集成电路与集成系统范文1
关键词：集成电路设计；CDIO；卓越工程师计划
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）02-0042-02
自2000年CDIO 工程教育理念被提出以来，国内外诸多高校加入到CDIO合作计划中，并积极投入到CDIO教学模的开发和完善中。随着CDIO教学理念逐渐被社会认同，CDIO模式在全世界以MIT为首的几十所大学开始操作实施，并取得了显著成效。自2005年汕头大学首先引进CDIO工程教育培养模式到我国以来，各工科院校相继开始研究和实践基于CDIO理念的人才培养模式，形成了多样化的CDIO，所涉及的课程领域也越来越广泛，如自动化专业、计算机专业、软件工程等专业。
集成电路设计专业是我国新型专业，具有门槛高、内容新、发展快、属于交叉学科、与产业联系紧密、实践性强等突出特点。对学生运用知识解决问题的能力、总结实践经验发现新知识的能力、团队工作的能力、与人沟通和交流的能力以及创新能力有很高的要求。到目前为止，还没有任何高校进行集成电路设计与集成系统专业CDIO培养模式的研究与实践。研究和实践该专业的CDIO培养模式，对哈尔滨理工大学切实作好该专业工程教育，改革哈尔滨理工大学工程教育模式，开展教育部“卓越工程师计划”具有重要意义。
一、集成专业实施CDIO培养模式的必要性及面临的问题
集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，在推动经济发展、社会进步、提高人民生活水平以及保障国家安全等方面发挥着重要作用。传统教育模式不能适应该专业对人才培养的要求，找到一种适合该专业的特点和我国国情的工程教育模式是我国集成电路产业和集成电路设计与集成系统专业更快、更好发展的必要条件。CDIO工程教育模式包括：构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。它是“做中学”和“基于项目的教育和学习”的集中体现，以产品的生命周期为载体，让学生理论和实践有机结合。本专业自顶向下（Top -Down）设计的流程可以主要概括为四个大的部分：理念（Idea），设计（Design），实现（Implement）和验证（Verify）。可见，二者从形式到内容上不谋而合。CDIO工程教育模式很适合在本专业实施。
按照CDIO工程教育理念的要求，在本专业实施CDIO模式需要解决以下问题。1.如何将“卓越工程师计划”与CDIO理念有机结合，制定出以“卓越工程师”为培养目标，以CDIO理念为指导思想的本专业CDIO培养模式；2.如何在教学计划和教学实践中围绕项目设计将相关课程有机联系起来，并规划和设置独具特色的构思、设计、实施、运行项目（CDIO 项目），应如何设置CDIO 项目，设置多少个，哪些课程需要设置等问题；3.如何将“做中学”贯彻到整个本科教学过程中，加强学生的实践与动手能力；4.如何制定科学合理的考核机制；5.如何尽快提高教师的个人能力使之胜任CDIO课程体系的教学模式；6.如何实现理论学习的实践操作局部化与整体化的统一。
二、CDIO培养模式的实践方法
为了切实做好本专业CDIO培养模式的实践。在制定和实践CDIO培养模式时应与时俱进，抓住“卓越工程师计划”的有利时机，充分与其相结合。切实做好实施CDIO的四个主题：一是课程改革，以产业需求为导向，以完成项目来设置课程、安排教学计划；二是不断提高教师的教学水平，科学合理设置该专业的CDIO项目；三是以本专业的专业方向课为出发点，逐步开展CDIO课程实践；四是进行评价体系改革，注重对实践能力、创新性技能的考核。
（一）课程改革
按照CDIO大纲要求对构思、设计、实施、运行系统的能力这四个目标进行细化，建立二级指标和三级指标，并以现行大纲为基础，找出差距，针对具体问题进行课程改革。为确保改革切实可行，学院成立CDIO工程教育改革委员会，组织全院教师集体学习和研讨CDIO 理念、CDIO 培养大纲、教育框架和标准，明确今后的改革方向和主要任务。
（二）不断提高教师的实践能力
CDIO模式是融于产业发展，并与产业发展同步的工程教育模式。切实实践该工程教育模式，就要不断提高教师的实践能力，使其成为“双师型”教师。不仅要有扎实的理论基础，还应该具备丰富的实践经验。为此，我院采用“请进来”与“走出去”相结合的方式，请有经验的工程师到校任课，派年轻的教师到企业中实习。另外，我院还定期举办CDIO研讨会，让教师参与讨论，让成功的教师分享其实践经验，以便其他教师学习借鉴。加强与集成电路产业紧密合作，发挥校企合作优势，与企业共同建立适合本项目实施的案例库。
