美章网 精品范文 电子产品开发综述范文

电子产品开发综述范文

电子产品开发综述

电子产品开发综述范文第1篇

[关键词] EDA技术 电子系统 仿真

二十世纪后半期,随着集成电路和计算机的不断发展,电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短,专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题,要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下,EDA(Electronic Design Automation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求,EDA技术得到了迅猛发展。

一、EDA技术的定义及构成

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以EDA工具软件为开发环境,以大规模可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)为设计载体,以专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、单片电子系统SOC(System On a Chip)芯片为目标器件,以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程 [J]。在此过程中,设计者只需利用硬件描述语言HDL(Hardware Description language),在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述,EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作,最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件,但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述,具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程,有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛,从ASIC开发与应用角度看,包含以下子模块:设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法,然后从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计,在方框图一级进行仿真、纠错,并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统一级进行验证,最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA 技术的发展至今经历了三个阶段:电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段,是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力,协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动,但自动化程度低,需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计,而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段,又称为ESDA (电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式,设计者先对系统结构分块,直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念:自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(Concurrent Engineering)的设计方法,设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上,EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案,同时要选择能实现该方案的合适元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真,包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时,必须要有元件模型库的支持,计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析,包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等,并且可以将分析后的结果参数反标回电路图,进行第二次仿真,也称为后仿真,这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见,电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前,就可以全面了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段,不仅缩短了开发时间,也降低了开发成本。

2. 系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计,设计人员无须通过门级原理图描述电路,而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚,设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上,一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后,EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下:

第一步:按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步:输入VHDL代码,这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外,还可以采用图形输入方式(框图、状态图等),这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步:将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计,还要进行代码级的功能仿真,主要是检验系统功能设计的正确性,因为对于大型设计,综合、适配要花费数小时,在综合前对源代码仿真,就可以大大减少设计重复的次数和时间,一般情况下,可略去这一仿真步骤。

第四步:利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理,生成门级描述的网表文件,这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的,所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后,可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真,仿真过程不涉及具体器件的硬件特性,较为粗略。一般设计,这一仿真步骤也可略去。

第五步:利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步:将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发,通过更换相应的厂家综合库,可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期,EDA 技术是现代电子设计技术的发展方向,并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展,数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC,System on Chip)方向发展,借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具,可减少设计风险并缩短周期,随着VHDL语言使用范围的日益扩大,必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

参考文献:

[1]谭会生,张昌凡.EDA技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[2]李经智.EDA技术及其应用[J].齐齐哈尔大学学报,2006.

电子产品开发综述范文第2篇

[关键词] EDA技术 电子系统 仿真

二十世纪后半期,随着集成电路和计算机的不断发展,电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短,专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题,要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下,EDA(Electronic Design Automation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求,EDA技术得到了迅猛发展。

一、EDA技术的定义及构成

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以EDA工具软件为开发环境,以大规模可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)为设计载体,以专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、单片电子系统SOC(System On a Chip)芯片为目标器件,以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程 [J]。在此过程中,设计者只需利用硬件描述语言HDL(Hardware Description language),在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述,EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作,最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件,但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述,具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程,有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛,从ASIC开发与应用角度看,包含以下子模块:设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法,然后从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计,在方框图一级进行仿真、纠错,并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统一级进行验证,最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA 技术的发展至今经历了三个阶段:电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段,是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力,协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动,但自动化程度低,需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计,而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段,又称为ESDA (电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式,设计者先对系统结构分块,直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念:自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(Concurrent Engineering)的设计方法,设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上,EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案,同时要选择能实现该方案的合适元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真,包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时,必须要有元件模型库的支持,计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析,包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等,并且可以将分析后的结果参数反标回电路图,进行第二次仿真,也称为后仿真,这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见,电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前,就可以全面了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段,不仅缩短了开发时间,也降低了开发成本。

2. 系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计,设计人员无须通过门级原理图描述电路,而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚,设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上,一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后,EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下:

第一步:按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步:输入VHDL代码,这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外,还可以采用图形输入方式(框图、状态图等),这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步:将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计,还要进行代码级的功能仿真,主要是检验系统功能设计的正确性,因为对于大型设计,综合、适配要花费数小时,在综合前对源代码仿真,就可以大大减少设计重复的次数和时间,一般情况下,可略去这一仿真步骤。

第四步:利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理,生成门级描述的网表文件,这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的,所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后,可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真,仿真过程不涉及具体器件的硬件特性,较为粗略。一般设计,这一仿真步骤也可略去。

第五步:利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步:将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发,通过更换相应的厂家综合库,可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期,EDA 技术是现代电子设计技术的发展方向,并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展,数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC,System on Chip)方向发展,借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具,可减少设计风险并缩短周期,随着VHDL语言使用范围的日益扩大,必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

参考文献

[1]谭会生,张昌凡.EDA技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

电子产品开发综述范文第3篇

关键词:综合营业;自动开通;系统接口;接口方式

1系统总体方案

综合电子开通系统是建立一个以产品为核心视角,通过产品特性、产品方案以及客户要求,完成用户感知的产品生产系统。通过分析产品组成结构和各个生产环节所需要使用的业务支撑系统,统一调度并协调各个业务子系统,实现产品的生产。进行服务品质管控,提高生产效率,降低生产成本,提高用户满意度;通过激活系统自动化进行生产,降低工作量。综合电子开通系统通过营业系统接收客户定单,获得客户订购的产品信息。这些产品可能是一个单一产品,也可能是复杂的产品组合。在开通就绪中,仅需通过简单配置,即可对营业系统的客户定单进行有效的数据映射。综合电子开通系统衔接了BSS域的营业系统和OSS域的各种固网交换机、智能网平台、软交换机平台和宽带等设备,将原本分散在各个支撑系统的功能,比如开通、停复、资源整合在统一的生产流程中,实现了对生产过程的有效管理。

2系统功能结构

综合电子开通系统由综合电子开通基础平台和相关的插件组成,基础平台包括设备管理、设备配置、定单接收、工单管理、查询统计和系统管理,其中,工单管理包括定单分解、工单(调度)执行、工单监控、工单修改和异常工单处理。在基础平台之上是处理各种业务的插件,包括各种交换机插件处理固定语音业务、各种智能网查件处理与智能网平台相关的业务、各种网管插件处理与宽带设备或光语音业务,以及多种其他插件处理相应的业务。下面介绍几种系统接口。

2.1与综合营收接口

接口对方:综合营收系统。接口方式:共享表。业务描述:用户开通,业务变更数据同步。欠费停机,缴费复机数据同步。接口描述:共享业务受理数据。共享a_stop_order数据。

2.2与计费账务接口

接口对方:计费账务系统。接口方式:共享表。业务描述:欠费停机数据同步。接口描述:共享a_stop_order数据。

2.3与交换机接口

综合电子开通系统采用TCP/IP协议与交换机进行通讯,支持的交换机有C&C08、C&C08(128模)、ZXJ10、贝尔S1240。接口对方:各种型号的交换机。接口方式:TCP/IPSocket协议进行消息通信。业务描述开户:新装用户在交换机平台上开通码号,配置用户业务信息,包含交换机固有内置业务及等台业务。停机:能够满足非到期用户的主动停机。复机:能够满足非到期停机用户的主动复机。拆机:释放码号及用户端口操作。修改新业务:能够修改交换机平台上的新业务属性,能够实现新增或者减少交换机新业务的操作。欠费停机缴费复机接口描述采用固网交换机MML等开放接口MML命令集。电子开通系统负责将业务受理定单生成的自动施工工单指令发送至交换机,并接收交换机工单指令执行的结果。

2.4与冠日综合网管开通接口

接口对方:冠日综合网管系统。接口方式:共享表。具体的接口内容,详见《冠日综合网管接口说明》。

2.5与华为智能网平台接口

接口对方:华为智能网平台。接口方式:TCP/IP的MML协议。具体的接口内容,详见《华为智能网平台接口说明》。

2.6与中兴软交换NGN接口

本方案先不考虑实现与中兴软交换NGN平台的自动接口。

2.7与冠日综合网管测试接口

该协议采用标准的Client/Server结构,宽带测试系统接口软件作为服务器端,建立TCP/IPSocket侦听端口;客户服务系统作为客户端,通过TCP/IP协议向宽带测试系统接口软件发起连接请求,建立2个系统间的Socket连接。客户服务系统根据客服人员的操作,通过已经建立的接口向宽带测试系统接口发送宽带测试和端口管理的特别命令;宽带测试系统接口接收到测试请求后,由宽带测试系统完成对各种DSLAM、LAN交换机、PON端口的宽带测试和管理操作,并向客户服务系统返回操作结果。此方案利用现有系统的硬件和系统环境,包括数据库软件,将综合电子开通系统的数据库部署在综合营收数据库服务器上。

3结束语

此方案利用现有系统的硬件和系统环境,包括数据库软件,将综合电子开通系统的数据库部署在综合营收数据库服务器上,实现各种工单的自动开通。

参考文献:

[1]夏伟,俞赞.InfiniBand浅析[J].高性能计算机技术,2005(4):37-40.

电子产品开发综述范文第4篇

近些年来,随着信息技术不断发展,电子技术也随着发展。电子产品更新频率不断加快,实现了电子产品的高集成、大容量和小体积开发。EDA技术的发展,创新了电子工程设计行业,为电子工程设计发展明确了新方向。21世纪将是EDA技术的高速发展期,EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。文章主要阐述EDA技术的发展概念、发展过程,明确了EDA技术特点,分析该技术的作用。

关键词:

电子工程设计;EDA技术;电子技术

近些年来,随着电子技术日益发展、革新,应用逐渐实现了快速化和大容量发展,设计系统的数字化,由传统组合芯片转变为单片系统发展。可以说,EDA技术发展,实现了电子领域、电子系统开发的变革,是科技提高、发展的重要产物,对电子工程设计而言,EDA技术的研究、分析具有十分重要的现实意义。

1EDA技术概述

EDA技术,实现了电子设计的自动化,CAM和CAE技术概念出现,逐渐产生了EDA技术,该技术以计算机为主要工具,集合拓扑逻辑结构、计算数学技术、数据库技术、数字优化技术、图形技术等学科,逐渐产生了最新理论结构,由微电子、信号处理分析、电路技术和信息技术的重要集合。现代化EDA技术特点较多,选择自顶向下方式设计程序,确保了设计方案整体性和优化性,加上该技术自动化程度较高,在电子工程设计时,可开展各类级别调试和仿真,对于电子工程设计者而言,可及时发现结构设计错误,防止设计工作浪费,防止细枝末节错误,在系统开发中能够投入更多精力,确保设计的高效率和低成本,缩短设计周期。同时,EDA技术能够并行操作,构建框架结构环境,可实现同步电子工程开发、设计。可以说,EDA是电子技术设计自动化,也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用,使设计更复杂的电路和系统成为可能。

2EDA技术的特点

首先,在现代EDA技术的运用,大多选择“Top-Down”程序进行设计,保证设计方案优化性、合理性,防止“Bottom-up”的设计局部优化,避免整体结构缺陷。其次,HDL技术的设计优点,可实现语言的公开利用,保证语言描述范围,确保设计和工艺无联系,保证现场、系统编程,确保设计保存更为便捷,可实现在线升级。第三,自动化程度较高,在设计过程中,能够实现各级别仿真和调试,在早期结构设计时,设计者能够及时发现设计错误,防止设计工作重叠。另外,设计人员能够省略具体细节问题,在系统开发上能够集中精力,确保设计低成本和高效率。

3EDA技术的发展

在电子工程设计领域,随着EDA技术出现到发展,主要分为3个历史发展时期:首先,初级阶段。从1970年开始,EDA技术主要是采取CAD技术,集成电路具有小规模特点,在传统手工图设计时,因集成电路板、集成电路成本较大,周期较长,设计效率不高,主要依靠计算机技术进行设计印刷,选择CAD工具,可实现布图布线的二维设计和分析,代替了传统的高重复性工艺。其次,发展阶段。从1980年开始,EDA技术逐渐发展完善,集成电路规模也随之增大,电子系统的复杂化,开展软件开发研究,实现CAD系统集成,强化了电路功能设计、结构设计,EDA技术逐渐延伸至半导体芯片设计。第三,成熟阶段。EDA技术经过长时间发展,从1990年开始,微电子技术发展十分迅猛,一个芯片集成,就可达到几千万、上亿晶体管,对于该技术现状,对EDA技术要求也随之提高,促使EDA技术进一步发展。全球各大公司陆续研发EDA系统,开展大规模系统仿真,研究高级语言技术和综合技术。

