力。

4.2 高校教學(xué)

由于將來(lái)的自動(dòng)化控制都將采用微電子技術(shù),這是技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),之前的單純的機(jī)械控制已經(jīng)淘汰,高校的教學(xué)設(shè)備也必須跟上時(shí)代的步伐,對(duì)學(xué)生進(jìn)行微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的教學(xué),使他們滿足社會(huì)的需求,提高學(xué)生在新時(shí)代下的專業(yè)技能。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,微電子自動(dòng)化技術(shù)的使用會(huì)越來(lái)越廣泛,逐漸滲入到人們生活的方方面面,為人類社會(huì)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

作者單位

湖北工程學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院 湖北省孝感市 432000

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜述

摘要:為契合我院開展模塊化教學(xué)改革的需求,培養(yǎng)社會(huì)所需要的應(yīng)用型人才,我系現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊化建設(shè)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。本文論述了目前高?,F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀、問題,以及我系自制定并實(shí)施現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊以來(lái)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一塊所進(jìn)行的一些新思路和新做法。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù) 模塊化 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 引言

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和教育競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天,如何求得合理的自身定位和發(fā)展空間是擺在各大高校面前的一大難題,正是在這樣的形勢(shì)和背景下,合肥學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱我院)提出了“地方型、應(yīng)用型、國(guó)際化”的辦學(xué)思路,并在全院各系部圍繞如何更好的培養(yǎng)應(yīng)用型人才為核心和主線開展了系列教學(xué)改革,模塊化課程改革便是其中的一項(xiàng)重要舉措。

眾所周知,課程的好壞和貫徹實(shí)施的程度直接關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低?;谶@一大的前提和背景,合肥學(xué)院電子信息與工程系(以下簡(jiǎn)稱我系)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊應(yīng)運(yùn)而生,經(jīng)過(guò)近幾年的探索與實(shí)踐,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊已經(jīng)形成了相對(duì)完善的體系,在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的預(yù)期效果,但與此同時(shí),與之相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未同步跟上,依然存有較大的有待完善的空間?,F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指的是將傳統(tǒng)數(shù)字電路、在系統(tǒng)編程技術(shù)、SOPC實(shí)踐這三門課程的內(nèi)容按照“即學(xué)即用”、“活學(xué)活用”的原則進(jìn)行重新編排,注重及時(shí)給予學(xué)生驗(yàn)證、操作和強(qiáng)化所學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)機(jī)和實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì),從而實(shí)現(xiàn)從“知識(shí)輸入”為導(dǎo)向走向 “能力輸出”為導(dǎo)向,面向社會(huì)和市場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)踐能力和動(dòng)手能力強(qiáng)的應(yīng)用型電子信息人才。

2 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)術(shù)技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)這一門課程,無(wú)論從外延和內(nèi)涵上都很豐富。首先,從內(nèi)涵來(lái)講,模擬電路、數(shù)字邏輯電路,硬件描述語(yǔ)言,微機(jī)原理,單片機(jī)原理與應(yīng)用,DSP原理等課程都屬于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的范疇;第二,從外延的角度來(lái)講,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的范圍極為廣泛,DSP技術(shù),嵌入式系統(tǒng),傳感與控制,PCB設(shè)計(jì),電源技術(shù)等在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍事等方面都有用武之地。如何在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生對(duì)這一領(lǐng)域有比較精準(zhǔn)到位的理解和認(rèn)知,就相當(dāng)不容易的事情。此外,身處信息社會(huì),知識(shí)的更新速度越來(lái)越快,電子行業(yè)更是如此,知識(shí)和技術(shù)的不斷創(chuàng)新與教學(xué)內(nèi)容的相對(duì)滯后是各高校工科專業(yè)所共同面臨的問題??傮w而言,從各高校實(shí)踐的情況來(lái)看,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)主要呈現(xiàn)出以下局面[1-12]。

2.1教材改革滯后

大部分高校依然沿用以前的老教材,這樣一來(lái),就可能存在這樣的問題:教材缺乏更新顯然就不能及時(shí)更新,缺少最新鮮的一線現(xiàn)代電子技術(shù)信息;從教材本身來(lái)講,偏重于理論基礎(chǔ)部分,實(shí)踐部分得不到應(yīng)有的重視;教材的趣味性和可操作性不夠,缺乏針對(duì)性,對(duì)學(xué)生的吸引力不夠;部分教材雖然加入了新內(nèi)容和新元素,但是介紹得不夠詳細(xì),往往一帶而過(guò);就選題而言,其范圍往往有所側(cè)重而失之全面,體系繁瑣而邏輯性不夠。目前我國(guó)所選用的電子設(shè)計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)所采用的教材以傳統(tǒng)教材偏多,無(wú)論從內(nèi)容的新穎性而言還是從教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性而言,都跟不上現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展的節(jié)奏。

2.2硬件設(shè)備不配套

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言,先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備必不可少。對(duì)于相當(dāng)部分高校而言,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用周期長(zhǎng),電子設(shè)備更新速度快,在硬件設(shè)備的配套方面,難以做到滿足實(shí)際的客觀需求。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程而言,基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握和內(nèi)化需要建立在學(xué)生實(shí)際參與,動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,迫切需要為學(xué)生提供豐富的、及時(shí)的、開放的實(shí)驗(yàn)室硬件支持體系。

此外,各高校紛紛采用擴(kuò)招來(lái)應(yīng)對(duì)高等教育大眾化時(shí)代的

到來(lái),學(xué)生數(shù)量的激增卻并未能伴隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置和更新的同步增加,遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。

2.3教師的教學(xué)水平整體不高

師資隊(duì)伍建設(shè)直接關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低,電子信息專業(yè)作為一門工科專業(yè),要求所任教的教師擁有豐富、精湛的理論知識(shí),同時(shí),同時(shí)對(duì)其實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐操作要求亦很高,需要教師能夠雙肩挑。但是,從目前的現(xiàn)狀來(lái)看,教師隊(duì)伍的現(xiàn)狀還不盡如意,主要表現(xiàn)在:年齡層次結(jié)構(gòu)不合理,一般而言,年齡結(jié)構(gòu)過(guò)老化,要么年齡結(jié)構(gòu)年輕化都不利于人才培養(yǎng)。對(duì)于剛從相關(guān)院校畢業(yè)的年輕教師而言,從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上的缺乏,造成他們不易發(fā)揮年輕人敢于嘗試敢于創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì),而走向“傳統(tǒng)依賴”路徑,習(xí)慣性地依從傳統(tǒng)的教學(xué)模式,過(guò)于依賴書本知識(shí),實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)力不夠;同樣的道理,年齡結(jié)構(gòu)中青年成分不夠,對(duì)于人才培養(yǎng)也是不利的。