（三）专业方向课中进行CDIO 课程实验，逐步推广
为使改革稳妥进行，也为今后全面推广CDIO模式提供经验。在集成电路设计与集成系统专业选择几门专业方向试点课程进行初步探索，总结经验，逐步向其他课程推广。在教学方面实施探究式学习和主动实践学习，提高学生学习的方向性和主动性。学院CDIO 工程教育改革领导小组、教学委员会和试点课程任课教师有计划、有目的的就试点课程的授课方式、效果、学生的反映以及存在的主要问题等方面进行研讨和总结。
（四）改善评价体制，注重对实践能力的考核
改变以考试为中心、以死记硬背为基础的考试制度，实行考试方法多样化，考试评价标准多元化。考核方式必须突破原来比较单一的模式，引入形式多样、灵活科学的考核手段。
三、目前取得的研究成果
在实际操作中采用顶层设计、模块化的改革方式，对集成电路设计与集成系统专业进行探索式的教学改革，目前已取得了部分成果。
（一）制定集成电路设计与集成系统专业CDIO
培养模式
在现有研究基础上，按照CDIO国际组织制定的标准，结合本专业的实际情况，制定了本专业的CDIO培养模式。具体包括：以“卓越工程师计划”中的培养目标和规格为该模式的培养目标和规格；建立以CDIO理念为基础的教学方式、方法及管理和评估制度。如果以简化的公式表示，即：目标（“卓越工程师”）+过程与方式：基于CDIO的“（教学内容和课程+管理和评估制度+教学方式和方法”。
（二）制定本专业基于CDIO理念的人才培养方案
目前本专业的CDIO工程模式教学改革已取得一定的成绩，已形成两个一级CDIO项目、三个二级CDIO项目和四个三级CDIO项目。设置两个一级CDIO项目：以“认识实习+专业导论”为第一个一级项目，学生在教师指导下，了解本专业的核心内容与实际产品的关系；熟悉集成电路产业链；掌握集成电路设计的基本工艺流程；建立起与专业相关的整体概念。“生产实习+毕业设计”为第二个一级项目。设置三个二级CDIO项目：由信号与系统、数字信号处理、数字IC设计、集成电路逻辑综合技术、集成电路设计验证技术、布局与绕线等课程构成的数字集成电路设计项目；由数字电路及逻辑、ASIC设计、嵌入式系统设计、FPGA结构与设计等课程构成的嵌入式设计项目；由电路理论、电子电路、集成电路工艺、模拟IC设计、版图设计等课程构成的模拟集成电路设计项目。在四门课程中设置三级CDIO项目：版图设计、数字信号处理、数字IC设计、逻辑综合。
（三）制定基于CDIO理念的课程大纲
参照CDIO 大纲并结合我国工程领域的实际情况，系统制定该专业专业课程的CDIO 课程大纲。大纲制定要着重考虑课程概述及相关课程的关系、课程教学对象与教学目的、课程内容、学时分配及主要的教学方法、实践环节的要求、课程考核等方面的问题。每门课程大纲的制定除了要充分体现CDIO理念，还要考虑与相关课程及项目之间的关系。所制定的大纲应包括：基本理论知识、个人能力和职业技能、人际交流与合作能力，在企业和社会环境中构思、设计、执行和使用各种系统的能力。按照以上要求制定了CDIO课程大纲制定的模板及制定标准。
（四）建立基于CDIO理念的教学运行机制
为了改变传统的应试教育的填鸭式方式，避免出现学生“上课记笔记，课后整理笔记，考前背笔记，考完就忘记”的现象。以CDIO 培养理念为指导，哈尔滨理工大学软件学院建立了学习效果评估机制，完善现有评价体系；建立新的教学计划、教学方法和考核方法。如考核方式突破原来比较单一的模式，引入科学的、形式多样的考核手段。注重实践环节的考核，使学生真正理解消化所学知识，使其所学知识“内化”。
集成电路设计产业发展是衡量现代社会发展水平的重要标准。集成电路产业的发展归根结底是人才的培养。人才的培养要依赖于科学的、行之有效的人才培养模式。本文以CDIO理念为指导思想，以实施“卓越工程师计划”为契机，对我校集成电路设计与集成系统专业CDIO人才培养模式进行了探讨。根据哈尔滨理工大学该专业的实际情况和现有条件对该专业进行CDIO培养模式改革，并将现有改革成果做了详细说明，对该专业CDIO培养模式的进一步研究与实践奠定了基础。
参考文献：
[1]顾佩华，沈民奋，李升平等.从CDIO 到EIP―CDIO―汕
头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教
育研究，2008，（1）.