4EDA技术软件研究

首先,EWB软件。该软件技术是基于PC电子软件设计,具有集成化、仿真分析、原理图、接口设计、文件夹设计等几个特点。其次,PROTEL软件。使用该技术,主要在PROTE199中广泛运用,立足电路原理图设计,采取印刷电路板设计和高层次设计技术。近些年来,EDA技术开发成为热门话题,得到迅速发展。在该领域,主要包含高层次模拟和硬件语言描述,是一种高层次综合技术。随着科学技术水平不断提高,EDA技术朝着更科学、更高层次设计技术逐渐发展。

5EDA技术作用

首先,使用EDA技术,可验证电路设计,保证方案正确性。确定设计方案后,通过系统仿真、结构模拟,对设计方案可行性进行验证设计,保证系统环节传递函数能够实现。推广系统仿真技术,在非电专业系统设计时,可确定某种新构思和新理论设计方案。待仿真后,可模拟分析系统各电路结构,对电路性能指标实现性、结构设计正确性进行判定。其次,使用EDA技术,可优化设计电路特性。对于元器件容差,加上工作环境温度变化,会影响电路稳定性。通过传统设计方法,难以全面分析这种影响,也难以完成整体优化设计。使用EDA技术,利用统计分析、温度分析功能,处于各种温度条件下,可分析电路特性,有利于最佳电路结构、系统稳定温度和最佳元件参数确定,保证电路优化设计。第三,使用EDA技术,可实现电路模拟测试。对于电子电路设计,在设计过程中,包含大量的特性分析、数据测试,由于受测试仪器精度、测试手段约束,存在较多测试问题,选择EDA技术,可实现功能的全部测试。

6EDA技术实现步骤

如上文所述,在现代电子设计领域,EDA技术是技术发展的重要方向,主要是一种硬件HDL描述语言,对硬件电路功能、信号连接、定时关系的语言描述。因此,EDA技术具有较高的自动化程度,能够实现并行操作,具有较广的语言描述范围,可实现语言公开利用,促使整体设计方案的优化设计。对于EDA步骤的实现,主要包含如下方法:首先,文本图编辑和原理图修改。通过图形编辑器,对文本、图形进行设计,可充分表达设计者的设计意图。其次,编译。通过编译器,对设计描述进行拍错编译,通过设计描述,直接转换成特定的文本形式。第三,综合。在该步骤中,可实现软件设计、硬件实现性的合二为一,由硬件电路代替软件设计,通过HDL综合器,促使网表文件生成。另外,以门级为出发点,可描述门电路结构。只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确,就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。第四,行为仿真。通过设计描述网表文件,实现功能仿真,对设计描述和设计意图是否一致进行判定。第五,适配。对于网表文件,利用布局布线适配器,针对某一目标器件进行逻辑映射操作,例如逻辑分割优化,布局布线,以及底层器件的优化配置,等到逻辑映射操作完成之后,EDA软件可形成多项结构,例如适配报告、下载文件。第六,功能仿真。在该步骤中,仿真精度非常高,和真实情况十分接近。第七,下载。如果上述6个步骤能够顺利实现,可将适配器文件下载,直接在目标芯片中转存。

7电子工程设计中EDA技术的应用流程

近些年来,EDA技术在各领域不断深入,涉及医疗、生物、航天、通信等领域,然而,EDA技术在电子工程设计中的运用最为突出,通过EDA技术,利用虚拟仪器进行产品测试,保证技术支持。可以说,EDA技术的运用,主要是电路特性优化和电路设计仿真。EDA技术在电子工程设计中的运用,主要应用流程如下:首先,源程序。在一般情况下,在电子工程设计时,主要是利用EDA器件软件,通过图形编辑器,展示文本、图形。不论是文本编辑器,或图形编辑器,均需依靠EDA工具编译、排错,方可实现文件格式转化,保证了逻辑综合分析。输入源程序之后,即可实现仿真器仿真。其次,逻辑综合。输入源程序之后,利用VHDL格式转化,即可进入逻辑综合分析流程,利用综合器,在电路设计过程中,通过高级指令,实现高级向层次较低语言转化,即逻辑综合。在逻辑综合过程中,可将其看作电子设计的目标优化流程,输入文件到仿真器后,实现仿真操作,确保功效、结果一致性。第三,时序仿真。逻辑综合适配后,进入到时序仿真环节,时序仿真是利用适配器、布线器,通过适当手段,将VHDL文件传输至仿真器内,逐渐开始部分仿真。因VHDL仿真器的使用,需考虑器件特性,在适配之后,时序仿真结果比较精确。第四,仿真分析。明确了电子工程设计方案,通过结构模拟、系统仿真方法,对方案可行性、合理性进行研究分析。通过EDA技术,可实现系统函数传递,建立数学模型开展仿真分析。使用该系统仿真技术,可应用到其他非电专业设计中,在理论验证、方案构思中能够正确运用。

8结语

综上所述,随着科学技术不断发展,现代技术逐渐革新,促使EDA技术领域朝着更高层次推广、开发,且成效非常显著。在本篇文章中,笔者详细分析、研究了EDA技术的基本信息。根据研究表明,在我国电子工程设计领域,EDA技术的运用是一种技术推动和变革,基于EDA技术的电子产品,其使用性能、专业化程度明显高于传统设计方案。因此,在电子工程设计领域,使用EDA技术,可明显提升工作效率,优化电子产品,拓展产品附加值,EDA技术发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。无线互联科技•设计分析

作者:陈瑾 单位:徐州工程学院

[参考文献]

[1]赵欢欢.电子工程设计的EDA技术研究分析[J].电子技术与软件工程,2014(3):140.

[2]许术利.电子工程设计的EDA技术[J].中外企业家,2014(12):114.

[3]姚国雪.电子工程设计的EDA技术刍议[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2014(10):214-215.

[4]许勇.电子工程设计中EDA技术的应用研究[J].福建电脑,2014(9):106-107.

[5]潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(一)[J].电子与自动化,2000(1):51-54.

[6]江燕.电子工程设计的EDA技术分析[J].电子技术与软件工程,2016(7):125.

电子产品开发综述范文第5篇

关键词:EDA技术 FPGA/CPLD VHDL

随着计算机技术的出现及快速的更新与发展,以此为基础并且在其强劲的推动下电子技术得到了远超以往的飞速发展。如今,现代电子产品几乎渗透入了人类生产生活中的各个领域。由于其的高性能,大复杂程度,价格的相对低廉及较快的更新换代速度,使得人类社会达到了一个高度发达的信息化社会阶段,进一步的促进了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。

作为现代电子设计技术的核心,EDA(Electronic Design Automation)技术是以硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述的主要表达方式,以可编程器件PLD(Programmable Logic Device)为实验载体,依赖功能强大的计算机,在EDA工具软件平台上,自动的完成逻辑编译,逻辑化简,逻辑分割,逻辑综合,结构综合(布局布线)以及逻辑优化和仿真测试,直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术的应用使得设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现,极大的提高了设计效率,缩短了设计周期,节省了设计成本。

一、EDA技术的发展

回顾自20实际90年代初到如今近30年电子设计技术的发展历程,EDA工具的发展经历大致可划分为三个阶段:计算机辅助设计(CAD),计算机辅助工程(CAE)和电子设计自动化(EDA)。

1.计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)阶段。

20世纪70年代是EDA技术发展的初期阶段,人们开始使用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线,使设计者从繁琐,重负的计算和绘图中解脱出来,由于PCB布局布线工具受到计算机工作平台的制约,其支持的设计工作有限且性能较差。

2.计算机辅助工程设计CAE(Computer Aided Engineering)阶段。

20世纪80年代为CAE阶段,此时EDA工具主要以逻辑模拟,定时分析,故障仿真,自动布局和布线为核心,如果说CAD工具代替了设计工作中绘图的重复劳动,则CAE工具则代替了设计师的部分工作。然而,大部分从原理图出发的EDA工具仍不能满足复杂电子系统的设计要求。

3.电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)阶段。

20世界90年代,设计工程师逐步从使用硬件转向设计硬件,从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发,即片上系统集成。这时的EDA工具不仅具有电子系统设计的能力,而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力,具有高级抽象的设计构思手段。可以说,20世纪90年代EDA技术的发展是电子电路设计的革命。

二、EDA技术的特征

EDA技术代表了当今电子设计的最新发展方向,其基本特征是设计人员按照“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计与功能划分,系统的关键电路采用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现。然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器及适配器生成最终的目标期间,这种设计方法被称为高层次的电子设计方法。下面介绍与EDA基本特征有关的几个概念。

1.“自顶向下”的设计方法

过去在较复杂的电子线路设计中,其基本思想是利用“自底向上”方法,用标准集成电路构造出一个新的系统,如同一砖一瓦构造金字塔,不仅效率低,成本高,而且容易出错。

“自顶向下”的设计方法则是从系统整体进行设计,从顶层进行功能方框图的划分和结构设计,在方框图一级进行仿真,纠错,并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统一级经行验证。然后用综合优化工具生成具体门电路的网表。其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路.由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的。这不仅有利于早期发现结构设计上的错误。避免设计工作的浪费。而且也减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计的一次成功率。

2.ASIC设计

现代电子产品的复杂度日益加深,一个电子系统可能由数万中小规模集成电路构成,这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题,解决这一问题的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。AS1C按照设计方法的不同可分为:全定制ASIC,半定制ASIC。可编程ASIC(@ ~可编程逻辑器件)。

设计全定制AS1C芯片时,设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则,最后将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。优点是:芯片可以获得最优的性能,即面积利用率高、速度快、功耗低。缺点是:开发周期长,费用高,只适合大批量产品开发。

半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同,分为门阵列设计法和标准单元设计法,这两种方法都是约束性的设计方法,其主要目的就是简化设计,以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时间。

3.硬件描述语言

硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言,它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式,与传统的门级描述方式相比,它更适合大规模系统的没计。设计人员可以利用HDL语言来描述自己的设计思想,然后利用EDA工具进行仿真,综合到门级网表,最后由ASIC和FPGA实现其功能。

硬件描述语言是EDA技术的中的重要组成部分,发展至今已有几十年的历史,并且已经成功的应用到系统的仿真,验证和综合等方面。目前世界上已有上百种硬件描述语言,常用的硬件描述语言有AHDL,VHDL和Verilog HDL,其中VHDL和Verilog HDL是当前最流行并且已经成为IEEE标准的硬件描述语言。这两种硬件描述语言的同特点是可以形式化地抽象表示电路的结构与行为,支持逻辑设计中层次及领域的描述,可借用高级语言的精巧结构来简化电路的描述,具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性,支持电路描述由高层到底层的综合转换,硬件描述与实现工艺无关,便于文档管理,易于理解和设计重用。同时VHDL与Verilog HDL又各自具有独自的特点。Verilog HDL非常容易学习理解,一般可在2~3个月掌握这种设计技术,较适合系统级,算法级,寄存器传输级,门级及开关级电路设计。简言之,Verilog HDL对电路底层细节的描述支持较好,较易控制综合后的电路结果。而相对的,VHDL虽然较难掌握,但其系统级硬件描述能力强,而且用户可自定义数据类型,设计灵活。缺点则是对电路细节的描述支持稍差。

4. 系统框架结构。

EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范,目前主要的EDA系统都建立了框架结构,如Cadence公司的Design Framework,Mentor公司的Falcon Framework等,这些框架结构都遵守国际CFI组织(CAD Framework Initiative)制定的统一技术标准。Framework能将来自不同EDA厂商的工具软件进行优化组合,集成在一个易于管理的统一的环境之下。而且还支持任务之间,设计师之间在整个产品开发过程中实现信息的传输与共享,这是并行工程和Top—Down设计方法的实现基础。

三、基于EDA软件的FPGA/CPLD开发流程

(1)设计输入(原理图/HDL文本编辑):利用EDA工具的文本或图形编辑器将设计者的设计意图用文本(HDL)或图形方式(原理图或状态图)表达出来。这是在EDA软件上对FPGA/CPLD开发的最初步骤(2)编译:完成设计描述后便可通过编译器进行排错,编译,变成特定的文本格式。为下一步的综合做准备。(3)综合:一般来说,综合是仅对HDL而言的。这是将软件设计与硬件的可实现性挂钩,将软件转化为硬件电路的关键步骤。综合后HDL综合器可生成ENIF、XNF或VHDL等标准格式的网表文件。其从门级开始描述了最基本的门电路结构。(4)行为仿真和功能仿真:利用产生的网表文件进行功能仿真。以便了解设计描述与设计意图的一致性(可省略此步骤)。(5)适配:适配器也称结构综合器,其功能是将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作。其中包括底层器件配置,逻辑分割,逻辑优化,布局布线。适配完成后,EDA软件将产生针对此项设计的适配报告和JED下载文件等多个结果。适配报告指明了芯片内资源的分配与利用,引脚锁定,设计的布尔方程描述情况。(6)功能仿真和时序仿真:在编程下载前必须利用EDA工具对适配生成的结果进行模拟测试。该仿真接近真实器件的运行状态,仿真过程中已考虑到器件的硬件特性,因此仿真精度要高得多。仿真是在EDA设计过程中的重要步骤。(7)编程下载:若以上的所有过程都没有发现问题,便可以将适配器产生的下载文件通过编程器或编程电缆载入目标芯片FPGA或CPLD中。(8)硬件仿真与测试:最后是将含有载入了设计的FPGA或CPLD的硬件系统进行统一测试,最终验证设计项目在目标系统上的实际工作情况,以排除错误,改进设计。

四、结束语

EDA技术是电子设计领域的一场革命。目前正处于高速发展阶段,每年都会有新的EDA工具问世。虽然EDA作为一套完整的电子技术设计系统较为复杂,但作为工具却十分方便于用户的使用。EDA工具大都采用系统级目标设计方法,具有良好的设计界面。可视化操作方法及系统框架结构使得设计者可以把精力主要放在概念设计等顶层设计上,而把大量的具体的层次化设计工作留给EDA系统去做。而我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家,因此广大电子工程人员应尽早掌握这一先进技术。这不仅是提高设计效率的需要。更是我国电子工业在世界市场上生存,竞争与发展的需要。

参考文献:

[1]江国强.EDA技术与应用(第三版)[M].电子工业出版社,2010.