2.4教學(xué)手段和方法滯后

對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程這一門課程而言,如果單純地依托傳統(tǒng)的授課方式,恐怕是難以有效地完成教學(xué)任務(wù)的。這里不是否認(rèn)傳統(tǒng)授課方式的作用和價(jià)值,而是因?yàn)椋F(xiàn)在電子設(shè)計(jì)技術(shù)這一課程本身的特殊性決定了必須依托多媒體等現(xiàn)代化這樣的媒介,具體而言表現(xiàn)在:第一,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)本身就是信息革命的產(chǎn)物,體現(xiàn)了信息化社會(huì)的最新成果,具有先進(jìn)性、前瞻性和復(fù)雜性;第二,現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的知識(shí)具有豐富性、生動(dòng)性和復(fù)雜性的特點(diǎn),雖然部分知識(shí)依托傳統(tǒng)的教授和講課方式是可行的,但是總體如若不能很好地利用現(xiàn)代化信息手段的作用的話,是不利于學(xué)生的理解和接受的。然而,現(xiàn)實(shí)的情況是,很多高校在教學(xué)過(guò)程中仍以傳統(tǒng)的板書設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容,若教材和教法不能同步跟進(jìn),想要有良好的教學(xué)效果幾乎可能性不大,這些和培養(yǎng)適合市場(chǎng)需求的一線人才是相背離的。

2.5實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

對(duì)于工科專業(yè),對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)的理解和把握需要建立在親自實(shí)驗(yàn)、反復(fù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)之上;而對(duì)于一些有創(chuàng)意,想要拔高的學(xué)生,若脫離了實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一環(huán)節(jié),單憑大腦和想象幾乎是無(wú)法獲取想要的知識(shí)信息,取得原本可以的進(jìn)步的,尤其是電子設(shè)計(jì)技術(shù)這樣的課程,若脫離實(shí)驗(yàn)教學(xué),無(wú)異于無(wú)源之水無(wú)本之木。然而,現(xiàn)實(shí)的情況是,在相當(dāng)一部分高校,實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)未能得到應(yīng)有的重視,具體體現(xiàn)在:與理論課課時(shí)相比,實(shí)驗(yàn)課課時(shí)偏低;實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊,多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教師師資薄弱;學(xué)校重視程度不夠,經(jīng)費(fèi)投入偏低,導(dǎo)致儀器設(shè)備陳舊,不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展。

3 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊,利用率低

首先體現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊。一方面,信息社會(huì)科學(xué)技術(shù)知識(shí)本身的更新速度越來(lái)越快,電子行業(yè)儀器設(shè)備更新?lián)Q代的速度在加快,高校如何跟上節(jié)奏為學(xué)生提供合適的最新的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備本身就是一個(gè)考驗(yàn);與此同時(shí),很多地方高校,由于種種原因其所使用的設(shè)備還是幾年前甚至是十幾年前的東西。

再就是由于師資匱乏、實(shí)驗(yàn)室管理理念和技術(shù)不能同步跟上等方方面的原因,導(dǎo)致已有的設(shè)備并不能發(fā)揮最大的功效。一個(gè)典型的例子就是各個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中的各項(xiàng)具體情況不能得到得到及時(shí)有效的識(shí)別和跟蹤,學(xué)生是不是掌握了正確的試驗(yàn)方法,有沒有掌握正確的操作步驟,操作是否規(guī)范等等都變得無(wú)法識(shí)別。這樣一來(lái),最有技術(shù)含量的實(shí)踐考核成了學(xué)生最容易通過(guò)或那份的項(xiàng)目。

3.2教材內(nèi)容面向基礎(chǔ),與社會(huì)發(fā)展相脫節(jié)

除去教材本身的局限性不講,從現(xiàn)行各高校使用的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)教材而言,普遍存在以下問題:第一,題材范圍求全,求廣,百科全書的傾向嚴(yán)重,但缺乏針對(duì)性,深度不夠,也就是當(dāng)教師和學(xué)生對(duì)某一個(gè)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)需要的時(shí)候,我們的教材不能提供所需要的支持;第二,重基礎(chǔ),輕應(yīng)用,往往對(duì)電子信息這一專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)有濃墨重彩的講解,但是對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中有什么應(yīng)用缺乏必要的延伸;第三,各章節(jié)內(nèi)容分立,連貫性和一致性不夠,教材內(nèi)容多為現(xiàn)代電子技術(shù)這一領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)分章節(jié)的匯聚,這種知識(shí)組合未必符合所指教的教師和學(xué)生的認(rèn)知和邏輯,如果缺乏指導(dǎo)教師深入地指導(dǎo)的話,學(xué)生往往學(xué)到的是一些零散的,隨機(jī)的知識(shí),而不是整體的有機(jī)的統(tǒng)一的知識(shí)。

3.3理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)

首先表現(xiàn)在理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)銜接不緊密。電子信息工程作為工科專業(yè),學(xué)生必須在實(shí)際操作,實(shí)際動(dòng)手,必須在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中,所習(xí)得的理論知識(shí)才可能為學(xué)生所掌握;再好的理論教學(xué)如果沒有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的支撐,也會(huì)因此而大打折扣。第二,從實(shí)驗(yàn)類型來(lái)說(shuō),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,而綜合性實(shí)驗(yàn)居少、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)少或幾乎沒有。再者,從學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的角度而言,畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是主體,然后才是學(xué)生的設(shè)計(jì)制作。以上種種,導(dǎo)致的一個(gè)基本問題就是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩者的分離,而不是統(tǒng)一,不利于學(xué)生的動(dòng)手能力、應(yīng)用能力等的培養(yǎng)。

3.4實(shí)驗(yàn)類型單一,與高速社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)相脫節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)得不到足夠重視的必然結(jié)果就是會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)類型單一,即多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。所謂驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),是在對(duì)書本知識(shí)有一定了解的基礎(chǔ)上,提出一種假說(shuō),驗(yàn)證假說(shuō)的正確性,往往有一套較完整和程序化的步驟和方法,因而,它更加強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,而不是實(shí)驗(yàn)過(guò)程。換言之,是一種“按方抓藥”、高度固化的實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑@對(duì)于學(xué)生的積極性和興趣顯然是不利的,因而,要論及真正提高學(xué)生的主動(dòng)性,積極性,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,顯然是不夠的。

3.5實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)成擺設(shè),實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位得不到應(yīng)有的體現(xiàn)

作為工科專業(yè),現(xiàn)代電子信息技術(shù)知識(shí)的習(xí)得和理解必須依賴足夠的、及時(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐聯(lián)系機(jī)會(huì),然后現(xiàn)實(shí)的情況是,在相當(dāng)部分高校,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)雖然也有開設(shè)課程,但是總體處于依附狀態(tài),形同擺設(shè),其教學(xué)地位得不到應(yīng)有的體現(xiàn)。比如總體實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課時(shí)不足總課時(shí)的一半;實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)考核往往伴隨相關(guān)課程的考核進(jìn)行,具有較大的隨意性等等。