[2]查建中.面向经济全球化的工程教育改革战略：“做中
学”、产学合作与国际化[J].高等工程教育，2008，（1）.
集成电路与集成系统范文2
【关键词】电力 系统 集成 保护
一、集成保护的概念及构成
“集成保护”是指将变电站全部信息集成于一个计算机系统中，形成可靠、灵活、多样互补的集中式保护系统，保护变电站内多个独立设备的同时，集成保护还可包括控制功能，是保护控制一体化装置。变电站内的所有设备、进线出线的保护集中由一个计算机保护系统实现，为保护系统的安全可靠性，计算机保护系统采用完全的双冗余配置。
集成保护系统主要由三大部分构成：（一）接口单元：接口单元可按变电站内二次系统的集中情况集中或分布设置，通过大容量的光纤网络将测量控制单元的数据实时传送至集成保护单元。（二）光纤网：应用光纤以太网作为集成保护的通信网络，为保证可靠性采用环网或双冗余结构，同时可使用标准的网络通讯协议，使接口单元或合并单元、集成保护与系统间实现无缝通信。（三）集成计算机继电保护单元：集成继电保护的功能在大型机上实现，通过网络接收到来自变电站各地的测量信息，并通过通信网与各相关变电站交换信息。集成保护通过各种传感设备，采用软硬件相结合的方法，同时获取变电站内的多处信息，在实现各独立保护功能的基础上，各保护功能之间易于协调配合，集成保护可以集成传统保护原理，也可产生新的保护功能，提高保护的整体性能。
二、电力系统的集成保护与控制方案
（一）基于过电流原理的配电系统集成保护方案
基于过电流原理的配电系统集成保护安装于变电站，与该变电站所有母线的进出线上各CT相连，该保护还与连接母线的PT相连接以便于进行方向的测量。该方案以过电流原理为基础，既有传统保护功能，又赋以新的保护功能特性，包括了瞬时跳闸单元，相继加速跳闸单元以及分别直接跳闸单元等多个环节，从而构成新型的三阶段保护，构成新型的三阶段保护，其中第一、二阶段做主保护，第三阶段作后备保护。
基于电流原理的集成保护系统包括故障线路选择单元、基于过电流定值的瞬时跳闸单元、纵联通道跳闸单元、无通道加速跳闸单元和INP直接跳闸单元，以及两个通信接口I、II。IOR继电保护安装于变电站，其中的“故障线路选择单元”确定与母线相连的故障线路，对于小电流接地系统该单元应具有单相接地故障选线功能，可利用传统的选线方法或新的暂态技术，由于集成保护信息较多，可产生新的方法更有利于寻找故障线路。
（二）基于电流差动原理的集成保护方案电流差动保护已经成为高压输电线的主要保护形式。电流差动保护只需要检测流入和流出保护区的不平衡电流，原理简单，选择性好，特别是随着光纤通信技术的发展，使得电流差动保护性能提高并得以广泛应用。目前，以GPS信号同步采样的数字电流差动保护在动作判据、通信系统等方面己基本满足保护系统的要求。在基于电流差动原理的集成保护方案中，输电线路主要有两大电流差动保护技术，分别是：电流纵差保护（LCD）和电流横差保护（TCD）。TCD技术可以由两个保护算法组成：电流平衡和横差方向算法，它能够为线路上的速断保护范围外发生的故障提供加速跳闸。LCD能够清除故障以保护整个输电线路，但需要昂贵的通信通道；TCD不需要通信通道，但不能为整个保护线路提供快速跳闸。因此对于双回线路，融合两种技术的继电保护装置能够为输电线路提供更好的保护方式。