电子产品开发综述范文第6篇

关键词:EDA;自顶向下;VHDL;交通信号灯

中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2008)15-21050-04

Implementation of Traffic Signal Lights Based on VHDL

LUO Hai-tao

(School of Informatics,Guangdong University of Foreign Studies,Guangzhou 510420,China)

Abstract:EDA integrates the latest technologies of modern Electronics and Computer Science,its design adopts top down methodology,and hardware description language is used to design electronic circuit in EDA;VHDL becomes one of the most popular hardware description language because of its strong ability of modeling and syntheses.Designed traffic signal lights based on VHDL.

Key words:EDA(Electronics Design Automation);Top down;VHDL;Traffic Signal Lights

1 引言

硬件描述语言(HDL,Hardware Description Language)至今约有40余年的历史,现在已成功地应用于ASIC自动设计的模拟验证和综合优化等方面。其特点是借鉴高级语言的功能特性对电路的行为与结构进行高度抽象化、规范化的形式描述,并对设计进行不同层次,不同领域的模拟验证与综合优化等处理,使设计过程达到高度自由化。

VHDL语言全称是“超高速集成电路硬件描述语言”(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language),1982年被研发出来以。1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言,并公布了VHDL的IEEE-1076版(87版)。1993年IEEE对VHDL进行修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展了VHDL的内容,公布了新的VHDL版本,即IEEE标准的1076-1993版本(93版)。VHDL语言描述能力强,覆盖了逻辑设计的诸多领域和层次,大大简化了硬件设计任务,提高设计的可靠性。基于VHDL语言的设计方法得到了广泛的应用,VHDL语言已成为硬件描述语言的工业标准。

2 EDA技术与VHDL语言

EDA 技术是90年代迅速发展起来的,是现代电子设计的最新技术潮流,是综合现代电子技术和计算机技术的最新研究成果,是从事电子线路设计与分析的一门技术,包括电子线路的设计、计算机模拟仿真和电路分析、印制电路板的自动化设计三个方面的内容。

进入21世纪后,EDA技术得到了更大的发展,突出表现在以下几个方面:(1)使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能;(2)在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出;(3)电子技术全方位纳入EDA领域;(4)EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊,更加互为包容。传统的电子产品的设计必须经过设计方案的提出、电原理图设计、初步验证、样机制作、小批量试制、大批量生产等几个过程。对于电子产品设计工程师而言,必须保证理论设计、初步验证两个过程完全正确,才能按电路原理图绘制成电路板图,并进行进一步的生产。

传统的电子产品的设计通常采用自底向上(Bottom Up)电路设计方法,即首先根据系统对硬件的要求,写出详细的技术规格书,画出系统的控制流程图;其次,根据技术规格书和控制流程图,对系统功能进行细化,合理划分功能模块,画出系统的功能框图;然后,对各个功能模块进行细化和电路设计;最后,将各个功能模块的硬件电路连接起来再进行系统地调试,最后完成整个系统的硬件设计。手工设计方法的缺点是:(1)复杂电路的设计、调试十分困难;(2)如果某一过程存在错误,查找和修改十分不便;(3)设计过程中产生大量文档,不易管理;(4)对于集成电路设计而言,设计实现过程与具体生产工艺直接相关,因此可移植性差;(5)只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测。

基于EDA技术的设计则采用自顶向下的设计方法。

(1)采用可以完全独立于目标器件芯片物理结构的硬件描述语言,在系统的基本功能或行为级上对设计的产品进行描述和定义,结合多层次的仿真技术,在确保设计的可行性与正确性的前提下,完成功能确认;

(2)利用EDA工具的逻辑综合功能,把功能描述转换成某一具体目标芯片的网表文件,并将它输出到该器件厂商的布局布线适配器,进行逻辑映射及布局布线;

(3)利用产生的仿真文件进行功能和时序验证,以确保实际系统的性能。

自顶向下方法的优点是:顶层功能描述完全独立于目标器件的结构,在设计的最初阶段,设计人员可不受芯片结构的约束,集中精力对产品进行最适应市场需求的设计,从而避免了传统设计方法中的再设计风险,缩短了产品的上市周期;设计成果的再利用得到保证;由于采用的是结构化开发方法,因此确认主系统基本结构后,可以实现多人多任务的并行工作方式,提高系统的设计规模和效率;在选择目标器件的类型、规模、硬件结构等方面具有更大的自由度。

EDA技术通常采用硬件描述语言进行电子电路设计,EDA技术主要特点是:(1)采用硬件描述语言作为设计输入;(2)库(Library)的引入;(3)设计文档的管理;(4)强大的系统建模、电路仿真功能;(5)具有自主知识产权;(6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性;(7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案;(8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技术;(9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低;(10)高速性能好;(11)纯硬件系统的高可靠性。

目前常用的用于EDA技术的硬件描述语言有:ABEL-HDL;Verilog HDL:IEEE 1364-1995,2001;VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language): IEEE 1076-1993。其中VHDL语言以其强大的行为建模、结构建模、寄存器传输级描述以及逻辑综合功能成为EDA技术中应用最广泛的硬件描述语言之一。

3 VHDL建模方法

VHDL建模方法一般有行为建模、结构建模、寄存器传输级描述等方式。VHDL具有强大的行为描述能力,成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。行为描述避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统。VHDL丰富的仿真功能和库函数可以在系统的设计早期阶段查验系统功能的可行性,并对设计进行仿真模拟。分解大规模设计和已有设计的再利用,这是由VHDL的行为描述能力和程序结构决定的。用VHDL完成设计后,可以用多种EDA工具进行逻辑综合和优化,VHDL对设计的描述具有相对独立性。行为建模是一种抽象描述,不是对具体电路结构的描述,是对设计实体整体功能的描述,是高层次的概括。对系统进行行为描述目的:在系统设计的初始阶段通过对系统行为描述的仿真发现设计中存在的问题;行为描述阶段不考虑用具体硬件去实现实际的操作和算法,主要检验系统的结构以及工作过程能否达到系统设计的要求。

行为建模主要使用函数、过程和进程,采用行为建模的方法设计的VHDL语言程序一般不能进行综合,必须先使用EDA工具在行为级上进行仿真,确认无误后再将程序改为结构建模或者数据流建模的VHDL语言程序,然后再进行综合。行为建模意义在于对复杂的、多层次的系统来说,行为建模使设计者在早期发现错误,并且确定设计是否合理。

结构建模是指在层次化设计中,高层次(顶层)模块调用低层次模块、基本逻辑门或者基本逻辑单元来组成复杂数字电路或系统,例如一位全加器可以由一位半加器和或门构成,在进行结构建模时,可以先建立半加器和或门模块,包装入库,再调用这些模块建立全加器。这里,全加器是顶层模块,半加器和或门是底层模块,所以,结构化描述体现了层次化设计思想。

寄存器传输级描述RTL(Register Transfer Level),其设计实体的描述按照从信号到信号的数据流形式,或者叫“数据流描述方式”。根据RTL描述,可以导出系统的逻辑表达式并进行逻辑综合,是ED设计中经常采用的描述方法。行为方式描述的系统结构程序抽象度高,很难直接映射到具体的硬件,必须先转换为RTL方式描述的VHDL语言程序。

逻辑综合是针对给定的电路功能和实现此电路的约束条件,如速度、功耗、成本及电路类型等,通过计算机进行优化处理,获得满足要求的电路设计方案。逻辑综合的依据是逻辑设计的描述和各种约束条件;逻辑综合的结果是一个硬件电路的实现方案,该方案必须同时满足预期的功能和约束条件。满足要求的方案可能有多个,但逻辑综合器将产生一个最优或接近最优的结果,该结果和逻辑综合器的工作性能有关。

4 系统设计实现

本系统在Altera公司的Max+ Plus II 10.0 BASELINE软件下用VHDL语言设计实现,操作系统环境为Windows XP version 5.1.2600。系统采用自顶向下的设计方法,首先把系统按功能分解成4个模块:controller、display、fenwei以及frequency。分别设计4个模块,然后再调用它们构成整个系统。系统顶层采用图形方法设计,如图1所示。

4个底层模块则采用VHDL语言设计,其中Controller的接口代码为:

Entity Controller Is

Port

(Clock:In Std_Logic;

Reset:In Std_Logic;

Hold:In Std_Logic;

Flash:Out Std_Logic;

NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 25;

RedA,GreenA,YellowA:Out Std_Logic;

RedB,GreenB,YellowB:Out Std_Logic

);

Frequency模块的接口代码为:

Entity Frequency Is

Port

(Clk10Hz: In Std_Logic;

Clk1Hz:Out Std_Logic

);

End;

Display模块的接口代码为:

Entity Display Is

Port( Clock:InStd_Logic;

Flash:In Std_Logic;

Qin:In Std_Logic_Vector(3 Downto 0);

Display:Out Std_Logic_Vector(0 to 6));

End;

Fenwei模块的接口代码为:

Entity Fenwei Is

Port

(Clock:In Std_Logic;

Numin:In Integer Range 0 To 25;

NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 9

);

End;

编译后运行结果如图2所示。

5 结束语

VHDL是一种功能非常强大的硬件描述语言,主要用于描述数子系统的结构、行为、功能和接口。VHDL借鉴了高级语言的特点,可以将一项工程设计,或称设计实体,(可以是一个元件、一个电路模块或一个系统)分成外部(可视部分即端口)和内部(不可见部分),即设计实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,只要其内部开发完成,其他的设计就可以直接调用这个实体。

参考文献:

[1] 胡振华-VHDL与FPGA设计[M].北京:中国铁道出版社,2003.

[2] 求是科技.VHDL应用开发与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2005.

