微电子学论文精品(七篇)

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篇(1)

微电子论文3100字(一)：微电子控制机电设备在工业中的具体应用论文

摘要：在科学技术快速进步的背景下，工业自动化水平取得了比较明显的提升，在机械制造方面表现的更加明显，基于各种因素的影响，微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此，本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用，希望能够为实际提供良好的借鉴意义，以供参考。

关键词：微电子；机电设备；工业；应用探讨

信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来，所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合，再综合应用于实际的综合技术，现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点：第一，直接控制机械工业生产过程；第二，机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试，进行测试结果的显示记录，在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标；第三，进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择，怎样设计硬件系统，怎样组织软件开发，怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的，也是值得探索的

课题。

1微电子控制机电设备系统的组成和原理

在某微电子控制机电系统当中，主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中，管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量，接着将数据信号向PLC当中传送，并且通过PLC进行分析和计算，将信号发送信号控制器，通过信号控制器来控制水泵运转，在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合，并且对变频器的输出频率进行确认，输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义，和系统的控制息息相关，在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化，主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算，可以有效的调节循环泵的频率，合理的分配能源，让工作的效率提高，起到节约资源的

作用。

2微电子控制机电设备在工业中的具体应用

1）可编程序控制器（PLC）的应用。从PLC的角度进行分析，其主要优势在于具有很强的控制能力，而且稳定性较高，机身体积相对较小，可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中，因为机电设备往往会占据一定的面积，如果想让其厂房中的占比较高，就一定要注意让厂房的空余面积加大，尽量让控制器的数量减少，让机电设备的数量增多，与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比，其他的控制系统可以节约资源，让工业生产的成本支出降低，让企业的经济效益增加，由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合，可以灵活方便的在厂房当中进行布设，让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化，对设备维护中耗费的人力物力进行控制，减少人力输出，可以将人力有效的分配到工业生产当中，让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间

进行连接，有效的监控工业生产，可以动态化的监控生产的全过程，确保在生产过程中，第一时间解决生产时产生的故障，避免由于机械故障而导致生产进度停滞，让设备的维护开支得到控制，PLC的计算速度很快，可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制，有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题，PLC还可以进行相关的升级，伴随当前经济快速发展，就算生产线当中的产品产生了变动，只需要正确的调整，控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。

相比于其他编程操作，PLC控制器在编程的过程中较为方便，员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧，在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单，可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作，由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言，就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解，当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。

2）变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类，手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为，经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比，PLC控制可节电，更好进行水泵磨损控制，在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。

第一，和传统正弦波控制技术相比，因变频器用到了电压空间矢量控制技术，先进性和独特性在性能上得到充分凸显，同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征，这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二，变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可输入多种模拟信号（如电流、电压、频率等效范围检测，转速追踪等）；并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三，因变频器全系列元件应用的是西门子产品，有极强的保护性能，可靠稳定，能很好的避免过流、短路、过压等问题，确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性，产品质量好，设定简单等使得其有更强的适用性。

3）电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候，保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中，应该采取边安装边测电的方式，这样更能使电流稳定，这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后，不要急着通电，应该先再次检查电路是否安装正确，查看是否有少安装或者多安装的情况。另外，测量一下接触元器件的连接点，这样可以发现一些接触不良的地方，若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用，在安装电路的时候，一定要小心谨慎，综合考虑多方面因素，不要遗漏一些小问题，有时一些小问题也可能出大错，保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路，查看电路有无正确安装，或存在设备多安装或少安装的现象，同时应认真检测每个接触元器件连接点，明确有无接触不良或短路现象，若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下：

第一，应认真查看明确电路整体状况，了解电路面板线有无准确连接，有无看似连接实际并未连接的线，或易短路的线；是否存在两条或多条线混淆的情况；此后，使用最小量程档的万用表对电路面板进行检查，查看开路处和闭路处有无正确开路与闭路，地线是否漏接，电源连线连接的安全性等，同时需测量电源有无短路现象。测量期间可直接进行元器件连接点测量，如此可明确有无以上情况的同时又弄清楚是否存在接触点不良现象。第二，电路调试过程的关键环节之一即硬件电路调试。调试期间务必要注意细小环节的把控，根据电路功能原理做好各个单元电路的调试，再作整体调试，后进行整个电路的调试。电路在工业生产里发挥的作用是相当大的，电路安装过程里务必要综合考量多方因素，认真谨慎，切不可遗漏或放过存在的小问题，确保电路稳定性得到保障。

3结束语

微电子控制机电设备的组成包括变频调速器、可程序控制器等，由于操作相对简便、效果好，在工业中发挥了不可忽视的作用。微电子控制机电设备在实践中不断完善，将理论与实践相互结合，明确各个方面的要点，有效提升生产效率，在工业领域发挥出最大化价值，推动社会进步和发展。推动电子设备的可持续发展也是当今社会经济发展所提出的必然要走的道路，顺应经济发展的趋势，才能不落后于其他国家的工业化改革。

微电子毕业论文范文模板(二)：关于现阶段国家示范性微电子学院建设的几点思考论文

[摘要]文章浅述了国家示范性微电子学院的建设背景及历程。借鉴示范性软件学院建设经验并结合现阶段浙江大学示范性微电子学院建设经验，从学科划分、考核体系、校企合作、平台建設和国家支持等方面进行思考和总结，阐述如何围绕“以人才培养为中心”和“产学协同育人”这两个核心问题，进行国家示范性微电子学院建设。

[关键词]示范性微电子学院；集成电路；人才培养；产学协同

[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）07-0001-04

回顾整个中国特色社会主义建设历程，作为高等教育中至关重要的一部分，工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中，我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院，再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出，中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中，2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”，发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上，结合现阶段示范性微电子学院的建设情况，对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。

一、示范性微电子学院成立背景

21世纪初，信息化在世界范围内开始普及，软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业，呈现出向发展中国家大规模转移的趋势，国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发，于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院，首批试点35所（后增加至37所），均由国家重点高校负责建设；2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后，各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所，对软件人才进行储备。从2001年至今，示范性软件学院经历了十多年的建设与发展，在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间，我国的软件产业获得了长足的发展，其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。

经过十多年的积累和追赶后，我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题，而且在部分领域超过了发达国家，并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来，国家开始效仿软件产业发展模式，对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来，在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下，从晋华、中兴到华为、大疆，以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻，发展变得刻不容缓。