3.6實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資薄弱

高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)需要一支同樣高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍,方如此,才能保證實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)落到實(shí)處,進(jìn)而也就無(wú)法保證學(xué)生能夠保證學(xué)生習(xí)得基礎(chǔ)的電子信息技術(shù)知識(shí),基礎(chǔ)不牢,學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力也就成為空中樓閣,紙上談兵了。一方面,在部分院校,實(shí)踐教學(xué)被編排在電子相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)中,課時(shí)嚴(yán)重不足;另一方面,師資力量的匱乏是其硬傷,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,一名教師需要同時(shí)指導(dǎo)幾十名學(xué)生,除去教師講解、示范的時(shí)間,剩余的時(shí)間學(xué)生才能用于模仿,求證,其實(shí)驗(yàn)效果讓人質(zhì)疑。再者,由于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)地的限制,加上實(shí)驗(yàn)室管理未能同步跟上等多因素,師資不足會(huì)導(dǎo)致教師不能及時(shí)、充分識(shí)別、監(jiān)督并及時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的種種問題。如此一來(lái),實(shí)驗(yàn)實(shí)踐考核成為學(xué)生最容易通過(guò)的項(xiàng)目也就不足為怪了。

4 新思路

如何進(jìn)一步推進(jìn)我院實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新,促進(jìn)創(chuàng)新人才成長(zhǎng),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,并最終形成優(yōu)質(zhì)資源融合、教學(xué)科研協(xié)同、學(xué)校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式,我系在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了以下嘗試:

4.1“少臺(tái)套、大循環(huán)”

前面我們講到,對(duì)于電子設(shè)計(jì)技術(shù)這樣的工科專業(yè),面臨著雙重困境:電子設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)備的更新速度越來(lái)越快;學(xué)院對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入資金總是有限的,不可能完全跟進(jìn)電子設(shè)備的更新速度。這樣一來(lái),如何最大化地使用已購(gòu)設(shè)備,同時(shí)將資金花在“刀刃”上,及時(shí)為師生引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備就成為擺在我院決策和管理層面前的一大難題和挑戰(zhàn)了?;谶@一問題,我院在各系部上下進(jìn)行了廣泛而深入的交流和探討,最終提出“少臺(tái)套、大循環(huán)”的基本理念,一方面,充分發(fā)揮儀器、設(shè)備的利用率,另一方面,通過(guò)加強(qiáng)管理,逐步建立起“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、多方向”的實(shí)驗(yàn)管理體系,整合并優(yōu)化現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊的實(shí)驗(yàn)資源,倡導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手,學(xué)以致用的能力,致力于培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

與先進(jìn)硬件設(shè)備的引進(jìn)和先進(jìn)管理理念相配套的是,我系注重采用豐富多樣的教學(xué)手段以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,如充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體的優(yōu)勢(shì),借助仿真軟件,為學(xué)生購(gòu)置機(jī)器人等模型,為學(xué)生提供全方位立體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)刺激和環(huán)境,讓學(xué)生在耳濡目染中不知不覺樂于動(dòng)手、勤于動(dòng)手,養(yǎng)成基本的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),這點(diǎn)可在我系歷屆電子競(jìng)賽中學(xué)生的優(yōu)異表現(xiàn)中窺見一斑。

4.2教材內(nèi)容與社會(huì)發(fā)展高度掛鉤

模塊化課程改革的一個(gè)基本特點(diǎn)就是打破原來(lái)學(xué)科間的界限,依據(jù)一定的目的和標(biāo)準(zhǔn),對(duì)若干學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、重組、優(yōu)化,形成具有可操作性的模塊。具體而言,我系積極響應(yīng)學(xué)院全面開展模塊化課程改革的理念和號(hào)召,積極開展“電氣信息類”專業(yè)電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊建設(shè),具體而言,就是將傳統(tǒng)的數(shù)字電路、在系統(tǒng)編程技術(shù)、SOPC實(shí)踐課程三門課程進(jìn)行重新整合,打破了過(guò)去學(xué)科間固有的界限,按照市場(chǎng)對(duì)電子技術(shù)人才需求和知識(shí)本身的邏輯體系進(jìn)行重新編排,重新組合,按照“即學(xué)即用”、“活學(xué)活用”的原則對(duì)各子模塊進(jìn)行最優(yōu)化組合,將應(yīng)用型辦學(xué)理念深入滲透到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),內(nèi)化到師生的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中,以致力于培養(yǎng)符合市場(chǎng)需求的電子類應(yīng)用型人才。從日前的改革成效來(lái)看,我系所進(jìn)行的這一現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊成果是喜人的。

如果說(shuō)模塊化課程改革是為學(xué)生精心準(zhǔn)備的“主食”和“大餐”的話,那么組織學(xué)生開展相關(guān)競(jìng)賽無(wú)疑就是一道道美味可口的“點(diǎn)心”和“佳肴”了。自2007年以來(lái),我系組織學(xué)生開展了各種類型和層次的競(jìng)賽,取得了豐碩的成果,學(xué)生多次獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)大獎(jiǎng)。這樣大張旗鼓大力組織師生投身競(jìng)賽活動(dòng)的初衷就在于為學(xué)生提供新的契機(jī)和視野,競(jìng)賽能夠很好地為教材內(nèi)容補(bǔ)充新鮮血液,及時(shí)為師生呈現(xiàn)電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新信息,增強(qiáng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力,這些和我院“地方型、應(yīng)用型、國(guó)際化”的辦學(xué)定位是相符合的。

4.3理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系,各有側(cè)重

對(duì)于工科專業(yè)而言,如何正確處理好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系是一道值得認(rèn)真對(duì)待的課題。傳統(tǒng)教學(xué)中過(guò)于重視基礎(chǔ)教學(xué),忽視或者不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的做法肯定是不對(duì)的,但是,我們也不能走入非此即彼的另一個(gè)誤區(qū),即重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),忽視理論教學(xué)的重要性。我們以為,理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)模塊的兩個(gè)非常重要的組成部分,學(xué)生需要具備扎實(shí)的電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),在這個(gè)基礎(chǔ)上,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)進(jìn)行的比較順利,同時(shí)因?yàn)閷W(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握得系統(tǒng)、扎實(shí),那么,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中,當(dāng)學(xué)生頭腦中更好的創(chuàng)意的時(shí)候,才有可能付諸實(shí)踐并進(jìn)而激發(fā)更多的靈感和創(chuàng)意。

在我系電子設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)的過(guò)程,采用的正是基于理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重,兩者互為基礎(chǔ)這樣一種理念,比如電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊理論和實(shí)驗(yàn)采用的便是靈活穿插的這樣一種方式,當(dāng)理論知識(shí)要驗(yàn)證、強(qiáng)化、延伸的時(shí)候,實(shí)驗(yàn)教學(xué)及時(shí)地跟上,什么時(shí)候需要上理論,什么時(shí)候需要上實(shí)驗(yàn),能夠?qū)崿F(xiàn)比較靈活的切換,學(xué)生在書本上學(xué)到的知識(shí)能夠得到及時(shí)的動(dòng)手操作和強(qiáng)化,往往學(xué)習(xí)效果也最佳。