电子产品开发综述范文第7篇

摘 要:电子商务专业项目教学法是在建构主义的指导下,把教学内容巧妙地融合在每个项目的任务之中,以实际的项目为对象,先由教师对项目进行分解,然后让学生围绕各自的项目进行讨论、学习,激发学生学习兴趣,增强学生的竞争意识的一种教学方法。

关键词:项目教学法;电子商务

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1005-1422(2014)03-0084-03

随着电子商务的迅速发展与普及,人们的学习方式、思维方式、工作方式、生活方式都在发生变化,这对传统教育管理和教学模式提出了更高的要求。为深化职业教学改革,我校电子商务专业尝试用项目教学法思路设计教学计划,近几年大胆尝试用项目教学法引导专业教学,将专业分为多个学习领域,各个项目贯穿每个学习领域。每个项目都做到深入剖析和自我评价,取得了很好的教学效果。

一、项目教学法的意义

电子商务专业是一个新兴的学科,学科内容包含计算机、物流、商贸等知识,若单纯按各个知识点教学,学生学完专业后,不能把知识点串联起来,难以学以致用。项目教学法就是在教师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理,信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节的基本要求。项目教学法不再根据具体教材内容编排来单独零散讲解每个知识点,不再分具体学科,而是通过项目的形式综合各个知识点所涉及的内容,最终达到学生综合掌握电子商务专业知识的目的。

“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”,改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。该教学法综合性强,对教师知识面要求高。

项目教学法实施的一般过程是:分析内容,确定项目任务――项目准备期――项目实施阶段――项目成果的提交与评价阶段。

采用项目教学法,我们可以将专业、学习内容按照项目方式进行分类设计。设置思路如下:电子商务专业岗位群分析及岗位要求分析――核心岗位分析――职业资格证书要求――电子商务专业总体框架计划――某门学科(大项目)学习领域制定――大项目中的子项目教学法设计。

二、项目教学法在电子商务专业设置的应用设计案例

项目任务:制定可行的电子商务专业教学计划。

项目准备期:执行制定教学计划的相关工作。在设置专业之前,第一步:要做好调研工作,包括电子商务行业人才需求规模分析、中职电子商务人才需求特点、中职电子商务专业对应的职业岗位分析。第二步:根据电子商务专业岗位群分析,确定核心岗位及辅岗位的相关职业标准、职业素养与能力要求。第三步:根据专业性质和岗位群需求,确定学生必考与可考证书和等级。

项目实施阶段:根据调研结果,由专业部、学科组共同制定电子商务专业总体框架计划。框架中列举学习领域的设置,如电子商务认知、文员实务技能训练、办公软件应用、网络推广、网店装修、消费者心理行为分析等。

项目成果的提交与评价阶段:包括教研组内部自评、不同专业组互评、校级互评等。

三、项目教学法在电子商务专业学习领域的应用设计案例

下面以“网店装修”学习领域作为案例,运用项目教学法展开具体学习项目。

项目任务:制定“网店装修”项目内容。

项目准备期:定位开店的形式,以淘宝网开店装修为主线,从卖家角度介绍网店装修各个环节的操作流程,清楚学生美工基础掌握情况。确定课程学习目标,综合运用所学美工、网络营销知识在淘宝网、拍拍网或其他B2C的网店上装修店铺,并产生经济效益。同时培养学生对专业学习的热情和审美情趣。

项目实施阶段:学习者在教师的指导下或借助网络书籍等资料,定位网店风格,学会用色和整体布局,能换位思考,站在消费者角度进行商品描述页的设计。做好网店如下工作:(1)店铺招牌/BANNER;(2)宝贝分类;(3)公告栏;(4)促销区/秒杀区;(5)网店产品描述;(6)广告牌。

项目成果的提交与评价阶段:包括自评、同专业教师内部互评、教研组互评等。

四、项目教学法在“网店产品描述”教学中的应用设计案例

教学对象:中职电子商务专业学生,已学习电子商务网上开店基础知识、网店美工基础知识等电子商务类课程。

项目任务:制定“网店产品描述”学习项目。

项目准备期:教师用文档范例进行网店产品描述。

・教学教法・项目教学法在电子商务专业的设计与应用

学习情境:网店产品描述教学时间:10学时

工作情境描述

产品描述是网店装修的一个重要核心项目,在淘宝网店上,商品描述页的设计好坏,最大程度突出和反映了店铺的特色,通过产品描述的设计,把顾客最感兴趣的内容展示或描述出来,达到最大展示产品特点及最大化吸引人气

学习任务

小组成员根据自己店铺定位和店铺整体风格,选择10件不同类别的宝贝进行产品描述

与其他学习情境的关系

是网店装修中最重要任务之一,本学习领域第三个任务,在学习其他学习任务时起到承上启下的作用

学习目标

掌握产品描述的要点(详细真实,与店铺整体风格一致,能表现商品属性、成份、功效以及相关信息),能提高学生审美眼光

学习内容

(1)产品促销区设计

(2)分类标题栏设计

(3)商品介绍区设计

(4)商品展示区设计

(5)帮助与说明区的设计

教学条件

(1)教学设备:具有互联网操作的电脑、网店所涉及的产品

(2)学习资料:网络资源、相关教材、教师上课资料

(3)教学场地:电子商务实验室

(4)教师安排:电子商务专业教师

教学方法组织形式

(1)5~7人/组

(2)小组学习为主,课程教学和独立学习为辅,行动导向教学法始终贯穿教学全过程

教学流程

(1)教师设置学习任务,讲述完成任务所需基本知识(1h)

(2)学生选定产品,确定产品描述风格(1h)

(3)学生模拟优秀网店选择3个不同的产品进行产品描述(2h)

(4)学生根据自己网店风格和要求,自行设计自己产品描述(3h)

(5)教师评价,师生交流(1h)

(6)学生根据自己网店风格和要求,继续自行设计自己产品描述(1h)

(7)师生互相交流,教师评价与总结(1h)

学业评价

(1)准确定位网站风格(小组评价)

(2)阐述网店规划的整体思路(教师评价)

(3)能根据工作计划,小组完成网店装修作业,动作准确、规范(教师评价)

(4)完成本任务过程中的团队合作能力、经营管理情况和学习态度(个人自评和小组评价相结合)

项目实施阶段:学生用文档范例进行网店产品描述。

学习情境:网店产品描述教学时间:10学时

教学情境

观摩优秀网店的产品描述,要求学生通过教师指导、网店观摩、上网查找相关资料等方式,完成个人网店的产品描述

教学目标

(1)学会欣赏不同优秀网店的产品描述风格

(2)制作有个人特色、突出产品特点的产品描述风格

(3)在产品描述中能有效地展示商品属性、成份、功效以及相关的信息

(4)能够利用资料、制定合理的工作方案,完成教师指定的任务。

教学资料

淘宝网

教学辅助

资料和网络相关资源

教师提供样图如下:

样图1

样图2

教学环节

说明:每组5~7人,在电子商务实验室,通过资料查阅、网络搜索等手段,完成以下任务:

(1)描述有哪几个要点

(2)网店产品描述中应注意什么

(3)选择2~3个你喜欢的网店,总结他们有什么不同

(4)学生根据自己网店风格和要求,自行设计自己产品描述

(5)教师评价,师生交流

(6)学生根据自己网店风格和要求,继续自行设计自己产品描述,完善产品细节描述

(7)通过学习和资料搜索,编写报告

(8)师生互相交流打分,教师评价与总结

(9)教学反思(教学内容、教学目标、教学方式、教学效果)

项目成果的提交与评价阶段:包括师生自评、师生互评、小组互评等。

五、结论

项目教学法设计思路,有利设计者从整体考虑设置专业教学计划,大项目分解成子项目,确定学习领域,从学习领域中继续剖析分解子项目,设置具体的课程学习项目。有利于教师在授课时掌握课程项目的工作任务、工作方法和工作要求。项目教学法在具体的教学中有利于学生的思维模式和职业综合能力的培养,让学生在做中学和练,教、学、做、评相结合,体现了职业教育电子商务课程的实践性和职业性的特点,对同类课程具有积极的引导意义和实际的借鉴作用。

参考文献:

[1]吴清烈.电子商务专业教学法[M].北京:外语教学与研究出版社,2012.

电子产品开发综述范文第8篇

【关键词】电子工程设计 EDA技术 研究分析

随着电子技术的发展革新,应用系统逐步朝向大容量、小型化、快速化的方向发展。数字化的设计系统也逐步由组合芯片向单片系统发展。EDA技术不仅带来了电子产品领域和系统开发的革命性变革,这也是科技发展与提高的必然产物。对于EDA技术的了解和对其在电子工程设计中的关键性分析都是十分有意义的。

1 EDA技术概述

所谓EDA技术,就是电子设计自动化,由CAE、CAD、CAM等计算机概念发展出现。EDA技术以计算机为主要工具,集合了图形学、数据库、拓扑逻辑、优化理论、计算数学、图论等学科,形成最新的理论体系,是微电子技术、计算机信息技术、电路理论、信号处理和信号分析的结晶。现代化的EDA技术具备很多特点,普遍采用了“自顶向下”的程序进行设计,保证了设计方案的整体优化,EDA技术的自动化程度更高,在设计过程中能够进行各类级别的调试、纠错和仿真,设计者能够及时发现结构设计的错误,避免了设计上的工作浪费,设计人员也能抛开细枝末节的问题,将更多精力集中于系统开发,保证了设计的低成本、高效率、循环快、周期短。EDA技术还能实现并行操作,建立起并行工程框架的结构环境,支持更多人同时并行电子工程的技术开发和设计。

2 EDA技术发展

电子工程设计的EDA技术自出现以来,大致可以分为三个历史时期:

2.1 初级阶段

大约在二十世纪的七十年代,早期的EDA技术处于CAD阶段,出现了小规模的集成电路,由于传统手工在制图设计中的集成电路和集成电路板的花费大、效率低、周期长,借助于计算机技术的设计印刷,采取了CAD工具实现布图布线的二维平面编辑和分析,取代了高重复性的传统工艺。

2.2 发展阶段

到了二十世纪八十年代,EDA技术进入了发展完善的阶段。集成电路的规模逐渐扩大,电子系统日益复杂化,人们深入研究软件开发,将CAD集成为系统,加强了电路的机构设计和功能设计,这一时期的EDA技术已经开始延伸到半导体芯片设计的领域。

2.3 成熟阶段

经过了长期的发展,直至二十世纪九十年代,微电子技术的发展突飞猛进,单个芯片的集成就能够达到几百万或是几千万甚至上亿的晶体管,这种科技现状对EDA技术提出更高的要求,推动了EDA技术的发展。各类技术公司陆续开发出大规模EDA软件系统,出现了系统级仿真、高级语言描述和综合技术的EDA技术。

3 EDA技术软件

3.1 EWB软件

所谓EWB是一种基于PC的电子设计软件,具备了集成化工具、仿真器、原理图输入、分析、设计文件夹、接口等六大特点。

3.2 PROTEL软件

该技术软件广泛应用了Prote199,主要由电路原理图的设计系统和印刷电路板的设计系统两大部分组成。高层次的设计技术在近年的国际EDA技术领域开发、研究、应用中成为热门课题,并且迅速发展,成果显著。该领域主要包括了硬件语言描述、高层次模拟、高层次的综合技术等,伴随着科技水平的提升,EDA技术也必然会朝向更高层次的自动化设计技术不断发展。

4 EDA在电子工程设计中的应用技术流程

近年来的EDA技术深入到了各个领域,包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等,但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出,主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中,主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下:

4.1 源程序

通常情况下,电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件,利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用,都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作,文件能够实现格式的转化,为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序,就能够实现仿真器的仿真。

4.2 逻辑综合

在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后,就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言,这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程,这可以看作是电子设计的目标优化过程,将文件输入仿真器,实施仿真操作,保持功效和结果的一致性。

4.3 时序仿真

在实现了逻辑综合透配之后,就可以进行时序仿真的环节了,所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中,开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性,所以适配后的时序仿真结果较为精确。

4.4 仿真分析

在确定了电子工程设计方案之后,利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递,选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中,能够应用到方案构思和理论验证等方面。

5 结束语

伴随着科学的发展,技术的革新,EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发,成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究,研究表明,EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力,基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中,对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。

参考文献

[1]白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览.科技探索,2012(6):242.

[2]于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作,2012(12):83.

[3]徐冠宇.浅谈电子工程设计的EDA技术[J].中国科技纵横,2011(9):328.