2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称《纲要》），指出“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式，为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题，示范性微电子学院应运而生。

二、示范性微电子学院的成立

《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施，指出“加大人才培养和引进力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后，国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。

2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》（以下简称《通知》），明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院，支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院，示范性微电子学院建设序幕自此开启。

三、示范性微电子学院定位及现状

《通知》指出：示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心，深入开展产学合作协同育人，加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出，“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求，“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。

自2015年第一批示范性微电子学院成立至今，各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同，有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设，有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行，有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期，不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索，或大刀阔斧，或小步慢跑。目前，各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。

与此同时，示范性微电子学院在建设的过程中，也都面临一些共性的难题，如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合，以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等，这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。

四、对示范性微电子学院建设的几点思考

当然，示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考，2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴，特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而，软件行业和集成电路行业相差较大，而且当今的时代背景和2000年也完全不同，如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院，需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学（以下简称“浙大”）示范性微电子学院建设的实践出发，分享一些经验与思考。

（一）学科划分与评估体系

学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题，关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系，不仅能加强微电子学院的独立性办学，也能更有效地促进微电子学院建设的展开。

1.设置微电子一级学科

人才作为第一资源以及集成电路产业的核心，微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制，现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人，而且缺口仍在扩大，可见，扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例，2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右，即使示范性微电子学院成立以后，新增了微电子本科专业，微电子学院每年本硕博招生也不足200人，以如此培养速度，根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的，这就涉及一级学科设置的问题。

目前，浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术，其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科，其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是：电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分，前者主要包括集成电路设计，后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。

此外，微电子一级学科问题，除了与扩大招生名额相关外，也和微电子学院的建设成败有关，因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题，以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时，由于学科划分的问题，就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”，学科资源配置之争。最终，2011年教育部将软件工程提升为一级学科，这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看，将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要，且宜早不宜迟。

2.修订学科评估体系

微电子学院建设要求以“人才培养为中心”，而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样，在进行微电子学院建设时，学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用，甚至因为分流限制了已有学科的建设，学校不仅不会支持微电子学院的建设，甚至可能还会限制其发展。因此，在现有学科评估体系下，示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心，只能“教学科研”兼顾，最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过，且仍未得到有效解决，这也是很多软件学院选择异地发展的原因，其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。

在现有学科评估体系下，即使能做到以“教学”为中心，也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化，重理论而轻实践，无论是“教学”还是“科研”，学生注重“卷面”，教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业，注重实践，产学协同，因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。

其实，2016年教育部提出新工科建设，其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革，如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系；对应用性学科，如新工科，则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多，做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性，上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点，实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。

（二）师生考核体系

示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”，在国家层面需要解决的是学科问题，具体到学校和学院操作时，就要考虑内部的考核与评价问题，其中主要涉及两个方面，一是教师的考核，二是学生的考核。

1.教师考核体系

以人才培养为中心，要求教师的工作重心应该是教学，因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别，比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性，所以在教学考核中，要突出工程实践的教学内容。另外，在引进师资时，可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师，形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局，这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。

为了保证公平性，调动教师的积极性，可以实行聘岗制和聘期制，不同岗位考核不一样、聘期不一样，如在浙江大学，对不同类别的教师设置有：教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等，其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。

2.学生考核体系

微电子学院要培养“工程型”人才，因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前，要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同，是要在工业生产的背景下，通过“做中学”和“基于项目学习”，进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境，两者有着本质的区别。

正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景，这就要求企业参与培养，这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得，这一点至关重要。也只有这样，学生毕业后进入企业才能立即上手，无须企业的再熏陶和培训。

浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先，针对低年级的本科生，加大培养方案中实验课程的比例和学分，以此来培养学生的“动手操作”能力。其次，对于高年级的本科生，则是通过到企业实习、参与导师企业课题（学业导师制）、科创实验（SRTP）、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后，到研究生阶段，通过企业、导师联合制定课题，学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主，这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密，互相促进，“如何引入企业参与到高校的人才培养”，从而达到“产学协同”。

校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨，具有一定的公益性，而企业以利益为根本，公益性只是其附带属性，只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合，使得“企业愿意参与，高校愿意放开”是困难所在。从需求来看，高校育人，企业用人，高校和企业合作的纽带在人——学生，解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。

从软件学院的经验看，多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式，想要长久有效就必须做到互惠互利，纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看，比较有效的手段之一是：通过导师与企业的横向合作为依托，以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”，企业提出技术需求和课题资金，学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目，将学校、学生、企业串联起来，形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外，不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业，面向企业培养人，甚至可以对重点企业进行定向培养，吸引企业深度参与学院建设。

校企合作不仅仅是学校和企业的问题，政府的作用也尤为重要，因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性，促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起，就是通过高校（实验室）、企业、政府三方的共同发力，成立“VLSI技术研究组合”，从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分，所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。

（四）硬件建设及平台共享

集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高，这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑，因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设，并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大，很难靠一己之力来进行建设，如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万，绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学，尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式，把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。

（五）国家和学校支持

从软件学院的建设经验来看，建设成功与否与国家和学校的支持息息相关。因为软件学院建设经费自筹，所以从建立之初，就面临着资金的压力。从十多年后的评估结果来看，发展得好的软件学院与学校的长期支持密不可分；纯粹依靠企业、学费等来进行市场化运作则很难实现。以浙江大学软件学院为例，软件学院之所以能在宁波办学，首先与宁波市政府给予启动资金、场地、师资、经费等全面的支持分不开，此外，与浙大持续的师资、运营等投入也密不可分，可以说宁波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大软件学院就不会有今天的规模。从产业性质来看，因为集成电路行业对硬件的要求要比软件行业高很多，这就决定了微电子学院的硬件投入要比软件学院投入要大得多，所以微电子学院势必更需要从国家、从学校争取更多可持续的资金，如专项经费、低息贷款等，这样才有可能实现跨越式的发展。

篇(2)

英文名称：System Simulation Technology

主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：同济大学

出版周期：季刊

出版地址：上海市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1673-1964

国内刊号：31-1945/TP

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发行范围：国内外统一发行

创刊时间：2005

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【关键词】微电子 学科建设

1 引言

微电子学是在物理学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造学等多种学科和超净、超纯、超精细加工技术基础上发展起来的一门新兴学科，是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。微电子技术是电子工程和信息科学技术的基础及核心，是世界高科技竞争的热点，是国家基础性战略性的产业[1][2]。其中超大规模通信专用集成电路是现代通信设备的心脏，它的设计开发能力和大生产升级技术的掌握与提高，对于我国通信新产品的研发与创新起着决定性的作用。作为电子通信类高校，南京邮电大学建校近50年来，正朝着信息科技类大学进军。我们不仅需要继续培养大量工程实用型人才，而且当前特别需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的高素质人才，在江苏省这样一个将信息产业作为重点发展的大省，微电子技术必须大力发展[3-5]。