4.4實(shí)驗(yàn)體系豐富,層次多樣

解決了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系,接下來(lái)面臨的問題就是如何建立多層次、豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系了。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的輔助,依附于理論教學(xué),數(shù)量上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,類型上比較單一,加上實(shí)驗(yàn)室管理未必到位,導(dǎo)致學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性有限,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功效不能得到有效發(fā)揮。鑒于此,在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,充分發(fā)揮了“即學(xué)即用”的原則,為學(xué)生提供豐富多樣的實(shí)驗(yàn)體系,滿足不同口味和需求的學(xué)生的需要。我系在“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、多方向”的指導(dǎo)思想下,積極建立相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,有計(jì)劃有步驟地調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,逐步減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例,增加綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的比例,建立起集驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)于一體的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)創(chuàng)設(shè)寬松的氛圍,引導(dǎo)學(xué)生積極探索,鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)想并實(shí)踐自己的猜測(cè)和設(shè)想,從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí),主動(dòng)探究,分析問題和解決問題的能力,為將來(lái)的職業(yè)生涯奠定良好的基礎(chǔ),比如在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中,我們鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣和偏好自主選題,在為學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中,只為學(xué)生提供一些基本的資料題,留白部分就需要學(xué)生獨(dú)立完成了,這就需要學(xué)生自己依據(jù)所學(xué)知識(shí),多方查閱相關(guān)資料,最后再提交可行的實(shí)驗(yàn)方案交與老師進(jìn)行探討和完善。無(wú)疑,在學(xué)生選擇可行的實(shí)驗(yàn)方案,制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟,完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的過(guò)程中,學(xué)生的動(dòng)手能力,自主意識(shí)和創(chuàng)新能力都得到了全面的提升。

4.5讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位得到充分體現(xiàn)

對(duì)于應(yīng)用型高校,要培養(yǎng)面向市場(chǎng)面向社會(huì)的電子技術(shù)人才,這就意味這,相對(duì)研究型高校而言,需要更加重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué),唯有如此,才能促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力,實(shí)踐能力等綜合素養(yǎng)的提升,為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型電子技術(shù)人才。以我系電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,我系在領(lǐng)導(dǎo)班子的部署下,采取了一系列積極的舉措,如自2007年下半年,成立專門的實(shí)驗(yàn)技術(shù)教研室:實(shí)驗(yàn)室成員主要由中青年博士和碩士擔(dān)任,由他們來(lái)承擔(dān)系里的絕大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)和其它實(shí)踐教學(xué)的工作,確保實(shí)踐教學(xué)的教師班子基礎(chǔ)扎實(shí);又如積極鼓勵(lì)并組織中青年教師(特別是實(shí)驗(yàn)教師)擔(dān)任學(xué)生的第二課堂指導(dǎo)教師,這一方面能有效提高我系學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力等綜合素養(yǎng),另一方面也能積極調(diào)動(dòng)一線教職工的積極性,為他們走在電子信息技術(shù)的最前沿,立足課堂教學(xué)實(shí)踐,不斷總結(jié)反思搭建了一個(gè)嶄新的平臺(tái),八年來(lái),我系取得了豐碩的成果,搭建了從教學(xué)理念、教師團(tuán)隊(duì)、活動(dòng)內(nèi)容、組織形式、管理模式到年度考核等方面一體化的第二課堂實(shí)踐平臺(tái)。

4.6加強(qiáng)應(yīng)用型師資隊(duì)伍建設(shè)

建設(shè)一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言,具有舉足輕重的作用,所有物的因素,包括先進(jìn)的理念,方式方法等要起作用,都必須依托教師這一能動(dòng)要素才能起作用,這是因?yàn)椋涸俸玫睦砟?,若不能被教師所理解,領(lǐng)會(huì)并實(shí)踐到起教學(xué)科研的過(guò)程當(dāng)中去,也會(huì)是海市蜃樓,不能成為現(xiàn)實(shí)的美景;再好的設(shè)備,若沒有得到合理的組織和管理,也會(huì)喪失起先進(jìn)的理由和價(jià)值,不能物盡其用;再好的模塊化教學(xué),內(nèi)容設(shè)置得再合理再精巧,若沒有好的教師團(tuán)體去實(shí)現(xiàn)它,也會(huì)泯然于眾不能凸顯其實(shí)際的價(jià)值。

鑒于此,我系在充分挖掘人的要素方面做出了新的探索。首先,積極組織青年教師參加合肥學(xué)院青年教師大獎(jiǎng)賽,切實(shí)提高一線青年教師的教學(xué)水平和實(shí)踐操作素養(yǎng),具體到實(shí)踐教學(xué)這一塊時(shí),我系在教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)步驟、操作規(guī)范、操作流程等方面都作了較詳盡的規(guī)范和指導(dǎo)。第二,組織青年教師單人第二課堂指導(dǎo)教師,去企業(yè)掛職鍛煉。一般而言,系統(tǒng)化的學(xué)科知識(shí)總是滯后于生產(chǎn)一線的,這在瞬息萬(wàn)變的信息化社會(huì)更是如此,因

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而,為加強(qiáng)我系實(shí)驗(yàn)教師培養(yǎng),豐富他們的社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),切實(shí)提高他們的業(yè)務(wù)能力和教學(xué)水平,及時(shí)更新觀念和知識(shí)體系,提升我系“雙師型”教師的綜合素質(zhì),組織青年教師去企業(yè)掛職鍛煉,使其熟悉企業(yè)的基本情況和對(duì)電子行業(yè)知識(shí)的需求。第三,以電子信息與電氣工程系這一團(tuán)體組織為依托,積極鼓勵(lì)中青年教師,特別是實(shí)驗(yàn)教師開展與企業(yè)的橫向合作課題。這一舉措對(duì)于更好地激發(fā)青年教師了解企業(yè)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)的熱情,挖掘青年教師參與橫向課題研究的潛力,提高我系教職工科研水平、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)水平發(fā)揮了不可估量的作用和影響,充分體現(xiàn)了學(xué)院“地方型、應(yīng)用型、國(guó)際化”的辦學(xué)定位。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之,我系緊跟學(xué)院模塊化教學(xué)改革的步伐,圍繞現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教學(xué)改革教學(xué)進(jìn)行的系列改革成效顯著,為我系培養(yǎng)應(yīng)用型電子信息人才提供了新思路,這對(duì)于其他高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具有積極意義。

作者簡(jiǎn)介:周澤華(1982-),男,安徽宿松人,實(shí)驗(yàn)師,碩士,主要研究領(lǐng)域?yàn)樾盘?hào)與信息處理。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽研究

摘 要:隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,新形勢(shì)下社會(huì)需求對(duì)電子技術(shù)專業(yè)人才的“技能型”、“應(yīng)用型”提出了新的更高要求,結(jié)合我校參加相關(guān)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)提出了實(shí)踐性教學(xué)模塊的設(shè)計(jì)思想及其實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞:電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽;實(shí)踐性教學(xué)