集成电流差动继电器（ICD）安装在网络中的各个变电站的母线上，与包含变电站各出线CT的测控单元通过网络联接，并与远端线路末端的相邻变电站通信。保护执行纵差保护算法，并通过多个整定值的设置覆盖所有被保护线路，负责保护连接于变电站母线上的每条线路：由于能够测量到与母线相连的所有电流，那么该集成保护装置同时也可以保护母线。整个方案有先进的通信网络和协议的支持，每个ICD通过通信单元的多个通信通道与所有相关线路另一端的集成保护通信，以实现每条线路的电流差动保护。针对双回路或平行线路的保护，可在集成电流差动保护中包括TCD保护算法。集成保护装置中配以快速纵联电流差动保护算法作为每条双回线路的主保护，而当与远端联系的通信信道不可用时，则采用横差动算法作为线路的主保护用以保护两条线路，还可以集成由电流平衡和横差方向两个保护算法组成的TCD技术，为在被保护线路上的速断保护范围外发生的故障提供加速跳闸。ICD保护的电流差动算法负责完成所有相关的线路两端的差动计算。该方案基于先进的光纤通信网络的支持。变电站的测量、控制和通信单元等都通过以太网与集成保护连接，并可使用IEC61850标准通信协议。
三、基于多功能保护技术的集成保护方案
瞬时跳闸阶段。保护的功能主要包括电流保护、电流差动保护（当通信通道可用时）和距离保护。集成保护继电器装置中设置多重整定值以保护其相应的所有线路段和设备。如果故障发生在保护线路段的段范围内，电流差动就会发出瞬时跳闸命令，对于在距离段范围内的故障，距离保护也会发出瞬时跳闸命令。对于电流差动保护而言，当通信通道不可用，实现电流差动保护有困难，而距离保护的设置又存在问题时，电流方向保护也能够作为快速跳闸的主保护。与此同时，如果通信通道可用，继电器会发送方向信息给远端集成保护和集成网络保护单元。
参考文献：
[1]郑建超.未来电力技术发展的趋势。新华出版社，1998年.
集成电路与集成系统范文3
【关键词】监测；频率；智能多路数据采集系统
智能多路数据采集系统主要是通过单片机来实现系统中的数据获取，它集多种功能于一体，其中主要包括保护与显示、设定与测量、控制与报警，以及数据存储与通信等，它属于一种综合性的技术。与传统的采集系统相比，智能多路数据采集系统在性能上有很大的优势，即便是出现故障该系统也能迅速和准确的采集数据。虽然，智能多路数据采集技术得到了广泛的应用，但是，随着我国人工智能的发展，对多路数据采集系统的性能要求也将随之增高。
1 智能多路数据采集系统整体设计
1.1 系统工作原理
智能多路数据采集系统主要由模拟信号的输入、模数转换以及信号输出三部分组成。数据采集的基本工作就是模数的转换，它实时准确地测量并汇集来自于传感器的模拟量，送入计算机进行实时转换处理，完成控制信号的输出，从而实现对系统的记录或控制。以MSP430F149单片机为例，多路数据采集系统的整体结构框图如图l所示。
1.2 系统功能分析
整个系统主要由多级传感器、多路开关、放大器、MSP430F149单片机、采样/保持器、A/D转换器、存储器、键盘、液晶显示器LED、USB、日历时钟、PC机等部分组成。其中，A/D转换器和采样/保持器内嵌在在单片机MSP430F149中，这样可以简化整个电路设计，而且方便后期的调试工作。采集的模拟信号通过传感器输入，经过多路开关的分层切换，依次送到放大器进行信号放大、滤波和隔离等环节，使信号满足A/D转换器的采样要求。经A/D转换器转换后的数字信号交给单片机进行处理，最终完成数据存储、USB输出以及液晶显示等功能，并且添加了时钟源，能够为采样数据提供即时的时间信息。
2 智能多路数据采集系统硬件设计
2.1 模数转换器设计
在硬件设计中，电路主要通过模数转换器ADC0809将模拟信号转换为数字信号（A/D），传入给8051单片机的控制器芯片，然后控制芯片再将数字信号转换为模拟信号（D/A），最后进行输出采集。其结构和转换器芯片如下图2所示，
2.2 单片机设计
系统拥有键盘和显示芯片、独立的单片机系统和采集模块、电路等组成部分。对键盘和显示芯片设计时，首先通过HD7279的能端与单片机相连，实现对数据采集通道的控制以及数据值的显示，在单片机的设计过程中，是通过电路来实现数据的处理和控制的。因此，在对其设计时就必须确保电源、电路均能正常工作。
2.3 接口设计