电子产品开发综述范文第9篇

关键词:EDA;QuartusⅡ;实验教学

0、引言

随着CAX(CAD、CAM、CAT、CAE)技术的发展,电子设计自动化(Electronic DesignAutomation,EDA)及其在电子产品设计中的应用日益广泛。不论在教学、科研、产品设计与制造等方面,EDA都发挥着巨大的作用。教学方面,主要使学生掌握EDA的基本概念和基本原理、学习QuartusⅡ等软件的使用与操作,掌握VHDL语言的编写规范及编程的逻辑理论与算法,进行电子电路设计实验和各种应用设计。科研方面,主要利用虚拟仪器进行产品测试,将下载验证后的CPLD/FPGA器件应用到实际仪器设备中,进行专用集成电路ASIC和片上系统SoC设计等。产品设计与制造方面,主要进行大规模智能产品的建模与设计、计算机仿真、验证与测试、缩短产品更新换代周期等。

1、工具软件QuartusⅡ及VHDL语言

1.1

QuartusⅡ的使用技巧

工具软件的使用应与实例开发相结合,通过解决实际使用中遇到的问题,熟悉各种操作功能。通常,使用工具软件时遇到的问题可概括为两个方面。

(1)程序设计语言上的问题。普通编程语言(如C++、JAVA)是面向对象/主体的编程语言,使用时所遇的问题一般是算法设计思路的逻辑和语法格式方面的错误,而VHDL语言是描述数据系统的结构、行为、功能和接口的“概念型”编程语言,编程时,应注意整体模式构架的正确性,包括库与程序包、实体、结构体、配置、描述语句的语法及词法等结构方面的错误。

从可视化角度讲,VHDL语言分为内外两部分:外部为可视界面,以概念为驱动;内部为不可视部分,用算法完成。

(2)工具软件操作上的问题。用QuartusⅡ进行电子系统开发时,一般的步骤有:设计输入、编译、综合、布局、布线、时序分析、仿真、编程下载等。在开发过程中,通常会遇到一些操作上的问题。例如,在对设计文件的初次波形仿真时,当节点信号输入(Insert Node or Bus)、信号波形(Waveform)、网格(Grid Size)和时间轴(End Time)大小等都设定后,如果直接进行波形仿真的命令操作,会出现问题提示:“仿真器中没有文件(No files in simulator)”。原因在于没有向Simulator Setting交互界面中添加波形文件。操作上的解决办法,是从菜单AssignmentSetting…打开设置对话框,选择树形目录中的Simulator Setting项,在交互界面的Simulation input栏中添加正在进行波形编辑和仿真的文件。

通常在遇到工具操作方面的问题时,可从联机帮助或通过网络搜索引擎等途径得到与问题有关的解决方案及提示,提示和线索一般都可使问题得到解决。

1.2 VHDL语言

VHDL语言是较为广泛使用的一种EDA设计语言。它包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级3个描述层次,并支持结构描述、数据流描述、行为描述和这3种描述的混合描述形式。VHDL几乎覆盖了以往各种硬件描述语言的功能,在电路设计的整个过程中(不论是自顶而下还是自底向上的设计方式)都可以用VHDL来完成。

VHDL具有以下优点:

(1)将设计人员的工作重心提高到系统功能的实现和调试,减少了用于物理实现的精力和时间。

(2)用简洁明确的代码描述来进行复杂的控制逻辑设计,灵活方便,便于设计结果的交流、保存和重用。

(3)不依赖于特定的器件,便于将设计映射到不同的工艺器件上去。

(4)VHDL是一种标准语言,众多的EDA厂商均支持,移植性好。

1.3 “概念驱动式”设计

由于VHDL语言使设计人员摆脱了电路细节的束缚,使他们可以把精力集中于创造性的方案与概念的构思上,因此新的构思理念可以迅速有效地成为产品,大大缩短了产品的研制周期。另外,由于“概念驱动式”的高层次设计只定义系统的行为特性,不涉及实现工艺,因此在高层次设计完成后,必须在厂家综合库的支持下,利用综合优化工具将高层次的描述转化成对具体工艺的优化网表,实现工艺转化。

EDA设计可分为一般规模设计和大型规模设计两类。两者的设计步骤基本相同,不同点在于:在某些设计步骤上大型规模设计增加了一些相应的测试与仿真。

“概念驱动式”设计的总体步骤如下:

(1)按照“自顶而下”的设计方法进行系统划分。

(2)输入VHDL代码或图形。代码输入的优点是可以按照设计者的构思生成新的功能器件。

(3)对设计输入进行编译、综合、优化处理及仿真,生成门级描述的网表文件。对于大型规模电路的设计,要进行代码级的功能仿真,主要用于检验系统功能设计的正确性。因为大型设计在综合、适配时要花费数小时的时间,因此在综合、适配前对源代码进行仿真,可大大减少返回修改的重复次数和时间。一般规模电路的设计,可略去代码级的功能仿真这一步。

综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品进行的,因此综合的过程要在相应的厂家综合库支持下完成。编译、综合、优化处理是将VHDL代码的概念描述转化为硬件电路,实现以格式化形式描述电路的结构。综合后,可利用生产的网表文件进行适配前的时序仿真,仿真过程不涉及具体器件的特性。

(4)利用适配器件将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射,包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布局布线。适配完成后,产生多项设计结果:适配报告(包括芯片内部资源利用情况),设计的布尔方程描述,适配后的仿真模型,器件编程文件。根据适配后的仿真模型,可以进行适配后的时序仿真。由于已经得到器件的实际硬件特性(如延时特性),因此仿真结果能比较精确地预期未来芯片的实际性能。如果仿真结果达不到设计要求,就需要修改VHDL源代码或选择不同速度品质的器件,直至满足设计要求为止。

(5)将编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片CPLD/FPGA中。

2、EDA实验项目设计及其类型

EDA的实验项目很多,应用范围很广。对于教学实验来说,可分为3类:验证型实验、综合型实验和创新开发型实验。验证型实验为基础实验,电路较简单,一般为必做实验;综合型实验的电路功能较复杂,主要针对学习与实践动手能力较好的学生开设,一般为选做实验;创新开发型实验为专项研究型实验,内容具有一定的难度和创新性,用于针对参加专项竞赛和具备较高发展潜力的学生进行训练。

下面列出各类型实验中的项目:

(1)验证型实验:

①计数器及移位寄存器实验;

②发光二极管点阵显示器实验;

③交通灯自动控制器实验;

④功率放大器;

⑤时钟控制器实验;

⑥多功能数字钟实验。

(2)综合型实验:

①量程自动转换型数字式频率计;

②电子琴;

③音乐喷泉设计;

④MP3播放器;

⑤数字滤波器设计及实现;

⑥DDS直接数字合成任意波形发生器;

⑦智能家居电器;

⑧烟雾、温度、位置限定等各种报警器;

⑨程控电源;

⑩虚拟逻辑分析仪;

[11]电梯控制电路;

[12]汽车状态记录仪。

(3)创新开发型实验:

①电脑无线通信;

②无线电数据收发器;

③模拟乒乓球比赛游戏电路实验;

④低频对讲机;

⑤精密数控电源及函数发生器;

⑥数字式信号调制发射器;

⑦利用PC机打印接口的频率计;

⑧语音识别与控制;

⑨大厅人数感知器;

⑩运载机器人的语音控制系统;

[11]变速风扇控制器;

[12]距离传感显示器的数据采集时钟电路;

[13]无线电遥控系统。

对于EDA实验,学生可先在自己的计算机上做好波形仿真,再到实验室进行下载验证。这是EDA实验简易、方便和灵活的优越之处。

下载芯片的选用一般有FPGA与CPLD两种,前者具有运行速度极快的优点,但断电即丢失所下载的系统;后者具有断电不丢失定制的优点。

3、EDA实验室的软硬件系统及配置

EDA实验室应由一整套硬件设施及EDA软件环境构成。最基础的硬件配置是计算机、实验箱及网络平台。计算机达到中高档配置的要求即可,配置的高低只影响EDA工具的运行速度与设计的仿真速度,对效果无直接影响。实验箱可采用不同的第三方供应商产品,包括国内产商和国外产商。

软件配置一般用QuartusⅡ软件工具及相关配套组件。测试分析仪器包括频率信号发生器、逻辑笔、数字万用表、示波器与逻辑分析仪。CPLD/FPGA下载板用于将设计的电路下载到板上,完成芯片制造。

在QuartusⅡ上进行设计输入、软件仿真、引脚定位后,与CPLD/FPGA组合就可以下载到Ic芯片上,接着用逻辑分析仪对硬件电路进行时序测试。

4、EDA技术在嵌入式产品设计中的作用与意义

为使设计者方便地为用户设计出不同档次、不同功能需求的产品,满足用户在灵活和个性化上的要求,现代的专用集成电路(ASIC)产品一般都包含了32-bit处理器、类似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存储单元和其他功能模块。这些ASIC芯片(常被称为片上系统SoC)与具有现场可编程功能的门阵列FPGA相结合,可使产品达到更高程度的自适应和智能可编程能力。ASIC提品的核心功能及软硬框架,包括IP核心、Flash存储单元中的程序模块和I/O单元;FPGA提供现场可编程的扩展功能空间,与ASIC组合实现产品的最优、易用、低成本、多功能集成等。

ASIC的优点在于专用、量身定制和执行速度较快;FPGA的优点是可编程、灵活和个性化。若每次的产品更新换代都用FPGA设计完成,则会使成本增高,因此只能在小批量产品的设计中使用。若是大规模生产的产品,应采用ASIC设计,制造出专用集成电路芯片并批量生产,使成本降低。

在实际应用中,将ASIC设计与FPGA设计相结合,采用“芯片级”嵌入设计思路,把可编程逻辑器件FPGA嵌入ASIC的标准单元和逻辑模块中,搭配出不同层次和价位的EDA嵌入式产品,满足用户在不同应用领域、不同计算类型中对新型芯片产品的需求。

5、基于网络的现g:EDA实验技术

随着网络应用的不断发展,基于网络平台的EDA实验技术已在EDA教学中得到应用。它改变了传统的实验教学模式,带来了新的生机和活力。在EDA网络平台上可提供实验演示、远端存储、资源共享和互动式教学等内容。

基于Internet的实验平台能够满足网络大学和分布式教学模式中的实验教学需求。多客户一多服务器的系统工作模式实现设备的分时共享,能够有效地节约投资。基于Internet的实验平台是一个开放的系统,它可以支持不同公司、不同型号的FPGA/CPLD设计实验。现代EDA实验室也将是开放的实验室,不受时间、地理位置限制的实验室,不限制设计思路、有利于创新人才培养的实验室。

从长远角度来看,EDA网络平台应在以下几方面做进一步扩充与改进。

(1)资源共享方式的多样化。现在的EDA网络实验平台一般都是局限于某些特定的用户,如拥有实验平台的高校自身及其同盟的高校。这些各自独立运行的平台在功能上存在不同的优缺点,不能实现优势互补,并造成一定程度的重复劳动和浪费。因此应建立功能全面、元件库齐备、电路参数正确性、校验性能强的统一、综合、标准的网络虚拟实验平台。只要用户下载安装客户端并申请注册,就可共享基于网络的数字化实验环境,从数字化实验室管理界面进入不同的实验室空间,进行不同的训练内容或课题,完成在线设计、在线仿真和控制、上传文件至服务器、与其他用户的在线交流等内容。

(2)更强的互动性和信息化管理措施。在基于Internet的实验平台上,学生应能够通过网络将设计结果下载到远程实验室中的FPGA/CPLD芯片上,并借助于远程测试系统,完成实验结果的验证、分析,同时也达到了实验设备共享的目的。在远程实验中运用数字电路测试技术,使虚拟仿真的结果变成真实电路的效果。通过网络实验平台,教师应具备更强的管理能力,例如,在网上批阅学生提交的作业,查询学生向本课程所提的问题,实时地解释并通过网络将答案发送给学生等。学生对课程内容若有疑问或不理解,通过实验网络向教师询问,学生询问的问题存放在后台的数据库中,以备教师查看和使用。在交流的同时教师从网上掌握学生的学习状况,并对学生进行考核。对注册用户进行水平测试,以便指导注册用户的学习,如帮助学员安排学习计划等,对学员学习效果做出评估。考核系统由试题库、注册系统、试题生成模块、考卷批阅系统、成绩查询系统、学习计划自动生成系统等构成。

6、结语

电子产品开发综述范文第10篇

东莞处于珠江三角洲经济发达地区,被政府定位要建设成为“国际制造业名城”,且与港、澳和国际交往密切,新产品、新设备、新技术引进快、更新快,东莞理工学院是东莞地方性本科院校,具有得天独厚的产业优势。机械电f工程是该院机械设计制造及其自动化专业的主要专业方向之一,研究机械电子工程的办学特色具有亟大意义。

1.机械电子工程办学模式及特点

国外的高等工科教育,十分重视微电子技术与机械工程的结合,在高等院校中正式建立机械电子专业的大致有两种类型,一种以机械制造过程机电一体化为方向,如日本的丰桥技术科技入学生产系统工程系和英国勃莱德福的制造系统工程系;另一种以产品机电一体化为方向,如日本的静岗大学光电机械学科。日本名古屋大学电子机械工程系的学者认为:过去是机械工程和电子工程分别作为两个独立的领域,今后,社会和发展形势迫切需要能够掌握机械工程和电子工程两个领域的人才。这个系设有电子机械基础理论、电子机械应用设计、超精密加工、电子机械测量、集成机械工程等5个教研室。日本东京大学机械工程系设计与制造系统专业(相当于我们现在的机械设计与制造专业)的课程设计考虑了培养机电一体化人才的需要。他们认为在机电一体化产品中有关传感技术,数据转换、传递与处理技术,接口技术和计算机的操作与控制技术,以及应用软件等知识,已成为现代机械工程师必须具备的基本知识。因此他们在专业教学中增设了以下一些课程:机械工程学、机构与信息、信息化生产系统、CAD/CAM、自动化、先进制造技术、信号与图象处理、系统管理、机电一体化、系统动力学、机械动力学、工业综述、工业系统以及应用软件技术等。

