序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇微電子學論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

微電子論文3100字(一)：微電子控制機電設備在工業中的具體應用論文

摘要：在科學技術快速進步的背景下，工業自動化水平取得了比較明顯的提升，在機械制造方面表現的更加明顯，基于各種因素的影響，微電子技術得到了相對廣泛的應用。基于此，本文詳細分析了微電子控制機電設備在工業中的應用，希望能夠為實際提供良好的借鑒意義，以供參考。

關鍵詞：微電子；機電設備；工業；應用探討

信息技術的發展以及先進電子設備的產生催生了機電一體化時代的到來，所謂的機電一體化技術是把電工電子技術、機械技術、信息技術、微電子技術、接口技術、傳感器技術、信號變換技術等一系列技術結合，再綜合應用于實際的綜合技術，現代化自動生產設備可以說為機電一體化的設備。微型計算機在機電一體化系統的作用能夠總結成如下三點：第一，直接控制機械工業生產過程；第二，機械工業生產期間加強各物理參數的自動測試，進行測試結果的顯示記錄，在計算、存儲、分析判定并處理測量參數或指標；第三，進行機械生產過程的管理與監督。機電一體化系統里微電子控制機電設備怎樣進行適宜計算機選擇，怎樣設計硬件系統，怎樣組織軟件開發，怎樣對現有計算機系統等進行維護與使用是相當關鍵的，也是值得探索的

課題。

1微電子控制機電設備系統的組成和原理

在某微電子控制機電系統當中，主要是由PLC、管路壓力變送器、變頻器等多種設備組成的。在控制系統當中，管路壓力變送器主要是檢測控制輔助沖量、管路水壓、蒸發量等三個變量，接著將數據信號向PLC當中傳送，并且通過PLC進行分析和計算，將信號發送信號控制器，通過信號控制器來控制水泵運轉，在設計系統的過程中需要與實際情況合理的進行結合，并且對變頻器的輸出頻率進行確認，輸出頻率在整個系統設計過程中具有非常重要的意義，和系統的控制息息相關，在確定系統輸出頻率是需要綜合性的分析和考慮用水量以及揚程參數等。在整個系統當中控制流程的用水量變化，主要是通過壓力變送器向PLC傳送的通過PLC進行分析和計算，可以有效的調節循環泵的頻率，合理的分配能源，讓工作的效率提高，起到節約資源的

作用。

2微電子控制機電設備在工業中的具體應用

1）可編程序控制器（PLC）的應用。從PLC的角度進行分析，其主要優勢在于具有很強的控制能力，而且穩定性較高，機身體積相對較小，可以有效的和其他的配件進行組合。在工業生產的過程中，因為機電設備往往會占據一定的面積，如果想讓其廠房中的占比較高，就一定要注意讓廠房的空余面積加大，盡量讓控制器的數量減少，讓機電設備的數量增多，與此同時還需要注意PLC的節能性較高相比，其他的控制系統可以節約資源，讓工業生產的成本支出降低，讓企業的經濟效益增加，由于PLC設備可以有效的和其他設備之間進行組合，可以靈活方便的在廠房當中進行布設，讓一機多用。可以實現讓廠房的設備結構進一步得到簡化，對設備維護中耗費的人力物力進行控制，減少人力輸出，可以將人力有效的分配到工業生產當中，讓生產資料的利用效率提高。PLC的另一大優勢在于可以通過現場總線和生產設備之間

進行連接，有效的監控工業生產，可以動態化的監控生產的全過程，確保在生產過程中，第一時間解決生產時產生的故障，避免由于機械故障而導致生產進度停滯，讓設備的維護開支得到控制，PLC的計算速度很快，可以輕松的對生產時的任何變動進行管理和控制，有效的防止由于設備變化控制器無法及時應對而產生的問題，PLC還可以進行相關的升級，伴隨當前經濟快速發展，就算生產線當中的產品產生了變動，只需要正確的調整，控制程序也可以符合新產品生產的具體需求。

相比于其他編程操作，PLC控制器在編程的過程中較為方便，員工通過短時間的訓練就可以熟練的掌握編程的技巧，在實際操作的過程中工作步驟相對較為簡單，可以很容易的掌握設備的維修安裝以及操作，由于PLC自帶程序編輯器只需要工作人員了解梯形語言，就可以對其進行熟練的掌握。對控制器的工作語言進行了解，當出現故障的時候可以及時的調整和處理控制器。