学科建设是高等学校的根本任务，是不断提高学校办学能力、提高教学质量和科学研究水平的基础，并决定着学校的办学水平和特色。加强学科建设，可以形成高校自己的优势和特色，提高学校的影响力、教育质量、科研工作水平、效益等，使高校具有更强的竞争力和生命力。如果学校的学科水平不高，就会制约教学、科研和学校整体发展，进而影响人才培养的质量[6]。

2 加强微电子专业的学科建设措施探讨

每一所高校都有自身的办学特色，每一个学科都有自身的历史传统。只有实事求是地综合分析学校已有的学科基础、特色、优势和不足，才能明确学科发展的科学定位，才能走出有自身特色的学科建设之路[6]。

微电子专业在我校还是一个新专业，如何把这个新专业做大做强，搞好学科建设工作，真正体现出南京邮电大学的微电子专业的专业特色，是一个值得探讨的问题。根据我们学校长期为IT行业培养人才和我们系的基础和优势，设置以通信集成电路设计为主要方向，并对专业方向的发展作了规划，同时兼顾工艺设计与器件设计。与此同时，确立我校微电子专业的建设目标为:根据学校的办学指导思想，树立“理科本科教育以培养应用基础和理工融合型人才为主，在坚持人才培养质量统一要求的基础上，鼓励学生个性化、多样化发展，强化学生的创新精神和实践能力培养”的教学工作指导思想。

加强本专业的学科建设，主要包涵以下几个方面的建设:

2.1 对学科进行科学的规划

要想做好学科的规划工作就要先明确自己的定位，也就是要先明确本校是主要培养什么方向的人才，要求他们必须要具备什么样的知识结构和创新能力，从而体现特色、明确的专业方向。这就需要我们认真分析本校的办学历史及现状，了解国内外其他高校的相应学科的发展水平和经验，结合本校的实际情况和特色，构建自己的学科体系，进行科学的规划，制定一系列切实可行的有效措施。

在微电子专业正式招生之前，我们组织教师到国内不少高校进行调研，并与多所学校的教师进行了交流。在广泛调研的基础上，我们了解了国内外、省内外的同类专业的发展状况和我校微电子专业的实力、优势及所处的地位，我校微电子专业起源于半导体专业，后又同电路与系统专业相互融合和交叉，形成了一个独具特色的专业。其特点是专业涵盖面宽，包括集成电路理论与技术、半导体器件理论与技术和半导体工艺理论与技术三大主要方向，如何体现专业特色，是本项研究的内容之一。为此我们提出通讯集成电路和新型微电子器件作为我们的专业方向和特色，并在教学和科研中体现出来。针对江苏省和南京市的集成电路发展特色，以及南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况，适当加强通讯集成电路、新型微电子器件和光电集成的课程，体现专业特色。注重更新教学内容，优化课程体系，打破学科课程间的壁垒，加强课程与课程体系间在逻辑和结构上的联系与综合，精选经典教学内容，不断充实反映科学技术和社会发展的最新成果，注意把体现当代学科发展特征的、多学科间的知识交叉与渗透反映到教学内容中来。此外还拟通过建立微电子专业实验室，开设微电子和半导体测试实验课，在培养学生理论知识的同时，加强实践能力的培养，培养既有较深理论基础，又有一定动手能力的全面发展的学生。

围绕着如何培养和造就适应微电子技术飞速发展、微电子产业突飞猛进、集成电路向系统芯片(SOC)发展、器件尺寸不断缩小和设计思想不断更新的需要，具有创新精神和实践能力的高素质人才这一根本任务，积极探索，形成了“加强基础、注重素质、拓宽知识、增强适应性”的教学工作思路，将“微电子学”专业建成国内同类专业色鲜明、人才质量高、广受社会欢迎的专业，“十一五”期间，形成1个强势学科和研究方向;在培养优秀的本科生基础上，积极建设微电子学科硕士点。在省内具有一定影响。在8年内成为校品牌专业，再经过5年的建设成为江苏省特色专业。

因此，只有明确了学科的现状、清楚自己的位置和优缺点，这样才能作出有效科学的学科建设规划。

2.2 学科队伍及师资队伍的建设

学科队伍是学科建设中的极为重要的部分，没有高水平的学科队伍，学科建设也只能是纸上谈兵。而且高校的主要任务就是能培养具有良好的学习、工作和创新的高级专门人才，因此从这个方面来讲，没有年龄结构、学历结构、职称结构合理的高水平师资队伍，也是不能完成高校所承担的任务的。

为了实现师资队伍建设目标和人才培养目标，必须建立一支素质好、质量高、勤奋工作、忠诚于党的教育事业的师资队伍。师资队伍建设的总体目标:全面提高教师的政治、业务素质，逐步建设一支适应现代化建设需要和办学规模发展需要，素质优良、结构优化、高效精干、充满活力、忠诚于党的教育事业的师资队伍。

(1)积极培养学科带头人

学科建设必须以人为本，要注重培养高精尖的师资队伍，培育创新型人才就要统筹考虑学科直接承担的教学、科研、服务三大职能的关系，加速建设首席教授、学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。以中青年学科(术)带头人的培养为重点，并加大向青年骨干教师和一线教师倾斜的力度，创造一个公开、平等、竞争、择优的用人环境，营造一个和谐、宽松、温馨的工作氛围，培养和引进，形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队，使其在学科建设中发挥突出作用。

(2)为年轻教师的成长创造条件

目前，我校的微电子技术系拥有教师7名，平均年龄35岁以下，年轻教师占了90%以上。因此学校要为年轻教师的成长创造良好的条件就显得尤为重要。

可以把年轻教师送出去攻读学位，鼓励教师深造的同时，能适当减免正常的教学工作量，同时享受基本的工资福利待遇。目前我系全体教师中四人具有博士学位，三人具有硕士学位。计划在四年内将专业师资力量从7人提高到10人，博士率达到70%。力争八年内将专业师资增加到15人，博士学位人员比例达到90%。也可以把他们送到国内外高校去做访问学者，积极参加国内外举办的国际会议，从而了解专业的最新发展、前沿问题，并开阔了眼界。