我国高校机械电子工程专业的设置始于20世纪80年代。最初机电工程专业是依据各校归口行业应急的需要,对原有相关专业进行调整而设置的,教学计划的制定明显带有“机靠电”或“电靠机”的倾向。而课程设置,尤其是体现机电一体化新技术的专业课程设置远跟不上技术发展的速度。尽管如此,由于微电子技术、计算机技术的率先渗透,这一时期系统性教育结合进修性教育培养出的机电一体化人才,在生产实践中,对改造企业的老产品、旧设备和生产线,提高自动化水平和经济效益起到了一定的推动作用。进入20世纪90年代以后,机电一体化人才的培养为了适应经济体制逐步转轨以及学科迅猛发展所带来的变化,许多高校对机械电子工程的专业结构、课程设置、教学内容均进行了大幅度的调整。

上海交通大学精密仪器专业立足于原有专业的改造,彻底更新原有的课程设置体系。该专业教改从优化专业课程设置入手,以“精密机械设计”“传感器”“微机及接口技术”等核心课程为结合点,链接反映学科新兴技术应用的相关课程。如在精密机械设计分支中,增设了“精密机械CAD、仪器CAD”等课程;在传感器分支中,增设了与提高产品质量休戚相关的“仪器可靠性设计”和为加强电路系统设计能力的“精密仪器电路”等课程。与此同时,考虑到近年来光机电一体化系统的研究已经步入产品化阶段,出于光、机、电、智能伺服系统综合设计能力培养的需要,又增设了“仪器光学基础”“自动控制系统”等课程。优化后的课程体系,总体分布趋于合理,较充分地体现了先进性、及时性、实用性的特点,形成了机、电、计算机技术“三足鼎立”之势。

哈尔滨工业大学机械电子工程专业的教学改革自始至终是与学校211工程发展规划以及教改立项研究结合在一起的。为了挖掘内部潜力、调动积极因素、发挥综合优势,哈工大将校内原“精密机械及仪器制造工程”专业、“机电控制及自动化”专业以及机器人研究所、现代生产技术中心合并,重新组合成立了机械电子工程专业。这种集科研、教学、工程实践于一体的教学体系,不仅在师资力量、教学设施上为专业教改奠定了基础,而且合一化机制自身所具有的自动反馈功能,更为及时调整教学环节、更新教学内容提供了保证。重新制定的教学计划中,专业课程的设置具有学时少、针对性强的特点,经适当搭配后,与统设专业基础课组织,不仅形成了“机电控制和自动化”、“机电一体化产品设计和制造”两个专业方向(这与当前机电工程专业机械产品机电一体化和机械制造过程机电一体化分别设置的发展新趋势相吻合),同时,突出了知识传授与工程实际需要的紧密结合。

综上所述,机械电子工程办学模式的共同特点是:

(1)基于机械电子学从理论到实践的不断延伸和扩展,基于机械电子工程综合性人才培养的需要,遵循“宽口径、广适应”的原则,专业方向以机械产品机电一体化和机械制造过程机电一体化两个大方向来划分。

(2)站在市场经济对专业知识结构的总体高度上来权衡课程设置、教学内容与教学时数,摒弃以往单纯强调课程自身完整性的作法。对专业基础课,要削枝强干、精心搭配;对专业课,要反应现代科技水平,突出新、简明、实用。

(3)加强实践性教学环节,探索适应经济新机制的管理方法。提倡三结合,gfl:理论与实践相结合,教学实践与生产实践相结合,实践环节要体现机与电的结合。

2.机械电子工程课程设置

借鉴国内外髙校设置机械电子工程取得的经验和成果,结合我院自身特点及地理优势,总结我院第一届机械电子工程办学经验,在“保证基础、突出主干、注重能力、增强适应性”培养原则的基础上,修改机械电子工程教学计划。建议课程设置如下:

(1)保留通识教育课程。

(2)修改学科基础课程设置。保留机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机电传动与控制、测试传感技术、液压与气动,将互换性与技术测量、工程材料及成型技术与机械制造工程原理整合为一门课,压缩学时:加强电工与电子技术课程,具体将电子技术改为模拟电子技术和数字电子技术,并增加电工部分的电路分析;加强微机原理与接口技术课程,增设计算机辅助设计与制造课程。

(3)修改专业课程设置。保留控制工程基础、机电一体化系统设计;将数控技术与制造系统的计算机控制整合为一,改设为计算机控制技术并增加学时,增设数控机床与编程,增设机器人技术。

(4)合理设置选修课。对任选课可按照“宽而浅”的原则设置课程,组织教学内容,一般每门任选课以20~30学时为宜;对于跨专业的任选课可采用讲座方式,一般每门课程的讲座时间10〜15学时为宜,以拓宽知识面、增加信息量、扩大视野、促进能力与素质的培养提高为目的。

3.机械电子工程实践教学环节

为了在大学的有限时间内,有效地培养学生的综合能力和创新能力,提高学生的素质,除了课堂教学部分的课程设置、教学内容以及教学方法应围绕上述培养目标进行改革外,还应重视实验教学及工程实践教学在人才培养中的重要性。这是因为在实验教学及工程实践教学的过程中,学生将所学的知识用于解决工程实际问题,从而产生从感性认识到理性认识的6跃;通过实验及实践教学,学生提高了学习兴趣,贴近了工程实际,进一步明确了学习目的。尤为重要的是还为提高学生的综合能力和素质,培养学生的创新精神提供了一个合适的环境。基于上述原因,我们对机械电子工程实践教育体系的建设进行了探讨研究。

3.1 机械电子工程实践教学体系

以本科培养方案和教学大纲为依据、以评估要求为标准,建议我院机械电子工程实践分为3个阶段,贯穿于大学四年教学全过程,且每个阶段都有一定的目的与要求,各阶段的基本内容下:第一阶段为实践认知阶段,本阶段教学主要沿工程设计的实际过程展开,使学生通过参观、调研、资料查询检索、采购与经济核算、动手拆装、模型制作、计算机绘图大作业的实践,得到一个真实的较完整的工程经历,强化学生的工程意识,加深对机电结构的感性认知,并结合有关的机电工程导论课使学生对机械电子工程有一个比较全面的了解。

第二阶段是基础实践阶段,使学生通过金工实习、电工电子实习,机械原理与机械设计、机电传动与控制、测试传感技术、液压与气动、微机原理等课程的实验、课程设计和大作业等环节,了解制造与控制的基本工程知识与设计过程,训练学生逐步树立工程观念,提高解决工程实际问题的能力,培养学生的创新意识。

第三阶段是综合实践阶段,把工程设计与机电课程结合起来,进行机械设计与机电控制相结合的综合设计。在这一阶段学生结合专业方向课程的学习,首先通过机电系统综合实验的yii练,然后通过专业课程设计、生产实习、毕业设计,使学生综合解决工程实际问题的初步能力得到系统的培养与锻炼。

在实践时间安排上,除了在学期末安排一段集中时间实施外,基础实验采用单独设课的形式;专业综合实验采用比较灵活的方式,只给学生布置一定的实验任务与最终要求,而完成实验任务的过程则由学生自己确定;在实验进度安排上,只要求学生在规定的某…段时间内(如一个学期内)完成,实验室在规定的时间内对学生完全开放,学生完成实验有较大的灵活性,从而为学生的个性发展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。

3.2 机械电子工程综合实验课程设置

针对机械电子工程的特点,建设机电系统综合性实验平台。设计符合新形势下的科学合理的实验教学体系方案,充分突出综合性实验的主体作用,提高共享性、开放程度和效率。

机电系统综合实验是机械电子工程的综合性实验课程,其主要目的是培养学生综合运用已学的力学、机械原理和机械设汁、控制工程、测试技术、微机原理、计算机控制技术等课程知识来提高解决实际工程问题的能力。该课程通过学生亲自、独立完成一系列较有针对性的小设计小制作,使学生在独立工作能力、实验实践以及专业技术知识与技能的综合应用等方面得到比较实在的锻炼和培养。具体题目是从教学、科研、生产实际课题中提炼而出,每种题目由一至两名教师负责辅导,各班学生分为4〜5种不同类型、不同内容的题目。如机械电子的具体综合实验题目可以设为:①单片机实验系统一应用硬件及软件的设计与研制;②爬楼轮椅的设计和实验模型的设计、制作;③单片机控制电梯教学模型;④带闭环控制功能的单相交流伺服电动机调速系统;⑤单相调速电动机控制的机械手;⑥单片机直流电动机控制系统。

在专业综合实验的内容和时间安排上,采用比较灵活的方式,只给学生布置一定的实验任务与最终要求,而完成实验任务与过程则由学生自己确定;在时间安排上,只要求学生在规定的某一段时间内(如一个学期内)完成,实验室在规定的时间内对学生完全开放,学生完成实验有较大的灵活性,为学生的个性发展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。同时又可以较好地解决了实验室的设备在集中实验时不够用,空时又闲置着的矛盾,较好地发挥实验设备的效能。

3.3 机械电子工程毕业设计

进入21世纪后,我国社会主义现代化建设进入了更高层次、更快速度的发展时期,需要大量不仅有较深的专业知识,而且知识面更宽、素质全面的高等工程技术人才。机械电子工程要求学生具有较强的工程素质和工程技术综合应用能力,毕业后能胜任机械电子工程方面的设计、制造、研究开发、维护与使用、生产及经营管理等方面的工作。学生毕业后能否适应多项技术工作的需要,是否具有一定的开拓和创新能力,在很大程度上取决毕业设计的效果。为此,毕业设计要着眼于市场,选择科学研究与新产品开发相结合的“实战”题目,将新技术运用融入技能培养之中,同时让同学们接触市场经济知识,使他们在实战演练中不仅增长技术才干,而且感受到市场竞争的严峻。

建议从三年级下学期开始实行导师制,学生可以选择毕业设计的方向和指导教师,结合导师的科研项目,提前进入毕业设计,为保证毕业设计质量打下基础。坚持选择科研项目和有生产应用背景的题目,真题真做,使学生受到严格的工程实践和科研训练。已经签定就业协议的,毕业设计的题目可以征求用人单位的意见,将毕业设计题目与企业生产中的实际问题和教师科研成果联系起来。少数学生的毕业设计可以在用人单位做,由学校和企业的工程技术人员联合指导。学生不仅可以综合应用所学知识,而且可以亲生经历企业实际的工程训练过程,对现实社会有直接的了解,为今后上岗工作奠定基础。

总之,实践性教学体系的改革是专业总体改革的重要组成部分,始终遵循“来源于实际,还原于实际”的指导思想。

4.结语

机械电子工程培养的是复合型应用人才,是从事机电一体化产品设计、制造、运行、试验、开发研究的高级技术人才。要求他们既具有扎实的机械、电子、信息等方面的理论基础,又具有较强的动手能力、工程设计和综合调试能力,从而能综合运用系统理论、机械技术、电子和计算机技术及其现代技术,实现硬件技术和软件技术的巧妙结合,形成优化设计方案,研制出高功能、高质量、高可靠性、低成本的机电产品和系统。要实现上述培养目标,必须从各方面采取措施:

(1)课程设置做适当调整,学生在学习机械类知识的同时,必须加强电类知识、计算机应用和机电接口技术、自动化技术的学习。

(2)加强实践环节,建设机电系统综合实验平台。

(3)毕业设计要着眼于市场,选择科研项目和有生产应用背景的题目,使学生受到严格的工程实践和科研训练。

电子产品开发综述范文第11篇

关键词:课程开发 工作过程系统化 任务驱动 项目导向

目前,加强课程建设是我国高职教育进行内涵建设的重要切入点,而基于工作过程系统化原则进行课程开发与建设,是由职业教育的属性所决定的。

笔者论述以工作过程系统化为原则,结合任务驱动、项目导向的教学模式,对电子产品生产与管理课程的开发与建设的情况。

一、课程体系结构设计

1.基于工作过程系统化的课程设计

通过精心设计的10个项目任务,实现了对电子产品设计与生产企业从产品开发到大批量生产的完整“工作过程”的模拟,涵盖了职业实践活动中的主要工作任务,所涉及的知识内容和技能以10个工作项目任务为纲,构成了完整的知识结构和技能结构,从而构成本课程的体系结构(见图1)。

图 课程体系结构图

精心设计的10个项目任务,将实际工作任务与学习项目联系起来,学习内容是职业实践中开放性的、没有固定答案的工作任务,学习的内容是工作,通过工作实现了学习。而在完成这些任务的过程中,学生的知识和技能得到综合运用,其创新能力得到有效培养(表1)。