2）變頻器調速器的作用。變頻器工作狀態分作自動與手動兩類，手動工作狀態即在PLC結束工作后展開的人工操作行為，經電位器調節能對變頻器輸出頻率進行給定。自動工作狀態實質是PLC輸出信號為變頻器輸出頻率展開控制。和傳統調節閥控制方式相比，PLC控制可節電，更好進行水泵磨損控制，在延長設備壽命與實現系統自動化水平提升中發揮了重要作用。

第一，和傳統正弦波控制技術相比，因變頻器用到了電壓空間矢量控制技術，先進性和獨特性在性能上得到充分凸顯，同時因其特有的低速轉矩大、運行穩定性強、諧波成分小等特征，這對我國電網而言輸出電壓自動調整功能能充分進行優勢發揮。第二，變頻器具備外部端子、鍵盤電位器與多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可輸入多種模擬信號（如電流、電壓、頻率等效范圍檢測，轉速追蹤等）；并且變頻器可實現擺頻運行與程序運行等一系列模式。第三，因變頻器全系列元件應用的是西門子產品，有極強的保護性能，可靠穩定，能很好的避免過流、短路、過壓等問題，確保本機能正常運行。并且變頻器有良好的絕緣耐壓性，產品質量好，設定簡單等使得其有更強的適用性。

3）電路發揮的作用。在安裝PLC和變頻器的時候，保證電路的穩定是保障工作的必要。電路在安裝過程中，應該采取邊安裝邊測電的方式，這樣更能使電流穩定，這同樣屬于工作期間需引起重視的關鍵環節。在電路安裝完畢之后，不要急著通電，應該先再次檢查電路是否安裝正確，查看是否有少安裝或者多安裝的情況。另外，測量一下接觸元器件的連接點，這樣可以發現一些接觸不良的地方，若有漏電情況應該及時對此進行維修。電路在工業中也是起到了很大的作用，在安裝電路的時候，一定要小心謹慎，綜合考慮多方面因素，不要遺漏一些小問題，有時一些小問題也可能出大錯，保證電路的穩定才能更好地協調其他設備的安裝穩定。應認真復查電路，查看電路有無正確安裝，或存在設備多安裝或少安裝的現象，同時應認真檢測每個接觸元器件連接點，明確有無接觸不良或短路現象，若發生漏電務必要及時維修與處理。電路調試的具體流程總結如下：

第一，應認真查看明確電路整體狀況，了解電路面板線有無準確連接，有無看似連接實際并未連接的線，或易短路的線；是否存在兩條或多條線混淆的情況；此后，使用最小量程檔的萬用表對電路面板進行檢查，查看開路處和閉路處有無正確開路與閉路，地線是否漏接，電源連線連接的安全性等，同時需測量電源有無短路現象。測量期間可直接進行元器件連接點測量，如此可明確有無以上情況的同時又弄清楚是否存在接觸點不良現象。第二，電路調試過程的關鍵環節之一即硬件電路調試。調試期間務必要注意細小環節的把控，根據電路功能原理做好各個單元電路的調試，再作整體調試，后進行整個電路的調試。電路在工業生產里發揮的作用是相當大的，電路安裝過程里務必要綜合考量多方因素，認真謹慎，切不可遺漏或放過存在的小問題，確保電路穩定性得到保障。

3結束語

微電子控制機電設備的組成包括變頻調速器、可程序控制器等，由于操作相對簡便、效果好，在工業中發揮了不可忽視的作用。微電子控制機電設備在實踐中不斷完善，將理論與實踐相互結合，明確各個方面的要點，有效提升生產效率，在工業領域發揮出最大化價值，推動社會進步和發展。推動電子設備的可持續發展也是當今社會經濟發展所提出的必然要走的道路，順應經濟發展的趨勢，才能不落后于其他國家的工業化改革。

微電子畢業論文范文模板(二)：關于現階段國家示范性微電子學院建設的幾點思考論文

[摘要]文章淺述了國家示范性微電子學院的建設背景及歷程。借鑒示范性軟件學院建設經驗并結合現階段浙江大學示范性微電子學院建設經驗，從學科劃分、考核體系、校企合作、平臺建設和國家支持等方面進行思考和總結，闡述如何圍繞“以人才培養為中心”和“產學協同育人”這兩個核心問題，進行國家示范性微電子學院建設。