设立专款建立青年教师培养基金，资助青年教师开展教学科研工作。

(3)改善教师的福利待遇

很多年轻教师工作不久，都承担着工作和家庭的双重压力，学院可以采取一系列的措施来消除教师们工作时的后顾之忧。适当提高教师们的工资福利待遇，设法解决青年教师的住房、交通等生活问题，达到良好的生活水平。这样才能保证教师们能以更饱满的姿态全心全意地投入到工作中去。

2.3 加强科学研究的建设

良好的科研环境是学科建设的主要内容，学科建设的成果主要包括高水平的文章、专利、获奖成果等，这些成果的取得都是基于良好的科研环境来完成。因此也只有通过学科建设才能改善科研环境。

(1)加强开展科研工作的硬件平台的建设

要做好科学研究，就必须要有好的硬件平台。这包括实验中心、专业实验室等的建设。经费适当向这方面的建设倾斜，建立起良好的硬件平台，才有利于各项科研项目的顺利开展，逐步形成浓厚的学术氛围，吸引更多的人才加入到我们的科研团队中来。

(2)加强科学研究

教师只有通过科学研究才能提高自己的教学水平和科研水平，使自己成长为骨干教师甚至是学术带头人。因此必须要承担一定的科研项目。作为学院，可以动员或采取一定的向科研倾斜的措施来鼓励教师积极申报各项纵向科研项目。为此我校设立了专款建立“青蓝”工程，资助青年教师开展教学科研工作，并逐步积累申报省部级、国家级项目的条件。

从事科研能力强的教师申请的项目，反过来又能进一步支撑科研，如此形成良性循环。

(3)发表高档次的文章

高水平的论文是学科建设水平的重要指标。因此鼓励教师多发文章，发好文章是搞好学科建设的一个必经的途径。比如，我校出台了经济奖励、增加业绩点的方式鼓励大家发高档次的文章。文章的数量和质量也直接有利于各项项目的申报。

只要通过以上措施，把师资队伍建设等工作常抓不懈，经过一定的阶段一定会形成包括教授、副教授、讲师、助教的，年龄结构、学历结构、职称结构和学缘结构都较为合理的师资梯队，同时取得在国内具有一定影响力的科研和教学成果。

3 小结

总的来说，新专业的学科建设中存在很多机遇和挑战，存在很多问题需要探讨和尝试。重要的是，如何根据我们学院长期为IT行业培养人才和我们学院自身的基础和优势，对专业方向的发展作出合理的规划，制定切实可行的学科建设规划，采取各项有效的教学改革措施，把微电子这个新专业做大做强，真正体现出南京邮电大学的微电子专业的专业特色，是我们目前必须常抓不懈的工作。

参考文献

[1] 杨宏，王鹤.微电子机械技术的发展与现状.微电子学，2001，31(6):392-394.

[2] 严兆辉.微电子的过去、现在和未来.武汉工程职业技术学院学报，2003，15(2):30-34.

[3] 李斌，黄明文.微电子技术专业创新教育探索.中山大学学报论丛，2002，22(1):108-109.

[4] 刘瑞，伍登学，邬齐荣等.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践.实验室研究与探索，2004，23(5):6-8，23.

篇(4)

【关键词】带隙基准；曲率补偿；高稳定性

1.引言

基准电路包括基准电压源和基准电流源，在电路中提供电压基准和电流基准，是模拟集成电路和混合集成电路中非常重要的模块[1]。随着集成电路规模的不断增大，特别是芯片系统集成（SOC）技术[2]的提出，使基准电路被广泛使用[3]的同时，也对其性能提出了更高的要求。

基准电压源是指被用作电压参考的高精确、高稳定度的电压源，理想的基准电压是一个与电源、温度、负载变化无关的量[4]。基准电压源是现代模拟电路极为重要的组成部分，它对高新模拟电子技术的应用与发展具有重要作用。在许多模拟电路中，如数模转换器（DAC）、模数转换器（ADC）、线性稳压器和开关稳压器中都需要高精度、高稳定度的电压基准源。特别是在精密测量仪器仪表和现代数字通信系统中，经常把集成电压基准源作为系统测量和校准的基准。鉴于此，国外许多模拟集成电路制造厂商相继推出许多种类的高精度集成电压基准产品。随着电路系统结构的进一步复杂化，对模拟电路基本模块提出了更高的精度和速度要求，这样也就意味着系统对其中的基准电压源模块提出了更高的要求。

本论文在分析研究宽电压源、高精度、低温度系数集成电压基准源的电路结构的基础上，探索设计出一种输出电压为2.5V的最佳的电路结构，以实现电路宽电源电压范围（3V～36V）、低温度漂移系数（≤10ppm/℃， -40℃～+85℃）、高精度的设计指标。

2.宽电源电压集成电压基准源设计

2.1 传统的带隙基准源[5][6]

基准电压源经历了电阻分压式基准电压源、PN结基准电压源、击穿二极管基准电压源、自偏置电路电压源的发展。以上各种基准电压源中，电阻或有源器件直接分压形成的基准不能独立于电源，精度非常低。

1971年，Robert Widlar提出了一种带隙参考电压源技术。该技术可得到一种不依赖电源并几乎与温度无关的独立基准，可在低电源电压下工作，并与标准CMOS工艺兼容这些优点使其获得了广泛的研究和应用，也是本次设计采用的技术。图1是带隙基准电源的基本原理图。

利用热电压VT的正温度系数与双极型晶体管的基极-发射极电压VBE的负温度系数相互补偿，以减小温度漂移。其中VBE的温度系数在室温时大约-2mV/℃；而热电压VT=KT/q，其温度系数在室温下大约为+0.085mV/℃。将电压VT乘以常数K以后与电压VBE相加，便可得到输出电压VREF为：

即理论值K≈23.26，它使得带隙基准电压的温度系数值在理论上为零。由于VT与电源电压无关，而VBE受电源电压变化的影响很小，故VREF受电源电压的影响也很小。

带隙基准电压源经历了从Widlar带隙基准电压源、Brokaw带隙基准电压源、传统典型的带隙基准电压源及基于PTAT（proportional to absolute temperature）的带隙基准电压源、CMOS带隙电压基准源电路的发展，能够输出比较精确的电压，但其电源电压高，其基准输出范围及各项性能有限，故要得到高精度低漂移的宽电源电压集成电压基准源，就必须对以上电路在结构上进行改进和提高。