使存储器AT89C51接入正5V电源，利用人工复位电路与接地端连接，就算出现短暂的高电平也能使器件迅速复位，而晶振电路通过电容使振荡器起震，以及对其所产生的振荡频率进行调节，在设计采集模块时，片选信号应由单片机AT89C51的P2.7引脚来确定，如图3所示，起始地址为7FFFH。其信号输出使能端通过ADC0809进行转换输出，并与TTL兼容，由于ADC0809芯片在转换信号的时候有两种方式：脉冲和电平，因此，在设计的时候需要特别注意对其进行转换。进行通信线路设计时，由于单片机与PC机之间是不能够直接进行通信的，而且PC机串口输出电压高达12V，直接与单片机连接会使芯片烧坏，因此，要选择MAX232来实现电平的转换，只要实现电平的统一，二者之间就可以进行直接通信了。当将发送命令送入到主控制芯片后，数据就会从串行接口发出，同时数据经过缓冲区分析之后，才可以转换成电压值显示出来。由于RS-232是目前应用最为广泛的串行接口，因此，接口的控制一般采用RXD、GND以及TXD进行设计。另外，RS-232进行异步传输时，数据的前后需要加入LOW和HIGH两个比特流，保证数据沿着同一条数据线进行传输。
3 智能多路数据采集系统软件设计
完成硬件设计之后，方可进行软件设计，软件设计是系统实现智能化的关键部分，对软件的设计必须有个明确的思路，流程图的制作要严格规范，程序的调试必须通过测试要求。
3.1 程序设计思路和流程图的制作
在该系统中，软件主要是采用模块化的结构设计方法，程序设计语言选用单片机C语言编程来实现数据采集器的多种功能。系统软件的程序设计思路主要包括以下几个方面：
（1）初始化接口程序，主要包括以下内容：初始化I/O端口、初始化DS1302、初始化USB参数。
（2）芯片驱动程序的设计，主要完成以下工作：对模拟量进行采样、转换、保存及显示，根据计数脉冲计算相应的参数，实现数据的发送、接收和应答。
（3）键盘显示子程序的设计，主要做好以下两种工作：键盘扫描和LED显示。
（4）日历时钟子程序，主要完成以下工作：时钟芯片的工作方式、读取时间、以及写入时间。
（5）串行接口通信子程序的设计，主要完成以下工作：设置串行接口的工作方式和启动串行接口数据的发送。
根据以上的设计思路，绘制系统软件流程图，如图4所示，
3.2 数据采集
经过数据采集通道采集相关的数据信息，并将其转换为频率信号输入单片机，经芯片处理后显示在LED上。与此同时，系统还可以支持中断式查询，进行独立采集并输出特定的数据。在数据采集的过程中，即从CD4051（8通道数字模拟电子开关）进信号开始，要求保证数据的真实可靠性。因此，在数据采集的过程中，引入了判断数据是否发生溢出的功能。当数据进入单片机之后，经过相关的程序算法设计显示在液晶显示器LED上，便于人工进行读取。同时，还有一组时钟芯片DS1302来进行实时的时间记录。单片机是通过MAX232与PC机相连的，并将其采集的数据和时钟芯片记录的内容一并送入PC机中。在PC机内部会装有相关的应用程序，对相应时间段下的数据进行实时分析，并绘制出曲线图，进一步分析被采集系统的工作情况。
4 结语
本文所提供的智能多路数据采集系统设计思路，是严格按照软件系统设计的一般流程，结合TI公司的低功耗16位MSP430F149新型单片机，实现8路开关量的输入采集和输出控制以及数据的USB方式传输。此外由于系统可依靠电池供电，具有小体积、低功耗以及即插即用的特点，比较适合于户外数据的采集，还可以采用稳压电源，实现对工业控制领域数据的实时采集监控，使该系统具有更多的实用和推广价值，更好地促进国家电气行业的智能化发展。
参考文献：
[1]詹世涛，齐蕊.智能多路数据采集系统设计[J].卷宗，2012（5）.
[2]江浩，刘光斌，薛艳.基于电流频率变换的智能多路数据采集系统[J].仪表技术，2010（6）.