表1 项目任务表

序号 项目名称及内容 对应的工作过程

项目一 创建新公司,建立管理结构,制定管理规章制度 创建新公司

项目二 制定检验文件(来料检验、产品最终检验) 产品检验

项目三 调查行业工程背景问题,形成调查报告 工程背景知识的获取

项目四 新产品研制,制定设计文件 新产品研制-技术管理

项目五 新产品生产准备:制定工艺文件 新产品试生产-工艺管理

项目六 新产品生产准备:设置质量控制点,制定质量管理制度 新产品试生产-质量管理

项目七 新产品生产准备:建立公司质量管理体系 新产品试生产-质量管理

项目八 新产品生产准备:在设立的质量控制点,建立控制图 新产品研制-质量管理

项目九 工作现场管理,施行5S等现场管理制度 生产管理-现场管理

项目十 综合项目数控步进直流稳压电源的设计与制作 综合项目

2.实际工作任务与课程学习项目的对接

工作过程中的具体工作任务对应本课程的学习项目,提取职业能力要求,对应到教学内容中。因此,教学内容极具针对性与适用性。以项目二为例(其他项目可详见各项目文件中的知识点大纲),表2中第一列是项目二中要求完成的学习任务,其与实际工作任务高度一致,第二列是完成相应任务对应的职业技能及能力要求,第三列是对应的知识点内容(除部分是本门课程的知识点内容外,还整合应用了前续课程的知识点)。

项目二 制定检验文件(来料检验、产品最终检验)

表2 项目内容、职业技能与教学内容对应表

项目任务 职业能力或技能 教学内容(知识点内容)

1.使用Protel软件画出电路原理图与PBC板布线图,给出原料清单 电子产品设计开发

电子电路识图、选用 功率放大电路(前续课程)

电路原理图的绘制(前续课程)Protel DXP软件的使用

2.制定电阻器的来料检验文件,并实施检验方案 电子元器件的识别与检测

常用仪器仪表的使用

质量管理实务 常用电子元器件

常用仪器仪表的使用

抽样检验(前续课程)

3.制定电容器的来料检验文件,并实施检验方案 电子元器件的识别与检测

常用仪器仪表的使用

质量管理实务 常用电子元器件

常用仪器仪表的使用

抽样检验(前续课程)

4.制定二极管的来料检验文件,并实施检验方案 电子元器件的识别与检测

常用仪器仪表的使用

质量管理实务 常用电子元器件

常用仪器仪表的使用

抽样检验(前续课程)

5.制定三极管的来料检验文件,并实施检验方案 电子元器件的识别与检测

常用仪器仪表的使用

质量管理实务 常用电子元器件

常用仪器仪表的使用

抽样检验(前续课程)

6.制定继电器的来料检验文件,并实施检验方案 电子元器件的识别与检测

常用仪器仪表的使用

质量管理实务 常用电子元器件

常用仪器仪表的使用

抽样检验(前续课程)

7.现场答辩 计算机应用能力 PPT的制作(前续课程)

二、学习情景设计的原则

应用富有职业教育特色的工作过程系统化课程开发技术,按照电子产品设计与生产企业从产品开发到大批量生产的完整工作过程开发课程,同时与国家职业标准和职业资格鉴定规范进行对接。

1.课程以专业岗位职业能力与素质的全面培养为目标

本课程通过设置的各项目任务,对学生的方法能力、社会能力、专业能力进行综合培养。在教学过程的实施中,学生5~6人组成一个小组,模拟小型公司完成项目任务。模拟公司团队通过分工合作、团队协作,综合运用所学的专业知识,去探究和完成项目任务。

模拟公司法是行动导向的教学模式。强调学生作为学习的行动主体,以职业情景中的行动能力为目标,以基于职业情景中的行动过程为途径,以独立计划、独立实施与自我评估的自我调节的行为方法,以师生及生生的合作行动为方式,以强调学习中自我构建的行动过程为学习过程,实施对学习者方法能力、社会能力、专业能力的综合培养。

2.课程内容的序化基于真实的工作过程

项目任务表(表1)是课程内容的概括,项目任务的展开顺序对应于实际工作过程的工作任务的展开顺序。课程内容项目载体的选取,来源于真实的工作过程。

3.课程内容与职业岗位要求集成

在本课程的设计中,将国家职业技术资格质量工程师(助理)及全国计算机信息高新技术计算机辅助设计模块(Protel平台)绘图员级(国家职业资格四级)等职业规范进行了无缝集成。

三、项目引领任务驱动的教学设计

1.行动导向的教学设计

教学活动的开展综合采用了行动导向的模拟公司法、项目教学法、角色扮演及分组讨论法。在完成相应的创新项目的过程中,各模拟公司小组内学生在项目任务的驱动下,通过分工合作、讨论、角色扮演,以及老师适时的启发、提示和引导,教、学、做一体化,使各种教学模式和方法有机地融合在一起。

2.实现四个一体化

实现了课堂与实习地点一体化、理论与实践一体化、工作与学习一体化以及教、学、做一体化。通过在校内具有教学功能的真实职场环境的实训基地完成上述工作项目,实现了课堂与实习地点一体化、理论与实践一体化以及教、学、做一体化。

参考文献:

[1]张鹤萍,徐国庆.工作知识:职业教育课程的“新鲜血液”[J].职教通讯,2010(3).

[2]姜大源.论高职教育工作过程系统化课程开发[J].徐州建筑职业技术学院学报,2010(10).

电子产品开发综述范文第12篇

关键词:机电一体化技术;发展趋势:应用研究;

中图分类号:TP271+.4文献标识码:A 文章编号:

引言

机电一体化经历了自然产生和发展的过程,20世纪年代70初,经日本科技工作者系统地概括和总结,形成了比较完整的机电一体化概念,越后由于大规模集成电路技术和微型计算机技术的迅速发震,使得机电结合的形式更加灵活活,内容更加丰富,应用更加广泛。我国的机电—体化经过几十年的发展取得了重大进展,主要表现在下面几个方面。

1 机电一体化的内容

1.1机电一体化技术是从系统工程观点出发,应用机械、电子等有关技术,使机械、电子有机结合,实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化技术,主要包括技术原理和使用机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称。

1.2机电一体化系统(产品)由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体,具有满足人的使用要求的最佳功能,机电一体化系统(产品)。主要是指机械系统(或部件)与微电子系统(或部件)相互置换和有机结合,从而赋予新的功能和性能的新一代产品,有良好的人机协作关系。一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这5个要素构成。

1.3机电一体化工程( 机械电子工程)是机械工程与电子工程的综合集成,即给定机电一体化系统(或产品)“目的功能”与“规格”后,机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计、制造的整个过程体系。机电一体化工程是系统工程在机电一体化系统(产品)中的具体应用。

1.4机电一体化思想体现了“ 系统设计原理”和“综合集成技巧”。系统工程、控制论和信息论是机电一体化技术的方法论。从某种意义上讲、机电一体化思想相当于“一体化”思想。它带来了诸如光电机一体化、机电液一体化、科工贸一体化、人机一体化等技术及其产品。

2机电一体化技术的发展方向

由于机电一体化技术是多学科技术交融的技术,因此其发展的程度必然受制于其相应支撑技术的发展,同时其相关技术的发展也必然促进机电一体化技术的发展。

2.1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向,而机器人与数控机床的智能化就是其重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、心理学、生理学和混沌动力学等新方法,模拟人类智能,使它具有自学习、自组织、自适应、思维和决策等能力,以求得到更高的控制目标。

2.2模块化

机电一体化产品种类繁多。让它们自由地交换信息是一项十分复杂的事,因此有必要研制具有标准机械接口或电气动力接口等的机电一体化产品。如果机电产品能够象“搭积木”那样让需求者根据要求自由组合,那么无论是对资源的节约,还是服务于各行各界,都有着其巨大的作用。

2.3 网络一体化

由于网络的普及,推进了全球化的进程。而基于网络的各种远程监控技术,让家用电器网络化成为可能。把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统(Computer Integrated ApplianceSystem,CIAS),使人们无论在家里还是在外面,都能随时享受各种机电产品带来的好处。因此,机电_体化产品无疑会朝着网络化的方向发展。

2.4微机电化

微机电化指的是机电系统主要装置的特征尺寸在亚微米至亚毫米范围。微机电系统产品由于体积小、耗能少、运动灵活,在军事、生物医疗、航空、信息等方面具有不可比拟的优势。

2.5 绿色化

绿色化主要是指产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

3机电一体化技术的应用

在人们的日常生活当中,自动机械、信息处理设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、光学装置、智能家电、楼宇安全系统等机电一体化系统都离不开执行元件为其提供动力。而执行元件和电子控制装置之间是无法直接连接的,因此需要一个驱动部件。该驱动部件在电子控制装置的控制下,接收指令,进行能量转换,从而得到目标输出。电子控制驱动系统框架见图1。

对于精密传动来说,需要在执行元件输出终端进行传动测量,如测量其位置、速度、加速度,同时将所测得的数据反馈给电子控制装置,让其进行比较,进行误差修正控制,最终实现精密传动。电子闭环控制驱动系统框架见图2。

当有多个执行元件,其输出动作规律各不相同时,一方面要根据各执行元件工作情况来考虑其控制的形式,另一方面需要确定它们之间是否存在输出的联系。如果它们之间没有联系,可以让它们单独来工作,也可以通过构建PC机上位控制来统一管理。图3为PC机二级管理的多驱动电子闭环控制系统结构框图。若工作联动内容经常变化,就应该构建一个可以直接识别联动输出的软件,将联动输出写入软件当中,让其直接转化为控制程序,这样就能灵活地应对动作输出的需求。图4为装载了位置控制模块的PC机二级管理多驱动电子闭环控制系统结构框图。

上述机电一体化技术的应用,仅论述了如何将传感技术、信息处理技术和驱动技术等技术简单的融合,各部件都是以模块形式搭建的,而模块间的信号传输及所涉及到的接口技术和信息处理技术是其中的重点。所以,在机电一体化技术应用中,以全局最优的观念去设计机电一体化产品,并且解决好每个功能模块信息处理和传输的问题,是能够迅速地利用好机电一体化技术的方法。

结束语

综上所述,机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果,是人们为了满足社会日益丰富的需求而不断地对已有的技术进行变革创新并且使它们有机结合的一门综合性技术。。因此,机电一体化技术对我们人类的发展有着极其深远的意义。

参考文献

[1]梁俊彦,李玉翔,林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯.

[2]杨兆伟,刘锦.机电一体化技术的发展趋势与分析[J].机电产品开发与创新,2007

[3]茵延年,张志伟.机电一体化技术及其发展应用展望.苏州大学学报(工科版),2004

电子产品开发综述范文第13篇

关键词:机电一体化;发展方向

中图分类号: F407 文献标识码: A

0 前言

机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术以及其他技术相互融合而构成的一门独立的交叉学科。近几年来,机电一体化发展迅猛,新产品不断涌现。可以说,从军事到经济、从生产到生活、从简单的消费品生产到复杂的社会生产和管理系统,机电一体化几乎达到“无所不在、无孔不入”的地步。综观五彩缤纷的机电一体化大世界,联系目前国际国内高新技术的发展动向,人们认为机电一体化将朝着智能化、人格化、微型化和集成化的方向发展。

1 机电一体化概述

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是,机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中微电子装置除可取代某些机械部件原有功能外,还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展方向

2.1 机电一体化逐渐趋向于智能、微型和系统人性化

智能化是机电一体化技术发展的一个重要方向。智能化是机器在控制理论的基础上,添加上人的智能、计算机科学、模糊数学等新的思维和方法,模拟人类的智能,从而来实现更高的控制目标。微型化是精细加工技术发展的必然阶段,也是提高效率的需要,微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术等。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等的各种特点,可以进入一般机械无法进入的空间并容易进行操作,故在生物医学和航空航天等领域,都有广阔的应用前景。

2.2逐步向网络化、模块化和环保方向发展。

网络的普及,及其网络技术的飞速发展对机电一体化有重大的影响,正逐步朝向网络化方向发展。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机电一体化产品单元模块是一项复杂而又重要的工作。如可以研制有动力单元,并且具有图片处理、识别等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置,这样,机电一体化产品的生产企业就可以利用标准单元迅速开发新的产品,同时也可以不断扩大生产规模。另外由于科学技术的快速发展,人们生活也发生了很大改变,生活舒适的同时,资源在不断地减少,环境受到严重的污染。这就要求在设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类的健康要求,机电一体化产品要做到对环境无危害或危害极少,有利于提高资源的利用率和持续发展。