2.2 宽电源电压集成电压基准源的设计

图2所示为带隙基准电压源电路基本结构框图，它主要由五部分组成[7]：

1）带隙电压内部环路—主要功能是产生带隙电压。

2）运算放大器—使带隙电压内部环路中两个需要具有相同电压的点稳定在相同的电压。

3）输出级—用来产生最终的带隙基准参考电压和电流。

4）启动电路—主要功能是确保电路在上电的时候能够进入正常的工作状态。

5）偏置电路—为运算放大器的工作提供偏置电流。

本文所涉电路采用6μm标准双极型工艺实现，实现了一种基于曲率补偿，具有高稳定性的带隙基准电路。本文在分析比较各种基准电压源性能的前提下，最终选择了以基于PTAT（与绝对温度成正比）改进的带隙基准源电路作为设计的基础，并对其原理进行了详细的分析。为了进一步提高基准电压源的性能，在深入研究温度和电源电压的变化对带隙基准电路稳定性影响的基础上，指出基极一发射极电压与温度的非线性关系是造成基准不稳定的主要原因，针对这种情况，采用了环路补偿方法来进行高阶温度补偿：利用环路补偿电流（INL）的非线性特性去补偿基射结电压（VBE）的非线性。并且将补偿电流（INL）和与绝对温度成正比的电流（IPTAT）直接相加实现了很好的补偿。不仅结构简单还获得了较好的温度系数。另外，对所采用的运算放大器、启动电路和温度保护电路也进行了研究，并设计了优化合理的电路结构。分块对带隙基准核心电路、曲率补偿电路、运算放大器电路、偏置电路、启动电路进行设计并仿真。所设计的整体电路图如图3所示。

其中（a）为带隙基准核心电路，（b）为运算放大器电路，（c）为曲率补偿电路，（d）为偏置电路，（e）为启动电路，（f）为输出级。

3.仿真结果及分析

在Cadence设计平台下的Spectre仿真器中基于6μm标准双极型工艺模型对电路进行了仿真。得到电路的直流电压特性曲线、温度特性曲线、电源电压抑制比曲线、负载调整率曲线、噪声特性曲线、启动时间曲线，如同4所示。

4.结论

本文通过对带隙基准电压源深入的理论研究，完成了全双极性带隙基准电压源的设计，该基准电压源基于双极型工艺，通过Spectre验证，温度系数仅为6ppm/℃，并具有78?V/V的电源电压调整率以及高达78dB的交流PSRR，高精度，低噪声和驱动能力强等特性。其中各项设计指标完全达到预期要求，具有一定的优点和实用价值。

参考文献

[1]孟波，邹雪城，孟超.一种高性能CMOS基准电压源电路设计[J].微电子学与计算机，2003（8）：161-162.

[2]孙顺根，吴晓波，王旃等.一种高精度CMOS能隙基准电压源[J].微电子学，2003，33（2）：157-159.

[3]彭增发，黄晟，毛友德等.一种新型的高噪声抑制比及高温度稳定性的基准电压产生器[J].微电子技术，2003，33 （3）：51-55.

[4]P.E.Allen，D.R.Holberg.CMOS Analog Circuits Design[M].（2nd）.NewYork，USA：Oxford University Press：2002.

[5]Philip E.Alen Douglas R.Holberg.CMOS Analog Circuit Design[M].Publishing House of Electronics In dustry，2005.

篇(5)

在嵌入式系统中，尤其是多目的平台上，对计算能力的需求多样性。这主要依靠于在平台上面运行应用的种类同时包含限制条件，例如实时约束或是正在处理数据的数量。这些因素在系统的生命周期甚至在运行期间都可以改变。一个高适应性计算平台让人满意的，比如准确的提供计算能力和使用最少资源在任何特别的时间满足任何特殊的任务需求。本文主要作用在于讨论了一个高度可伸缩的由最小尺寸处理器组成的多处理器系统。拟提议的架构是用于密集计算应用，例如在线路由选择、FPGA放置或是在加密领域的应用。该架构中FPGA使用最少资源的同时，还在计算能力上提供了许多余地，从而为运行在并行多处理器系统的运用释放了硬件资源。

【关键词】FPGA 适用性 处理系统

1 介绍

由摩尔定律可知，微电子学的快速发展使得复杂计算系统可以集中在单芯片上。需要该结构的任务可以被映射到更小的硬件资源形成片上系统。这些平台要保持搞可适应性以处理不断变化的限制，例如交流标准、实时限制、多媒体应用的代码以及其他方面。上述的限制通常没有使用的平台更持久。

使用微处理器可以通过更新硬件的固件来考虑到一个片的功能的适应性，从而让系统保持到一定程度以处理这些一直不断变化的要求。同时，片上面积是以系统表现为代价而最小化。在满足实时限制，微处理器有时也不高效。然而专一和高特殊性硬件模块通常是必须的，尤其是在加速单任务上面以及同时提供较多平行的可能性。一种硬件的劣势在于自制造后不能被改变。

对于该问题的解决方案在于可重构硬件上面，例如逻辑可编程门序列。这些有助于硬件实现上述的变化且不需要重新构造完成的设备即SoC，同时提供硬件完成所有的优点。FPGA在不同时间随着完全实施不同任务的时候进行重构。

2 现行微处理器系统

许多不同种类的多处理器系统可提高和在使用。甚至两个主要的通用处理器的半导体公司已经公开的建议大规模多处理器芯片的益处。将多处理器系统的主要资源集中到性能上面，而不是伴随的能量消耗。

现行的图形处理单元包含了多处理器设计。例如，英伟达一款新型GPU包含了128个渲染处理单元。这些单元都是特别设计来处理渲染算法以及在相同图形内的并行计算。许多同时发生的图形计算都是可能的，然后速度就会提升起来。

同时一款新的微单元处理器（Cell processor）有IBM，Sony和TOshiba共同研究研发出来。该微型处理器由8个Synergistic Processing Elements（SPE）和一个PowerPC Processing Element（PPE）组成。每个SPE支持一个独立处理单元（ALU）。PPE用来作为中央控制处理器（PPE）而且已IBM的64位PowerPC结构。通过耦合每个处理器的总线接口，它们可以进行交流和交互。微处理器的设计很明确的一种高度平行化。