近年來(lái),我校學(xué)生分別參加了“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、“全國(guó)職業(yè)院校技能大賽”、等多項(xiàng)比賽。經(jīng)過(guò)我們努力,我們?nèi)〉昧丝上驳某煽?jī)。通過(guò)比賽,我們深刻認(rèn)識(shí)到參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽不但提高了學(xué)生的水平,同時(shí)也是對(duì)我系電子專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)工作的檢驗(yàn)。為了全面提升電子專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力來(lái)適應(yīng)各類電子設(shè)計(jì)大賽對(duì)高職學(xué)生的要求,應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)體系改革刻不容緩。

1 改革傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式

我校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)于1999年開始進(jìn)行招生,在早期的教學(xué)過(guò)程中,我們專業(yè)教師就根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)際需要,對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)。2006年,我校電子專業(yè)成功申報(bào)河南省教學(xué)改革省級(jí)試點(diǎn)專業(yè),我們對(duì)“應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃與大綱”進(jìn)行了大范圍的調(diào)整。

根據(jù)“以提高人才質(zhì)量為宗旨,以培養(yǎng)綜合能力為目標(biāo),以強(qiáng)化職業(yè)技能為核心,以就業(yè)為導(dǎo)向”的高等職業(yè)教育改革指導(dǎo)思想,適時(shí)對(duì)教學(xué)計(jì)劃做出微調(diào)以適應(yīng)電子信息技術(shù)的快速發(fā)展。如:2008年,對(duì)電子課程設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了重訂,由原來(lái)的純理論教學(xué)變?yōu)槔碚摷訉?shí)踐操作的教學(xué),使學(xué)生要通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),對(duì)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程有個(gè)系統(tǒng)的了解,即:理論設(shè)計(jì)、繪制原理圖、制造電路板、焊接元器件、調(diào)試電路以及完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。從改革的總體效果看,學(xué)生也從實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中學(xué)到了“實(shí)實(shí)在在”的知識(shí),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

在教學(xué)模式上將理論知識(shí)和實(shí)際操作緊密結(jié)合起來(lái),使枯燥的理論知識(shí)變得易于接受和理解,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要求各門專業(yè)課盡量安排在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所上課,利用實(shí)物教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué),力爭(zhēng)教學(xué)方案的最佳化,從根本上改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。比如單片機(jī)、可編程序控制器完全安排在實(shí)驗(yàn)室中,隨講隨做,對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。極大地增強(qiáng)了理論與實(shí)踐教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性,提高了課堂教學(xué)的效益,吸引了更多學(xué)生的主動(dòng)參與,活躍課堂氣氛,取得了較好的教學(xué)效果,顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。

通過(guò)以上三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)綜合提高學(xué)生的生產(chǎn)勞動(dòng)技能,取得了良好的教學(xué)效果。除此之外,我們還開設(shè)了綜合開發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)選修課來(lái)鍛煉一部分動(dòng)手能力比較強(qiáng)的學(xué)生,提高他們的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。

通過(guò)這些改革,學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力明顯提高,畢業(yè)生受到了社會(huì)的歡迎和好評(píng)。參加過(guò)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生,他們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)、方案論證、整機(jī)裝調(diào)、選用新器件及創(chuàng)新能力與合作精神等方面得到了全面提高,他們的自信心增強(qiáng)了。他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)和科研中,獨(dú)立工作的能力較強(qiáng),受到了教師的歡迎和好評(píng)。

2 “五環(huán)”實(shí)踐教學(xué)體系

按傳統(tǒng)教學(xué)方法培養(yǎng)的學(xué)生,在實(shí)踐性環(huán)節(jié)上發(fā)生諸多的問題,比如:?jiǎn)卧娐氛_卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào);理論設(shè)計(jì)正確卻無(wú)法在工程上實(shí)現(xiàn)功能等等。這種問題的癥結(jié)點(diǎn)在于電子設(shè)計(jì)既不是單純的理論設(shè)計(jì)也不僅僅是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),而是實(shí)踐性很強(qiáng)的有特定工程背景的項(xiàng)目。

根據(jù)認(rèn)識(shí)規(guī)律和學(xué)科規(guī)律而設(shè)計(jì)的“五環(huán)”實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系?!拔瀛h(huán)”指的是五個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)(基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)、專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì))。“五環(huán)”教學(xué)體系環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)。

(1)基本技能訓(xùn)練:重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生讀圖能力,電子元器件的識(shí)別、檢測(cè)技能,儀器儀表的使用技能,電子元器件的焊接與拆卸技能。

(2)專業(yè)技能實(shí)訓(xùn):通過(guò)EDA電路設(shè)計(jì)、電工學(xué)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)、可編程控制器等課程的實(shí)訓(xùn),培養(yǎng)學(xué)生按原理圖組裝功能電路的能力,選擇正確儀器、儀表獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)、波形的技能,進(jìn)行電路參數(shù)調(diào)整、完成電路整體調(diào)試的能力。

(3)專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn):安排一個(gè)月的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn),主要培訓(xùn)學(xué)生分析和解決系統(tǒng)問題的能力,整機(jī)電路的組裝和調(diào)試技能,維護(hù)、維修技能。

(4)頂崗實(shí)習(xí):本專業(yè)安排了10個(gè)月的頂崗實(shí)習(xí),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)綜合能力。

(5)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文):要求學(xué)生從生產(chǎn)、工程和實(shí)際生活中尋找設(shè)計(jì)題目,獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、印刷電路版制作、元器件焊接、整機(jī)調(diào)試等環(huán)節(jié)。本專業(yè)安排了三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立工作能力。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)時(shí)數(shù)中所占的比重較大。應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)授課學(xué)時(shí)總量為2600學(xué)時(shí),理論授課學(xué)時(shí)數(shù)為1158學(xué)時(shí),占學(xué)時(shí)總數(shù)的46%;實(shí)踐教學(xué)(實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等)多達(dá)1405學(xué)時(shí),占學(xué)時(shí)總數(shù)的54%。整個(gè)課程體系的設(shè)置中體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的重要性,為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和應(yīng)用技能提供了保障。

3 引入虛擬仿真技術(shù)

眾所周知,現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展又為電子信息技術(shù)的發(fā)展提供了前進(jìn)的動(dòng)力,二者是相互促進(jìn)、相互滲透、共同發(fā)展的。

為了將可編程技術(shù)及系統(tǒng)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用引入教學(xué),我們開設(shè)了追蹤電子技術(shù)發(fā)展前沿的“在線系統(tǒng)可編程技術(shù)”及“虛擬與仿真技術(shù)”等課程;同時(shí),盡可能將各種EDA軟件穿插于各門相關(guān)課程中,如Protel、Workbench、QuartusⅡ、MATLAB、labview等軟件的應(yīng)用,大大開闊了學(xué)生的視野,提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力,提高了設(shè)計(jì)效率。