集成电路与集成系统范文4
关键词：电子科学与技术；本科培养方案；课程设置；办学特色
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0070-02
21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用，也对人才的培养提出了更高的要求。因此，本文从人才的社会需求出发，结合我校实际情况，进行了本科专业培养方案的改革探索，并详细介绍了培养方案的制定情况。
一、人才的社会需求情况
目前，我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业，市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均，分类较细，且发展变化较快。另外，电子科学与技术产业结构具有多样性，既有劳动密集型的大型企业、大公司，更多的是小公司和小企业；既有国有企业和私营企业，更有合资、独资的外企。因此，社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。
二、专业的培养目标和定位
本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识，熟练实验技能，能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能，有较强的工程实践能力，能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色，依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则，培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。
三、本科培养方案制定的思路
电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求，以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力，使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面，光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。
四、本科培养方案的改革探索
要实现电子科学与技术专业的培养目标，适应电子信息产业的不断发展，并结合我校学科发展方向和特色，对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究，并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研，最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案，主要内容如下：
1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时，根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下，专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块，下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程，到大三时根据自己的兴趣选择专业方向，选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求，因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块，每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。
2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础，因此，在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外，增加了与专业相关的课程，如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程，删减了原先与物理类相关的一些课程，如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等，并删减了一些计算机软件类课程，如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块，两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。
3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分，微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向，开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向，开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验，通过加强实验环节，训练学生的动手操作能力，增强学生的理论知识。
五、与省内外专业人才培养的区别
具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区，服务于不同的区域经济，这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系，也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面：
1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个部级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室，人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业，培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。
2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力，在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力，开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程，以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统，从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力，开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程，以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力，开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力，开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程，以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力，开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程，以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。
3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。
参考文献：
[1]陈鹤鸣，范红，施伟华，徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.
集成电路与集成系统范文5
【关键词】嵌入式系统；学科体系；平台模式；对象学科
一、嵌入式系统简介
（一）嵌入式系统的产生
嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。
（二）专用计算机探索的失败之路
无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。
（三）嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统的微控制器（mcu）发展道路，是一条摆脱“专用计算机”羁绊，独立发展的道路。这是一条由intelmcs51单片机、idcx51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。mcs51是一个在微电子学、集成电路基础上，按照嵌入式应用要求，原创的嵌入式处理器。mcs51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器（sfr）的管理模式，奠定了嵌入式系统的硬件结构基础；idcx51是专门与mcs51单片机配置，满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。