3 MultiBlaze系统设计

该设计是基于Xillinx的PicoBlaze核心。该核心是一个8位微处理器，此微处理器优化非常适合Xilinx的物理FPGA设计。为了实现该目的，该核心仅仅提供有限的处理资源和存储。在设计该核心的基本理念是使用一个非常容易建立并使用最少资源的模型来代替庞大的FSM。尽管该核心如同FSM一样性能偏慢，但是该核心每片的性能比更高效。所以该核心能够很好的满足设计需求。

4 设计的可扩展性

该MultiBlaze系统中设计阶段的可扩展性非常好。提供的主从式内存模块，最小的系统是由PicoBlaze模块、中断器 和大量的从属部分。通过增加从属设备，该系统可以很方便的扩充以适应更多的并发任务系统。这种能力是在VHDL代码设计中通过简单地举例相对应的从属模块以及赋予它们唯一的ID地址，通过分配对于的值到从属模块。需要注意的是，主模块需要在限制时间内能够支持所有的从属模块。

在使用记忆共享方法论的时候，可扩展性进一步的受限于有记忆控制器所提供的接口，这是因为几个从属模块可能在同一时间访问它们相对应的存储空间。然后记忆存储器就会强制做一个存储分配并且也可能拖延从属任务。

5 设计的工艺过程

使用PicoBlaze核心，要回到可利用的结构和工具流。对于专属的系统设计来说是一个非常明显的优势。汇编语言包括一个处理器的合适编译器，并且是尝试过和测试过的。硬件系统可以很容易地随着Xilinx标准工具进行调整和适应。该编译器不支持所有的C语言编译器。

因此没有需求去创造一个专属该系统的工具链。任务分配到处理核心同分配的挑战仍然存在。

6 结论

MultiBlaze平台上一种可扩展性和高度适应性的基于最小尺寸处理器核心的在Xilinx FPGA上使用的多处理器结构。

使用模块从属同时包含额外的专用的硬件模块，MultiBlaze系统中设计期内可以特别的进行修剪来适应一款应用。通过给特别的应用提高准确的计算能力，该系统可以给许多可能的应用提供最佳的硬件结构。

对于一些应用，可以使用带有小字符大小的处理器来实现以使用更少的系统开销，例如，处理83位矢量。当将一个j位的数据集分解n个小数据集，即分配到n个处理器核心，其中 在寄存器和数据存储单元中未使用的位和一个处理器核心未使用的总线。这种更优的使用硬件资源的方法可以提高每片的计算能力。

对每个单独的核心而使用的软件设计可以很容易使用现有的工具和编译器。同专属和固定的硬件结构相比较而言，该软件设计师的该系统更加的多样化，尽管专属的硬件核心如果需要可以很容易的添加到MultiBlaze系统里面。通过重新加载单从属核心的个指令存储，众多不同任务可以映射到硬件核心上，既可以在设计过程中也可以在运行过程中。

参考文献

[1]赖凡，徐学良，蔡明理.试析"超越摩尔定律"的技术[J].微电子学，2012，42（5）：706-709.

[2]NCIDIA Corporation.http：//，2007.

[3]IBM Corporation.http：//，2007.

[4]李欣.SoC系统功耗管理的研究和开发[J].浙江大学硕士论文，2006，（5）.

作者简介

王锴（1986-），男，河北省人。硕士学历。研究方向为FPGA嵌入式容错、软件容错。

篇(6)

关键词:全彩LED显示屏;发送卡;存储体;实时传输

中图分类号:TN949.199文献标识码:B

The Design of a Kind of Sending Card for LED Display

DING Tie-fu1,2, YAN Fei2, WANG Rui-guang1,2, ZHENG Xi-feng1,2

(1. Changchun xida Electronic Technology Co., Ltd., Changchun Jilin 130103, China;

2. Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Changchun, CAS, Changchun Jilin 130033, China)

Abstract: This article discusses a no-storage sending card for full-color LED display system. The system has real-time transmission and cost advantages. The entire real-time lossless video images, such as the formats of 1,024×768@60Hz and 1,280×1024@60Hz, can be transmitted by two-way Gigabit Ethernet port.

Keywords: full-color LED display; sending card; memory device; real-time transmission

引言

随着全彩LED显示屏的应用越来越广泛,人们对LED显示屏控制系统的要求越来越高,这也促使LED显示屏控制系统的不断升级和改造,主要体现在提高性能和节约成本上。LED显示屏控制系统的组成一般有如下几个部分[1-3]:视频发送装置、视频接收分配装置、LED面板。显然,作为前端的视频发送装置在整个环节中起着举足轻重的作用。

1LED显示屏发送卡的现状

LED显示屏发送卡一般由DVI模块、FPGA控制器、外存储体模块和网络输出模块构成[4],FPGA将输入的图像数据交替写入外存储体,同时也从外存储体中交替读出图像数据,再通过网络格式依次将数据输出,原理框图如图1所示。

通常,控制LED显示屏的计算机的分辨率设置为1,024×768@60Hz或者1,280×1,024@60Hz。对于1,280×1,024@60Hz的实时视频源,总的数据量为:

1,280×1,024×60×24=1,887,436,800 bit;

其中一帧的数据量为:1,280×1,024×24=31,457,280 bit。

考虑到分辨率为1,280×1,024@60Hz时的像素时钟为108MHz,并且整个实现过程需要2倍的存储空间进行乒乓操作,故通常采用两片32位宽的SDRAM作为外接存储体。

带有外接存储体的发送卡具有缓存一帧数据的能力,并将输出与输入隔离开,有利于从全屏的数据中按照不同需求截取所需数据进行处理。

但同时,滞后一帧数据也是实时传输中的一个缺点,尤其是在需要严格实时传输的场合。另外,增加两片SDRAM也给设计增加了成本。

2无外接存储体发送卡的实现

2.1基本框图

在现有LED显示屏发送卡的基础上,这里设计了一种无外接存储体的LED显示屏发送卡,如图2所示,该发送卡由DVI模块、FPGA控制器、两路千兆网输出模块构成。DVI解码芯片将解码得到的数据和控制信号传给FPGA控制器,FPGA通过内部的RAM进行缓存,并做了更换时钟域和位宽变换的操作,然后将处理后的数据通过千兆网输出。