4 實(shí)踐教學(xué)與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽緊密結(jié)合

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng),推動(dòng)高等學(xué)校信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革,有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育,培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與基本能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng);有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力。[4]

電子設(shè)計(jì)大賽,積極推動(dòng)了我系對(duì)電子專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)改革。在平時(shí)的實(shí)踐教學(xué)中綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,引入電子設(shè)計(jì)大賽的賽題,電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題具有實(shí)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、技術(shù)水平發(fā)揮余地大的特點(diǎn);所涉及的電類專業(yè)的課程有:模擬電路、數(shù)字電路、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、電子設(shè)計(jì)、EDA技術(shù)等;

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽成績(jī)作為檢驗(yàn)教學(xué)改革是否成功的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)近幾年的比賽,我們?nèi)〉昧丝上驳某煽?jī),2011年,獲得參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽河南賽區(qū)二等獎(jiǎng)1個(gè)、三等獎(jiǎng)3個(gè),獲得全國(guó)職業(yè)院校技能大賽河南賽區(qū)二等獎(jiǎng)1個(gè),三等獎(jiǎng)1個(gè);2012年,獲“畢杯”全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng),獲全國(guó)職業(yè)院校技能大賽電子產(chǎn)品檢測(cè)與維修項(xiàng)目全國(guó)第三名;從獲獎(jiǎng)情況不難看出,專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革的效果在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中得到了檢驗(yàn),切實(shí)提高了學(xué)生的實(shí)踐水平。

我們將不斷的調(diào)整專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系以適應(yīng)電子設(shè)計(jì)大賽對(duì)學(xué)生知識(shí)水平的要求,從而滿足不斷發(fā)展的信息化時(shí)代對(duì)畢業(yè)生的更高需求。

作者簡(jiǎn)介:蔣海濤(1978-),男,河南焦作人,碩士,講師職稱,主要從事應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的教學(xué)工作。

作者單位:焦作師范高等??茖W(xué)校物理與電子工程系,河南焦作 454001

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要:在現(xiàn)今電氣化的時(shí)代,電子自動(dòng)化技術(shù)迅猛發(fā)展。將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化領(lǐng)域越來(lái)越受到關(guān)注,并且逐漸應(yīng)用到實(shí)際生活中。本文系統(tǒng)介紹了微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:微電子;自動(dòng)化

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷深入發(fā)展,電子自動(dòng)化技術(shù)也逐漸應(yīng)用到人們的日常生活中,在很大程度上影響著人們的生活生產(chǎn)過(guò)程。并且,隨著生活水平的提高,人們對(duì)于微電子技術(shù)的要求也日益提高,因此深入研究基于微電子的自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量有很大作用。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微電子的自動(dòng)化過(guò)程,需要構(gòu)建合適的功能模塊,尤其是電子電路的設(shè)計(jì)。

一、基于微電子的自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,微電子系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)逐步采用編程的方式完成。這種程序編程的方式使微電子技術(shù)更加的高性能化、高自動(dòng)化以及高節(jié)能環(huán)保。同時(shí),將微電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來(lái),更加推進(jìn)了自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新?;谖㈦娮拥淖詣?dòng)化技術(shù)主要有以下幾個(gè)特性[1]:

(一)基于計(jì)算機(jī)編程

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)技術(shù),通過(guò)編程的手段來(lái)完成系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的手工做圖方式相比,誤差小、效率高、簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn)。同時(shí)應(yīng)用軟件功能開發(fā)各個(gè)系統(tǒng)模塊,優(yōu)化了整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的性能。

(二)芯片集成度較高

電子系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),在一塊小尺寸的電路板上集成很多具有不同功能的相關(guān)電路,減小了電子線路的占用面積,使芯片集成度高、功耗較小、性價(jià)比高并且便于安裝,與此同時(shí),這種高集成的芯片符合節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。

(三)軟件升級(jí)方便

電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的,利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行升級(jí)和維護(hù),具有優(yōu)良的系統(tǒng)升級(jí)平臺(tái)。采用計(jì)算機(jī)編程的方式對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和維護(hù),可以做到實(shí)時(shí)在線工作,使系統(tǒng)的性能升級(jí)便捷,漏洞修補(bǔ)及時(shí)。

(四)具備仿真功能

計(jì)算機(jī)仿真功能是電子自動(dòng)化技術(shù)的一大特色,可以解決自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)值問題。同時(shí),利用仿真功能可以很好的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和分析,方便進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化[2]。

整個(gè)電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科的理論知識(shí)。其中計(jì)算機(jī)編程的應(yīng)用,推動(dòng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展,使整個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)集成在小規(guī)格芯片之上成為可能。

二、微電子自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程

整個(gè)電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是包括各個(gè)功能模塊的生成、系統(tǒng)的維護(hù)與升級(jí)以及各功能版的集成等內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)來(lái)完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程,為系統(tǒng)功能模塊的生成和功能的實(shí)現(xiàn)提供了良好的技術(shù)平臺(tái),使電子自動(dòng)化系統(tǒng)的功能可以通過(guò)高集成的電子芯片體現(xiàn)出來(lái)。

(一)輸入模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的輸入版塊主要是負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的輸入功能這一子模塊的設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言完成的。首先,要對(duì)輸入內(nèi)容用程序語(yǔ)言的方式進(jìn)行定義,這樣便于系統(tǒng)程序的優(yōu)化處理。進(jìn)而,還需要對(duì)程序語(yǔ)言進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,從而使整個(gè)系統(tǒng)一體化。最后輸入數(shù)據(jù)才可以被很好的儲(chǔ)存供系統(tǒng)調(diào)用。簡(jiǎn)言之,輸入版塊設(shè)計(jì)就是程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)過(guò)程。

(二)數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)編程系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)據(jù)量比較龐大的復(fù)雜的過(guò)程。在整個(gè)系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的過(guò)程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)等,調(diào)用數(shù)據(jù)的過(guò)程變得很是復(fù)雜。因此,設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)模塊,對(duì)系統(tǒng)各階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用,便于系統(tǒng)的生成和在線維護(hù)。另外,數(shù)據(jù)模塊可以在一定程度上拓展系統(tǒng)的功能,推動(dòng)自動(dòng)化的革新[3]。

(三)仿真模塊設(shè)計(jì)

仿真模塊的功能主要是完成系統(tǒng)的功能檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析。通過(guò)仿真模塊的運(yùn)行狀況反映出整個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的工作過(guò)程,方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞并進(jìn)行在線升級(jí)。

(四)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的過(guò)程中,需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)和漏洞排查。檢測(cè)模塊可以保證各個(gè)功能模塊之間更好的匹配運(yùn)行,避免程序運(yùn)行過(guò)程中的系統(tǒng)規(guī)劃故障的發(fā)生。

(五)各功能模塊規(guī)劃

將各個(gè)功能模塊合理規(guī)劃集成到一塊小規(guī)格的芯片之上,是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高集成、低功耗的關(guān)鍵步驟。