二、嵌入式系统的四个支柱学科
目前，嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看，“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合，并以平台模式进行学科定位与分工。
（一）四个支柱学科的关系
嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科，计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。
（二）领衔的微电子学科
微电子学科与半导体集成电路的领衔作用，在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果，最终都会体现在集成电路中，从早期的数字电路集成，到如今的模混合、软/硬件结合、以ip为基础的知识与知识行为集成。
（三）为平台服务的计算机学科
现代计算机出现后，在计算机学科中形成了两大学科分支，即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关，而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异，不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统，因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通，共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。
（四）广泛服务的电子技术学科
在嵌入式系统中，电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计，迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成；为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持；在对象学科中，广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。
（五）对象学科的最终出路
对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域，形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说，嵌入式系统只是一个智能化的工具，对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时，在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求，以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。
三、平台模式下的学科
（一）平台模式的由来
平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式，是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的vcd/dvd产业，就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。
（二）嵌入式系统的平台模式
按照知识的分离性发展规律，知识创新者不从事知识应用，知识应用者不需要了解创新知识原理；按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科（非对象学科领域中的应用工程师）不是嵌入式系统最终用户，这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形的知识平台。
（三）平台模式下的学科定位与分工
嵌入式系统中四个支柱学科的定位，除了学科知识结构的定位外，还要体现出在知识平台模式中的定位。这种平台模式的定位，是一种3+1的定位。即微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台基础上，实现嵌入式系统在本学科领域中的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。
嵌入式系统是一个无限大的空间，不论是嵌入式系统平台构建还是嵌入式系统平台应用，都有无限广阔的发展空间，关键是把握好自己的“定位”与“分工”，了解学科的“交叉”与“融合”。
参考文献
[1]何立民。嵌入式系统的产业模式[j].单片机与嵌入式系统应用，2006,（1）。
集成电路与集成系统范文6
1仿人假手系统介绍
本文所控制系统设计以HITV代手为控制对象。该手略小于成年人人手，具有5根手指，每根手指2个指节，大拇指还另有一个内旋/外展关节，共有11个活动关节，整个手由6个直流电机驱动，每根手指安装有力矩传感器、位置传感器、指尖六维力传感器。控制系统采用模块化设计思想，将整个系统分割成几个模块，通过通用接口建立相互连接，使整个控制系统可以放置在仿人假手内部，实现机电一体化。
2基于FPGA的控制系统设计
仿人假手电气控制系统用于实现假手各手指的驱动控制、多种传感器信息的采集以及与上位机(PC或PCI控制卡)之间的通信。该控制系统由10个模块组成，分别为:由FPGA组成的主控芯片模块、USB接口模块、拇指控制电路模块、食指控制电路模块、中指控制电路模块、无名指控制电路模块、小指控制电路模块、肌电信号采集模块、电池管理系统模块、电刺激反馈模块。模块化设计方法增加了控制系统的灵活性与独立性，便于对模块单独进行调试与修改。电气系统总体功能框图如图1。
2．1FPGA主控芯片模块设计
FPGA主控芯片模块采用Altera公司CycloneⅢ系FP-GA芯片EP3C25F25617作为控制核心，负责肌电信号和多种传感器信号的处理、与手指电路的通信、USB通信、CAN通信接口等功能。同时，主控芯片模块还负责大拇指内旋/外展自由度驱动电机的控制。各个功能通过VHDL语言进行编写，FPGA中嵌入双NIOS核构成双核处理器，其中一个NIOS核用于肌电信号处理，另一个NIOS核用于通信;双核通过2M的EEPROM进行通信。FPGA功能框图如图2。RS—485通信通过在NIOS核内自定义元件AutoSCI控制RS—485收发接口芯片MAX3362实现。MAX3362收发芯片可通过3．3V低压实现高速数据传送。CAN与LVDS通信采用复用电路设计(图3)，通过更换接收发送接口芯片完成功能转换。CAN通信采用TI公司的CAN收发器SN65HVD230QD作为接口芯片。LVDS通信采用TI公司的半双工LVDS收发接口芯片SN65LVDM176，构成PPSeCo高速串行通信系统与PCI控制卡通信，通信速率可达25Mbps，保证控制信息与传感器信息传送的及时性。拇指内旋/外展自由度驱动电机由NIOS核中自定义元件PWM控制。元件功能通过VHDL语言编写，PWM波周期和占空比均可调。电机驱动芯片采用MPC17531A，其内部集成双H桥，可直接控制直流有刷电机。
2．2手指运动控制模块设计
五根手指的运动控制模块采用相同的设计方案，增强系统的互换性与通用性。该模块由DSP作为控制核心，直流有刷电机驱动芯片MPC17531A作为电机驱动芯片，负责手指电机的驱动，力矩传感器、位置传感器、电机电流传感器信号的采集与处理，以及与触觉传感器系统的通信，最后各项数据通过RS—485通信接口与主控芯片模块通信。控制模块如图4。该模块采用的DSPTMS320F28027运行速率高，封装小。内部集成的16通道12位A/D转换器可实现对力矩、位置、电机电流信号的采样。串行异步通信接口通过RS—485收发接口芯片实现与主控芯片模块通信。EPWM模块可直接控制直流有刷电机驱动芯片MPC17531A。如图5，关节力矩传感器信号采集系统包括力矩传感器、处理放大电路、滤波电路和A/D转换电路。力矩传感器基于应变原理，采用仪表放大器INA337组成半桥电路对力矩信号进行放大后通过RC滤波电路进入A/D转换芯片。如图6，关节位置传感器信号采集系统包括位置传感器、处理放大电路、滤波电路和A/D转换电路。位置传感器基于旋转电位器原理，采用集成运放MAX9618对电位器信号进行放大后通过RC滤波电路进入A/D转换芯片。
2．3肌电信号采集模块设计
肌电信号采集模块用来采集肌电电极的信号以及对信号的滤波和D/A转换后存储在CPU中，包括RC电路组成的滤波电路、D/A转换电路和电压转换电路。数字信号通过电压转换芯片转换为3．3V电压，通过SPI接口输入到CPU中央处理器。
2．4电池管理系统模块设计
电池管理模块包括电池、电流传感器、蜂鸣器电路、LED显示电路。电流传感器实时监测电池输出电流大小，通过LED显示电路和蜂鸣器电路显示充电状态和电池电量过低报警。
3软件实现