3提高机电一体化水平的措施

3.1自主开发与技术创新

在21世纪创新是企业竞争的焦点,市场是用户的市场,只有不断满足用户日益增长的要求,开发出新产品,才能使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。而我国长期以来习惯对引进技术消化、吸收,而创新则重视不够,更不易形成自主开发能力。所以,加大技术引进中的消化吸收,以市场需求为导向进行创新性的研究,以形成自主开发和技术创新能力为根本目的,才是提高产品技术含量和增强市场竞争能力的根本途径。

3.2走依靠科学技术之路

一是以重点项目为突破口,将国家科技计划中有关机电一体化的项目集成,资金集中使用,支持一批重点技术、重点产品、重点工程的创新活动,实施重点跨越式的发展战略,集中解决一些重大问题。二是抓好机电一体化中共性技术和基础技术、基础理论的研究。利用新原理、新理论带动机电一体化的突破。

3.3注重人才培养

21世纪的竞争是人才的竞争,发展中国家的人才大量向发达国家流动是当今一个需要引起我们高度重视的问题。如何培养人才,如何留住人才是一个社会性的问题。机电一体化涉及的技术很多,培养这方面的人才应按照“机为主,电为次,控制、计算机和信息为辅”的原则。要着重培养学生的机械设计理论、方法,掌握电子、控制的基本原理,能利用计算机进行设计、管理,会选用电器元件和传感器并具有初步的软件编写和开发能力。培养博士生、硕士生、本科生、大专生、技师操作维修人员等各种不同层次人才从事和适应不同工作。

3.4用高新技术改造与提升机电一体化

我国的机电一体化虽已取得了许多成果,但随着科技的发展和社会经济的进步,对机电一体化技术提出了许多新的和更高的要求,所以机电一体化也必须要用高新技术改造自身、提升自己,提高产品的市场竞争能力。

4 结语

综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

电子产品开发综述范文第14篇

关键词:机电一体化;机械制造;现状;发展趋势

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机械制造技术的发展

在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。

三、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:(1)20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。

(2)20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

(3)20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果。但与日本等先进国家相比,仍有相当差距。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面:1.智能化智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。

2.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情3.网络化由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4.微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小,耗能少,运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。

5.环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。

综上所述,机电一体化和机械制造的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然,与机电一体化和机械制造业相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,他们的发展前景也将越来越光明。

参考文献:

电子产品开发综述范文第15篇

关键词智能建筑弱电子系统结构化综合布线

对于现代化智能建筑,尤其是办公楼宇的弱电设计,采用结构化综合布线系统已成为共识。但是,目前还存在着两种看法(或做法):一是主张将所有的弱电系统都建立在结构化综合布线所搭起的平台上,也就是用结构化布线代替所有的传统弱电布线;另一则主张将计算机网络布线、电话配线纳入到结构化综合布线中,而其他的弱电系统仍采用其特有的传统布线。究竟采取哪种布线方式较为合理,作者认为应结合具体项目,从所用方案的先进性、合理性、经济性等方面综合考虑方能得出结论。

1智能建筑弱电方案确定基本思路

首先分析一下结构化综合布线的优点:

(1)结构化综合布线使用了标准化的线缆和接插头模块,非常便于各楼层及本楼层间的信息点管理,使得因办公室搬迁等因素造成的大量终端设备、电话机移位时,只需将插头拔出、插入新的位置,然后在弱电设备间内做跳线处理或仅仅作些软件上的更改,即可重新投入使用,而不像传统布线那样无统一标准。当设备需要移位时,会带来许多管理上的不方便或需要重新布线,对建筑装璜造成较大的破坏。

(2)结构化综合布线的扩展能力强,因为对于五类非屏蔽双绞线可以提供155Mb/s信息的传输能力,除了满足当前各种网络的需要外,还能满足未来发展的需要。

根据上述结构化综合布线的两个优点,结合建筑物实际的各弱电系统,具有发展性和不稳定性的只有电话系统和计算机网络系统。而对于其他弱电系统,如火灾自动报警系统、保安监视系统、广播系统、电缆电视系统等设备,具有很好的固定性,且位置一般不会移动,对于一个固定的建筑物,这些系统的设备一经选定,频繁更新换代的可能性和必要性均很低。

根据以上所述,一般都在弱电设计中把电话系统及计算机网络系统的配线统一纳入结构化综合布线,而对其他弱电系统保持相对的独立性,仍采用传统的配线方式。

然而,采用上述方法还有其他一些原因,如当前大多数弱电设备厂家的系统与结构化综合布线系统不兼容。要想使这些弱电系统在结构化综合布线平台上运行,则必须增加转换设备。例如保安监控系统的摄像机,其输出的视频信号通常以同轴电缆传输,如果将其纳入结构化结合布线系统中,需在线路两端增加信号转换设备。显然,这样做既麻烦又不经济。1开工准备阶段的监理1.1深入了解业主的各种需求,并据此制定详细的实施计划,提出能满足其需求的智能建筑标准,使智能系统具有可靠性、开放性和先进性。

根据该工程业主属税务系统的特点,按照《智能建筑设计规范》和“金税”工程要求建立建筑平台。(1)通信网络系统(CNS):主干采用光纤与电信部门直接相连,交换设备为CISCO产品,带宽10M,语音采用汇线通方式,电话用户线对数暂定为680个。大楼内部数据主干采用光纤,语音采用五类大对数电缆,各数据点、语音点均采用与光纤产品同一厂家生产的五类双绞线敷设,确保数据点、语音点可互换,并为以后的需求打下基础。(2)综合布线系统(GCS):水平布线子系统采用五类双绞线做层间数据路由,在交接间用CISCO catalyst 3500 SERIES XL交换机进行本层数据交换。在主干布线系统用六芯多膜光纤,层间数据通过机房光端设备进行交换,确保数据信息设备的可靠运行。设计链路支持D级标准,数据点共2578个。(3)办公自动化系统(OAS):因税务部门有其专用的办公软件,故只考虑考勤和消费方面,解决方案为“一卡通”,实施时税务人员持非接触感应卡进行消费和考勤,通过数据格式转化成表格文档再储存到可共享的数据库中,使税务办公软件直接读取获取数据信息,从而保证了业主月末的结算发薪工作。在多媒体应用方面,主会议室采用互联网技术将其影音和会议现场情况通过转换成数据资讯,实现远程会议或多会议室共享视频、音频信号,保障办公会议需要,提高设备的利用率,节省投资。(4)建筑设备自动化系统:按当地电力部门的要求,该工程在投入使用后需设专人对电力系统24h值班。考虑该实际情况,取消对高、低压变电设备的监控,但保留对室内照明和环境照明的监控;至于安防、车库管理,按业主要求暂不集成到系统中,只预留接口;空调、给排水则按《智能建筑设计规范》的标准进行设计,所有设备控制程序集成在一台电脑中,进行集中监视和控制。

2综合布线在应用中存在的问题

应用中发现有的综合布线产品,如三类、五类非屏蔽双绞线其截面均为0.5mm2(美国线规AWG24),与之相配套的配线架,出线座都只能适用于截面为0.5mm2的线缆。因此,它在支持如下几个弱电子系统时,就存在局限性或不足。

2.1广播系统(PAS)

根据我国电气规范,一般将电气设备工作电压为220/380V(交流50Hz)、有效值24V以下的交流信号确定为弱电信号。而在广播系统中,如采用定压输出,线路电压可分为70V、100V、120V三档。故在广播系统中采用综合布线,会对线缆产生过电压,长期使用会对线缆的寿命产生不良影响。另外,广播系统的线路用线截面一般为1.0~2.5mm2,而非屏蔽双绞线的线芯截面只有0.5mm2,相差甚远

2.2火灾报警及控制系统(FAS)

根据我国现行的火灾自动报警系统设计规范规定:火灾自动报警系统的信号传输线路的芯线截面,穿管敷设的绝缘导线不应小于1.0mm2,线槽内敷设的绝缘导线不应小于0.75mm2。而作为综合布线系统的非屏蔽双绞线其截面积为0.5mm2。显然不能满足我国火灾自动报警系统设计规范的要求。另外,在总线制的火灾报警系统中,电源线与控制线多采用1.5~2.5mm2的导线,综合布线系统也不能满足要求。

特别需要指出的是:我国现行消防规范要求所有消防信号线、通讯线均不可与非消防线路共管敷设。因而要用综合布线产品支持火灾报警与控制系统,必须先获得当地消防主管部门的特许。

2.3共用天线电 视系统(CATV)

用综合布线产品支持CATV一般都采用光纤,因此,在线路放大器、分配器、分支器的两端要加装适配器,这无疑增加投资,而且因中间环节增多,系统的可靠性也降低了。

以上阐述了综合布线系统在我国支持各弱电子系统目前仍在的一些问题,那么是不是说结构化综合布线系统不能支持上述各个弱电系统?答案是否定的。对于一座智能化程度要求很高的建筑物,在规范允许和获得特许的前提下,可以利用综合布线产品的光纤和各种对数非屏蔽双绞线缆支持计算机网络和电话通讯系统,用同轴电缆支持CATV和CCTV(监视电视),采用截面为1.0~1.5mm2的特殊定货的非屏蔽双绞线支持FAS、PAS。2.2建筑设备系统(BAS)本工程建筑设备的控制器选用瑞士产SAIA产品,它是在传统控制器基础上,结合现代计算机技术、电子制造技术、网络通信技术和自动控制技术开发的先进的楼宇控制产品。它是基于现代控制论中分布式控制理论而设计的集散型系统,具有集中操作、管理和分散控制功能的综合监控系统。该产品具有广泛的通信能力,其支持的标准通信包括点对点通信,PROFIBUS DP,PROFIBUS FMS,LONWORKS,以太网TCP/IP,远程通信等,甚至支持MP-BUS,M-BUS,EZR-BUS,GENI-BUS等非标准通信。本工程中选用的SAIA DDC PLUS系列产品中的每个类型都是由处理器模块和其他功能模块组成,各类PCD处理器在模块结构上具有相同的数据结构和指令集,唯一的差别是用户存储器的大小、输入输出点数和CPU的处理速度有所不同。通过中央通信总线S-BUS将各分站的信息传至中央工作站,通信速度为9600~38400bps。SAIA DDC PLUS提供的现场控制器是全智能型设计,能完成顺序控制、DDC控制、PID调节、能量管理程序等功能,无需借助中央工作站的帮助。控制方式为集散控制系统即通过现场处理机构、执行机构完成现场实时控制,系统可在任何地方加插现场控制器及操作终端而不受影响。实现对照明、空调、给排水的控制,在对安防和车库部分留有接口,在需要的时候并入网络,即可实现办公楼内任意点的分控功能。本工程BAS的监理,采用先硬件后软件的方法进行质量控制,对SAIA DDC PLUS系列产品PCD处理器模块先用万用数字表对开关量测试,然后用手提电脑通过接口转换模拟信号的输入或接收信号,检测处理机构、执行机构能否正常工作。对程序部分的监理,本工程采用现场控制软件实现实时控制,反馈数据信息,以大庆华科(FOCECONTROL)为主控软件,其编译速度快,输出界面好,人机对话易懂易用。对程序的测试采用人为发生错误或设置错误信息,观察BAS系统监控的实时性、准确性、可靠性和灵敏性,以保证将来使用的正常可靠。BAS完成监控内容除高、低压配电设备外,照明、空调、给排水按《智能建筑设计规范》要求进行测试验收。2.4智能建筑通信系统主要在语音设备区对110DW2-300无脚配线架的语音管理进行监理,根据电信部门提供的电话编码核对打线情况,确保电话的开通。在无线通信方面,根据施工进度安排电信部门进场施工,对其施工线路架设进行指导,避免以其他管道作支架或挂在其上或破坏天花等。2.5办公自动化系统因业主已有税务系统专业软件,故本工程主要完成事务处理级办公自动化系统中的办公考勤和在大楼内消费方面的软件设计,通过“一卡通”的方案,利用计算机局域网进行数据交换,监理时对软件进行数据录入测试,按该系统的结构在各消费、考勤点逐一进行读卡或多人在不同的消费点、考勤点进行同时读卡,核对软件是否能准确记录消费和考勤信息。2.6工程验收按照国家相关规范要求进行验收,其内容包括:①对已验收的工段抽查其产品、布线有否存在异常情况,并注意提醒施工方做好成品保护;②在整体验收时,应确保单机已能正常稳定地运行,施工竣工资料是否齐备;③要求施工方编写验收程序步骤,做好试机时的安全、技术交底;④与设备供应商如空调主机、水泵厂家等人员联系,要求联合调试时在调试现场协助弱电工种进行设备调试,保证设备安全。