三、微電子自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

微電子自動(dòng)化技術(shù)主要是應(yīng)用在高校教學(xué)、電氣設(shè)備以及應(yīng)用軟件開發(fā)等方面。

首先,基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的電子自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以很好的應(yīng)用到高校電氣電子工程的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中。采用各專業(yè)術(shù)語(yǔ)和特定操作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行形象描述和展示,可以使抽象的知識(shí)具體化,同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力,提高學(xué)生的整體素質(zhì)。

其次,微電子自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了電氣設(shè)備的升級(jí)。利用計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言來(lái)完成后期的系統(tǒng)革新階段,為電氣設(shè)備的更新升級(jí)提供了很大的空間。同時(shí),微電子技術(shù)的集成特性,使電氣設(shè)備更好的實(shí)現(xiàn)了高集成、高性能的特點(diǎn)。

最后,軟件編程技術(shù)方便了各個(gè)應(yīng)用軟件的開發(fā),在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中統(tǒng)一編程,實(shí)現(xiàn)各軟件的兼容,從而便于各功能模塊的集成,推動(dòng)電氣設(shè)備的統(tǒng)一化,同時(shí)降低了研發(fā)成本。

四、小結(jié)

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,為電子自動(dòng)化研究越來(lái)越深入,基于計(jì)算機(jī)編程的電子設(shè)計(jì)業(yè)逐漸系統(tǒng)化和模式化。微電子自動(dòng)化系統(tǒng)憑借其高集成、高性能、易拓展以及低成本等特性,逐漸應(yīng)用到人們的日常生產(chǎn)和生活過(guò)程中。

電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文:試論FPGA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

摘 要:FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣)在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛了。FPGA是基于PAL、GAL、PLD等邏輯編程系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)的一種綜合性的可編程器件。其自07年開始投入市場(chǎng)以來(lái),在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用是極為廣泛和深入的,在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域擔(dān)任著各級(jí)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的重要角色。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA);電子設(shè)計(jì);可編程片上系統(tǒng)

FPGA即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣,是一種半定制專用集成電路(ASIC),這個(gè)可編程器件的研發(fā)主要是為了解決ASIC的不足和PLD電路數(shù)的缺點(diǎn)。其包含了可配置邏輯模塊、輸出輸入模塊和內(nèi)部連線三個(gè)部分。由于其新的特點(diǎn)和高的運(yùn)用價(jià)值,所以在電子設(shè)計(jì)中得到了十分廣泛的運(yùn)用。本文就基于FPGA的一些特點(diǎn)結(jié)合電子設(shè)計(jì)的運(yùn)用進(jìn)行探討,得出FPGA在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用方面的結(jié)論。

一、FPGA的簡(jiǎn)介和特點(diǎn)

FPGA是以可編程陣列邏輯、通用陣邏輯、可編程邏輯器件為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的,從簡(jiǎn)單的接口電路設(shè)計(jì)到復(fù)雜的狀態(tài)機(jī),甚至系統(tǒng)級(jí)芯FPGA都扮演著十分重要的角色。其主要的特色就是現(xiàn)場(chǎng)可編程序性,這一點(diǎn)運(yùn)用到電子設(shè)計(jì)中,可以靈活地進(jìn)行控制,縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間。其采用了邏輯單元陣列的概念,與傳統(tǒng)的編輯電路和門列陣相對(duì)比而言,F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu),它運(yùn)用的是小型的查找表實(shí)現(xiàn)了組合邏輯的編輯,每一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)D觸發(fā)器,而這個(gè)觸發(fā)器正好驅(qū)動(dòng)相匹配的I/O,這樣的組合模式正好完成了既可實(shí)現(xiàn)組合編輯又可以進(jìn)行時(shí)序編輯的功能,這些每一個(gè)相鄰模塊運(yùn)用金屬線連接。通過(guò)內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元和編程數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)邏輯編輯的功能。

FPGA的特點(diǎn):(1)FPGA特有的可編程片上的特點(diǎn),就是指設(shè)計(jì)專用的集成電路的時(shí)候,用戶不需要投片生產(chǎn),可直接合成芯片;(2)FPGA以其可由簡(jiǎn)單接口到復(fù)雜接口的設(shè)計(jì)特點(diǎn)可以作為全定制或者半定制的專用集成電路的中試樣片;(3)就其特殊的結(jié)構(gòu)而言,其內(nèi)部含有極為豐富的觸發(fā)器和I/O引腳;(4)設(shè)計(jì)周期短,開發(fā)費(fèi)用低,風(fēng)險(xiǎn)小。

二、電子設(shè)計(jì)

電子設(shè)計(jì)技術(shù)是指面向?qū)S眉呻娐吩O(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù),在和傳統(tǒng)的ASIC的相對(duì)比而言,電子設(shè)計(jì)的性質(zhì)更加偏向于自動(dòng)化,所以它具備了幾個(gè)很突出的特點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)時(shí)是全過(guò)程的設(shè)計(jì),在整個(gè)集成電路中的電路系統(tǒng)、硬件、軟件和仿真等包括在內(nèi)都由計(jì)算機(jī)完成;(2)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同,電子設(shè)計(jì)主要擔(dān)任了兩方面的角色,一個(gè)是主動(dòng)的設(shè)計(jì)者一個(gè)是被動(dòng)的使用者,二者結(jié)合就可以直接運(yùn)用于客戶了;(3)實(shí)現(xiàn)的途徑相對(duì)而言更加具有選擇性,除了FPGA以外還有CPLD等可編程器件來(lái)運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)當(dāng)中,但是FPGA的運(yùn)用較為廣泛。電子設(shè)計(jì)由于其可大規(guī)模地進(jìn)行編程,并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,在用戶體現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì),所以成為了近年來(lái)主要的技術(shù)。

三、FPGA在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

由于市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)十分地激烈,在相應(yīng)的集成電路的設(shè)計(jì)中,要有一席之地就需要在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用很好的可編程器件,這些器件和傳統(tǒng)的相對(duì)比而言需要更好的適應(yīng)市場(chǎng)的能力。

(一)符合電子設(shè)計(jì)要求的器件的發(fā)展

可編程邏輯器件即PLD在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用應(yīng)該是數(shù)百萬(wàn)門的大規(guī)模的器件,其中為代表的就是將近10萬(wàn)門宏的FPGA。FPGA的主要結(jié)構(gòu)中包括了一個(gè)復(fù)雜的電路系統(tǒng),這樣的電路系統(tǒng)是為了迎合電子設(shè)計(jì)中的需要一個(gè)或者多個(gè)嵌入式系統(tǒng)處理器,以及控制模板和對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)控制的通信口而存在的。FPGA正好滿足所有的針對(duì)于電子設(shè)計(jì)的關(guān)于大規(guī)模器件的要求,再加上其獨(dú)有的可編程片上系統(tǒng),可以直接裝入一個(gè)芯片,不需要投片生產(chǎn),即能滿足所謂的SOPC的設(shè)計(jì)。