对1,280×1,024@60Hz的实时视频源,这里采用垂直分区的方法,即将满屏数据平均分成两路千兆网输出,每一路千兆传输640×1,024,如图3所示。

2.2实现方法

由图2的基本框图看出,该发送卡的设计除了搭建好硬件平台外,最重要的是FPGA控制器内部程序的设计。无外接存储体发送卡的FPGA控制器内部原理框图如图4所示。

FPGA控制器的内部逻辑包括数据输入模块、双口RAM及其控制模块、24bit转8bit模块、千兆网输出模块。数据输入模块将输入的DVI信号(包括数据、时钟、使能、行场同步信号)分配给后端的RAM和RAM控制模块,并控制着整个系统的同步;RAM控制模块控制RAM的读写操作,尤其是对开始写、写停、开始读、读停这4个状态的控制;从RAM输出的数据经过并串转换后传输给千兆网输出模块,千兆网输出模块则按照一定的网络格式将接收到的数据进行打包输出[5-7]。

图3提到的将数据分区发送,该方法能够将满屏数据平均分成两路千兆网输出。以下就以垂直分区的方法分析其数据流向、时钟变化和传输时间差。

对于一路千兆网数据而言,采用1个双口RAM设计,RAM的深度设置为640,输入和输出字长均设置为24bit,读写时钟和使能分别独立,如图5所示。

其中,数据输入和写时钟分别为DVI解码芯片解码后的24bit图像数据DVI_DATA[23:0]和时钟WRAM_CLK,读RAM的时钟为千兆网时钟RMII_CLK(125M)三分频后得到的时钟RRAM_CLK(41.66MHz),这样,后端再通过一个24bit转8bit模块即可将数据进行实时传输。

如图6所示,通过RRAM_CLK(41.66MHz)时钟从RAM中读出一个像素的数据,然后再通过3个RMII_CLK(125M)传输给千兆网,即做了一个实时的并串转化。如此流水操作下去,当从RAM中读完640个像素时,千兆网控制模块将停止读RAM操作,等待下一行数据的到来。当DVI解码后的下一行数据一旦往RAM中存储的时候(至少已经往其中存储了1个像素),千兆网控制模块又开始从RAM中读取数据,如此循环,直到第1,024行数据的640个像素数据被传输完。

在这里,实时传输具有如下特点:(1)往RAM中存数据和从RAM中取数据同时进行;(2)存RAM的速度快,读RAM的速度慢;(3)对写RAM操作,先把规定的数据存完,用时为t1,然后进入等待阶段t2(t = t1 + t2为行周期);对读RAM操作,把存好数通过t3的时间传输出去,必须满足t3 < t。

标准的1,280×1,024@60Hz的行时钟为64KHz,周期为t=15.625μs;而从RAM中读完半行像素(640个)数据的时间是:t3=(1/41.66MHz)×640=15.36μs。

显然,在一个行周期里,只往外传出半行的数据,传输时间差t-t3=265ns>0,且该时间差满足千兆网传输所必需数据包间隔。

由于写RAM的时钟(108MHz)比读RAM的时钟(41.66MHz)快得多,所以在写RAM的同时可以对RAM进行读操作(至少已经往RAM存储了1个像素),边写边读,实现了视频数据的实时传输。

同理,另外一路的千兆网设计与此雷同。

3 结论

本文简单分析了LED显示屏发送卡的现状,着重讨论了无外接存储体发送卡的系统构成及实现方法。该系统具有实时传输、节约成本的优势,能够在常用的视频格式下,比如1,024×768@60Hz、1,280×1,024@60Hz,通过两路千兆网口将整个视频图像实时无损的传输出去。

参考文献:

[1] 武 斌. LED全彩屏的系统设计[D]. 硕士学位论文. 北京:北京航空航天大学,2002.

[2] 李 晟. 基于FPGA的LED显示屏同步控制系统的设计[D]. 硕士学位论文. 南京:东南大学电子工程系,2004.

[3] 蔡江洪. 全彩色LED显示屏控制系统的设计与实现[D]. 硕士学位论文. 南京:东南大学电子工程系,2005.

[4] 苏晶国. 基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,2008(05).

[5] 柳利军,熊良芳. 基于FPGA的千兆以太网交换芯片的设计[J]. 微电子学与计算机,2006(03).

[6] 丁铁夫,刘超,杨 磊,杨 旭. 基于千兆以太网的实时视频传输系统设计[J]. 微计算机信息,2008(36).

篇(7)

论文关键词：微电子学；专业英语；教学

专业英语是高校各专业均设置的一门专业选修课，专业英语教学目标是让学生掌握专业阅读和写作所必须的英语专业术语和语法知识，鼓励学生为参与国际学术交流和今后工作打下良好的专业英语基础，并使学生能运用各类电子资源获得最新的国内外专业前沿动态和最新学科研究动向。对于各种不同学科的专业英语的教学应该采用适合本专业的教学模式和教学方法。笔者结合具体的教学实践，总结出一套适合微电子类专业英语教学的方法。

一、正确认识课程的定位

在大多数高校中，专业英语教师的人选一般是学院里一些英语较好的教师，教师本身英语水平的高低是一方面。另一方面，专业英语一般都是专业选修课，课时较少，因此学生的重视度不够。在这样的前提下，就更需要教师从根本上认识课程的定位，明确课程的教学目标，设定适合专业、适合学生需求的教学内容，才能够让学生认识到这门课的地位和重要性。有了目标才有动力，有了动力，教与学才能事半功倍。

在电子类专业的科技文献里，会出现大量的专业词汇和英文缩写，这往往是造成阅读困难的主要原因。另一方面，为了让学生将来更好的通过电子资源了解国内外专业前沿动态和最新学科研究动向，需要在本科阶段打好基础，学会一些基本的技能和技巧，才能为将来更好的提升自我做好准备。这些客观事实的存在确定了电子类专业英语课程的定位：专业英语是基础英语与专业相结合的一门课程，更是大学生英语实际应用能力培养的不可忽视的重要环节。在有限的学时内培养学生阅读相关专业的科技文献、学习国外的先进技术、能与国际交流的目的。