電子設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的專用集成電路設(shè)計(jì)最大的不同就是它的多種專用端口,在FPGA中的一些開發(fā)的型號(hào)器件,這些器件的主要特點(diǎn)就是其嵌入式的系統(tǒng)塊設(shè)計(jì),一切的功能都是采用系統(tǒng)塊的嵌入式結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的,在這樣的一種將處理器和傳統(tǒng)器件的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,創(chuàng)造出的性價(jià)比極高的FPGA,適用于電子設(shè)計(jì)上是十分有利的,針對(duì)于自動(dòng)化的專門集成電路的設(shè)計(jì),這樣一來(lái)可以避免很多不必要的缺點(diǎn),包括其中的成本問題和高揮發(fā)性的問題。總之,F(xiàn)PGA的開發(fā)適應(yīng)了針對(duì)于電子設(shè)計(jì)的一系列的要求是很好的可編程器件。

綜上可知,F(xiàn)PGA的研發(fā),結(jié)合了傳統(tǒng)的各類可編程器件的優(yōu)勢(shì)和作用,真正地運(yùn)用于專門集成電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)即電子設(shè)計(jì)是十分有用的。其可自帶編程片上系統(tǒng),可以就復(fù)雜或者簡(jiǎn)單的芯片的使用,其能耗低可以節(jié)省運(yùn)行的成本,其多種專用端口和附加功能模塊的使用可以更加適用于多端口的電子設(shè)計(jì)上。

(二)植入了嵌入式系統(tǒng)處理器后的FPGA運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)

在FPGA中植入嵌入式系統(tǒng)處理器是很有必要的,來(lái)解決系統(tǒng)的體積、能耗和可靠性等問題。在現(xiàn)行的嵌入式系統(tǒng)中大多都是采用了ARM的32位知識(shí)產(chǎn)權(quán)處理器核的器件,但是在運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中,主要的還是要迎合其對(duì)于處理器多接口的要求,如果直接就將二者結(jié)合,那么系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的體積和能耗必然會(huì)增加而系統(tǒng)可靠性就相應(yīng)地減少了。將嵌入式系統(tǒng)直接植入到電子設(shè)計(jì)所使用的FPGA中可以很好地解決這個(gè)問題,一般采用的是將知識(shí)產(chǎn)權(quán)核以硬核的形式植入,和FPGA的可編程邏輯資源以及IP軟核相融合,代替原來(lái)的FPGA中的硬核的功能。運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)之中,就是將FPGA的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了硬件和處理器的強(qiáng)大的軟件功能相結(jié)合起來(lái),相輔相成實(shí)現(xiàn)了一種高效的全新的SOC。

(三)以FPGA為基礎(chǔ)的DSP系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

在電子設(shè)計(jì)當(dāng)中的DSP處理器必不可少的,但是在過(guò)去的電子設(shè)計(jì)行業(yè)中,大多都是利用DSP應(yīng)用系統(tǒng),但是其存在的缺點(diǎn)在市場(chǎng)快速發(fā)展的過(guò)程中得以顯現(xiàn),比如處理的速度、硬件的靈活性或者是效率等方面。

FPGA具有大容量、高速度D的優(yōu)良特性。所以FPGA為基礎(chǔ)而開發(fā)的DSP系統(tǒng)可以借助其數(shù)字信號(hào)處理的能力以及靈活的配置特性來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)的工具的不足,配套的嵌入式先進(jìn)工具的開發(fā)是很好的一種和傳統(tǒng)相銜接又進(jìn)行優(yōu)化的形式。

電子設(shè)計(jì)的流程都是自頂向下的順序,這樣的一種特點(diǎn)就表示它是與硬件完全無(wú)關(guān)的一種系統(tǒng)設(shè)置,以FPGA為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的DSP系統(tǒng)就是基于這種設(shè)計(jì)流程的,在仿真測(cè)試上,利用了Matlab提供的IP核來(lái)完成,接著的轉(zhuǎn)型是通過(guò)SignaiCompiier來(lái)進(jìn)行的,將設(shè)計(jì)的模型轉(zhuǎn)化成了RTL,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行時(shí)序的仿真,實(shí)現(xiàn)硬件DSP系統(tǒng)的仿真測(cè)驗(yàn)。

以FPGA為基礎(chǔ)的DSP系統(tǒng),是結(jié)合了FPGA的大容量、高速度的優(yōu)勢(shì)發(fā)展起來(lái)的,并且與電子設(shè)計(jì)中的自頂向下的結(jié)構(gòu)順序相適應(yīng),對(duì)于現(xiàn)今市場(chǎng)上存在的硬件靈活性、開發(fā)效率和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等許多方面存在難以克服的缺點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的改進(jìn),很有市場(chǎng)利用價(jià)值。

(四)在電子設(shè)計(jì)的處理器上運(yùn)用

在通信領(lǐng)域的電子設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用是十分廣泛的,將FPGA和一般的處理器相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)通信是稀松平常的一件事。但是真正地將二者相結(jié)合還是十分有挑戰(zhàn)的,利用FPGA實(shí)現(xiàn)高性能的處理器是很有前景的。

如果采用FPGA直接來(lái)武裝電腦,就會(huì)形成超級(jí)電腦的概念,由于FPGA擁有獨(dú)特的嵌入式的微處理器,所以結(jié)合他的可重配置的特性就可以對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來(lái)配置整理文件。從而使得同一硬件電路結(jié)構(gòu)在不同的時(shí)間段,形成不同的等效硬件結(jié)構(gòu)以高效地對(duì)付不同的處理任務(wù)。例如,此類超級(jí)計(jì)算機(jī)某一段時(shí)間可以用于預(yù)報(bào)全球天氣狀況,下一時(shí)間則能用于根據(jù)某一公司的主要利率對(duì)沖情況來(lái)評(píng)估債券市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn),然后又可進(jìn)入基因組合核對(duì)的分析等等。利用FPGA發(fā)展的電子設(shè)計(jì)的處理器雖然還研究地不夠深入,但是真正的研究出來(lái)的成果是十分符合現(xiàn)今的電子設(shè)計(jì)市場(chǎng)對(duì)于處理器的功能需求的。

四、總結(jié)

FPGA技術(shù),即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣,在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用可以說(shuō)是十分重要和廣泛的。本文就FPGA的主要特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述,其具有的片上可編程序性是很有特色的一個(gè)特點(diǎn),基于這樣的一種設(shè)計(jì)也可以開發(fā)出很好的功能。在電子設(shè)計(jì)上的運(yùn)用,主要體現(xiàn)在器件的革新,嵌入式的處理器在設(shè)計(jì)FPGA時(shí)的運(yùn)用和電子設(shè)計(jì)相結(jié)合,還有DSP系統(tǒng)的革新,以及電子設(shè)計(jì)處理器的運(yùn)用等,這些運(yùn)用足以見得FPGA在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性。