二、教学内容的制定

教师在课程一开始让学生明确的课程目标，从根本上激发起学生的学习兴趣以后，就需要在今后的教学过程中以丰富的教学内容和多种教学方式来让学生保持这个兴趣。

确定教学内容的关键是首先要确定一本合适的教材。市面上现有的专业英语教材五花八门，有的是随意选用原版专业文献，有的是专业书籍的片段拼凑，大多与专业的结合度不够、涉及面不够广。学生使用以后，普遍感到专业词汇太多、句子较长、概念偏难，与基础阶段所学的公共英语差别很大，因而不免产生畏难情绪。选择一本好教材的原则首先应该是专业对口，选用微电子类的专业英语教材，而不是统一用电子信息类的专业英语教材；其次教材内容应该从介绍基础知识、原理开始到器件、工艺最后到集成、应用等都有所涉及；除此以外，尽量选择近一两年出版的教材。

但是教材的内容不应该是教学内容的全部，教材只能当作是一本教学参考书。教师应该根据自己所在学校的专业课程设置、学生的状况制定更具体的教学内容和教学计划。笔者根据几轮的教学经验，总结出一套具有专业特色的，多种教学方式相结合的教学内容。第一阶段，以教师讲解为主，内容基本参照教材前半部分，结合学生之前所学专业课中的部分环节，介绍相关的基本原理，如PN结原理、小信号等效电路等以及半导体器件（如MOS器件）等，学时大概在6-8个学时左右。在学生建立起学习的信心和兴趣之后，接着进行的才是课程教学的重要环节——专题介绍阶段，这一阶段的学时大概在16个学时左右，可以分为四个大的专题，每个专题4个学时计两次课。专题内容在进入第二阶段之前一至二周公布给学生，内容是微电子专业领域具有代表性的一些研究方向，既能让学生了解专业细分方向，还可以让学生提前了解自己的专业兴趣所在。比如说集成电路设计方向的模拟设计和数字设计、半导体材料的制备和应用等。每个学生按照自己的兴趣选择相应的专题，通过网络、图书馆各种资源准备相关的资料，充分调动学生的学习积极性，培养学生的调研能力。第三阶段的内容主要在于训练学生写作能力，英文科技文献的写作是科学研究的一个重要环节，这一环节大概占用6个学时。第四阶段，也是最后一个阶段，有条件的可以安排学生参加一场英文的学术报告会，也可以由教师本人作一个专业前沿介绍。

三、多种课堂教学方式结合

之前教学内容确定以后，教学方式相对而言也就确定下来。

1.第一阶段的教学内容以教师主讲为主

教师可以先带领学生进行粗读一遍，挑出每一部分的一些关键句，大概概括出段落大意。然后再进行精读，首先把每一段里面出现的一些专业词汇讲解一下，将一些较难的长句式分割成几块，分块理解。剩下简单的内容可以让学生直接翻译，或者让学生用简短的语言概括出大意；有些内容可让学生写出这一单元的英文摘要，锻炼学生撰写摘要的能力。或者对于图表比较多的文献，教师可以通过引导学生理解图表内容，再结合图注和摘要以及引言部分，先对文章所介绍的内容大致了解以后，再去细读文章，就容易理解了。

2.第二阶段的教学，教师主要起的是引导作用

学生在各自选定自己感兴趣的主题以后，教师按照专题不同，将学生进行分组。以一个教学班40-60人为例，专题数为4个，每10-15分为一组，各组人数尽量相近。以小组为单位，大家先各自搜集一些英文资料，然后将搜集到资料进行汇总，分成3-4块，由3-4名同学在课堂上进行讲解，可以辅助视频、动画、PPT等多媒体手段。以2个学时90分钟为例，学生的讲解时间大概控制在50-60分钟左右，每位学生的讲解时间为15分钟左右，然后安排10-15分钟的时间由其他同学进行提问，专题小组的任何一位同学都可以回答所提出的问题，最后预留15-20分钟左右时间由教师进行评价总结，并提出更高要求，就学生之前搜集讲解的内容里面去粗取精，让该组同学进一步利用接下来一周的时间进行资料的深度搜集，在下一周的课上委派另外3-4名同学进行讲解，之后仍然是学生提问和教师总结环节。之所以每个专题设置成4个学时，分2次课进行介绍，这样的安排是符合科学研究的方法的，首先是广泛调研阶段，然后再进入有针对性的调研，这是一个渐进的由浅入深的过程。另外在这一过程中，将学生进行分组，要求每一位学生在团队中都必须发挥自己的作用，最大限度的培养团队协作的精神。

3.第三阶段是培养学生的写作能力

这一阶段的教学方式采用教与练结合。主要内容主要可以分为翻译和写作两部分。翻译的中文内容可以从之前所学的专业课中进行摘选，因为该课程是专业英语课，不是专门的翻译课程，所以教学的目的是教会学生一种方法。教师在教学过程要面对学生英语水平参差不齐和课时有限的矛盾，所以教学过程中要注意以点带面，不必过于拘泥于翻译细节，主要是启发式教学，做到当堂举例、当堂练习、当堂讲解，课时2个学时。写作部分针对本科需求分为两个方面，一是英文摘要的写作，二是应用文的写作，如简历求职信。这两部分都是学生在不久的将来都要用到的技能，所以分别安排2个学时。课时的安排基本上可以是教师讲解写作要点30分钟左右，学生写作30分钟，范文讲评30分钟。由于时间有限，写作的素材可以由教师提供专业相关的中文素材。

4.第四阶段即专题前沿介绍

在条件允许的前提下安排一场英文专题学术报告，也可以由教师自己准备一个学术前沿介绍，尽可能多的利用多媒体资源，让学生从多重角度了解学术前沿的知识，同时也利用多方面的信息补充在英语理解方面的不足。

四、课程考核方式

结合课程教学内容和教学形式的安排，决定了该课程的考核不适合用传统的期末一张试卷或者一份报告定成绩的方式。可以借鉴英国BTEC（商业与技术教育委员会）的考核模式，即以任务式“课业”为主的新的考核评估方法。在授课的每一个固定阶段都给学生布置一些作业任务，通过作业的完成过程和最终结果真实全面地考察出学生在专业英语学习方面的实际水平，在学期末再辅以期终考试。比如第一阶段可以让学生在课后及时总结当堂课的专业词汇、英文缩写等；第二阶段按照学生在资料整理、课堂介绍中的投入程度和专业英语理解程度进行成绩评定；第三阶段将学生的随堂练习作为一次平时成绩。平时的课业成绩在最终考核中所占比例要大于期终考试。引入任务式的“课业”为主的新的考核评估方法，能够突出以学生为核心的教育思想，并调动学生平时学习的积极性和能力的培养。