[關鍵詞]示范性微電子學院；集成電路；人才培養；產學協同

[中圖分類號]G64[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2020）07-0001-04

回顧整個中國特色社會主義建設歷程，作為高等教育中至關重要的一部分，工程教育在國家現代化進程中發揮著不可替代的作用。在國家經濟改革和世界范圍產業變革的過程中，我國的工程教育也在不斷改革創新。從工程教育專業認證制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，實施卓越工程師計劃和建立國家示范性軟件學院、微電子學院，再到加入《華盛頓協議》和新工科的提出，中國的工程教育一直在實踐中發展。在中國工程教育改革中，2001年開始的國家示范性軟件學院建設作為教育改革的“示范區”，發揮著重要的作用。本文在借鑒示范性軟件學院十多年建設經驗的基礎上，結合現階段示范性微電子學院的建設情況，對2015年開始實施的國家示范性微電子學院建設進行思考與總結。

一、示范性微電子學院成立背景

21世紀初，信息化在世界范圍內開始普及，軟件產業在世界社會發展中的地位和重要性開始顯現。軟件產業作為當時的新興產業，呈現出向發展中國家大規模轉移的趨勢，國內外巨大的軟件市場導致對軟件從業人員需求量的劇增。國家從當時國內外行業背景及國家發展戰略出發，于2001年由教育部正式設立國家示范性軟件學院，首批試點35所（后增加至37所），均由國家重點高校負責建設；2004年教育部針對高職類學校又設立了36所高職示范性軟件學院。其后，各省、市結合自身地方產業成立了省級示范性軟件學院50多所，對軟件人才進行儲備。從2001年至今，示范性軟件學院經歷了十多年的建設與發展，在人才培養和產業促進上都取得令人矚目的成就。在此期間，我國的軟件產業獲得了長足的發展，其中尤以華為、阿里巴巴、百度、騰訊等互聯網企業為代表。

經過十多年的積累和追趕后，我國不但解決了軟件產業發展初期規模弱小、產業單一、人才技術短缺等諸多問題，而且在部分領域超過了發達國家，并形成了中國特色的“互聯網+”新型經濟模式。接下來，國家開始效仿軟件產業發展模式，對信息領域更基礎、更關鍵但更薄弱的“卡脖子”短板——集成電路產業發起沖鋒。特別是近年來，在國際貿易保護主義抬頭和美國對華貿易戰的背景下，從晉華、中興到華為、大疆，以集成電路為代表的高科技產業形勢尤為嚴峻，發展變得刻不容緩。

2014年國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》（以下簡稱《綱要》），指出“集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業”。現階段我國集成電路產業主要面臨核心技術缺乏、產業鏈不完善、資金投入不足、創新人才短缺4個核心問題。參考軟件產業發展模式，為解決集成電路產業4個核心問題中的人才短缺問題，示范性微電子學院應運而生。

二、示范性微電子學院的成立

《綱要》從組織領導、資金政策、金融稅收、人才保障等8個方面采取了保障措施，指出“加大人才培養和引進力度，建立健全集成電路人才培養體系，支持微電子學科發展，通過高校與集成電路企業聯合培養人才等方式，加快建設和發展示范性微電子學院和微電子職業培訓機構”。這是繼2011年國務院《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策》后，國家再次對高校示范性微電子學院建設提出的明確要求。

2014年教育部《關于試辦示范性微電子學院的預通知》。2015年六部委《關于支持有關高校支持建設示范性微電子學院的通知》（以下簡稱《通知》），明確支持清華、北大、浙江大學等9所高校建設示范性微電子學院，支持北京航空航天大學、南京大學等17所高校籌備建設示范性微電子學院，示范性微電子學院建設序幕自此開啟。

三、示范性微電子學院定位及現狀

《通知》指出：示范性微電子學院的建設要以人才培養為中心，深入開展產學合作協同育人，加快培養集成電路產業急需的工程型人才。可以看出，“以人才培養為中心”和“產學協同育人”是示范性微電子學院建設的兩個核心要求，“工程型”人才是示范性微電子學院培養人才的根本目標。

自2015年第一批示范性微電子學院成立至今，各個示范性微電子學院的建設歷程和辦學模式各不相同，有的是在原有信息學院或微電子學院的基礎上進行建設，有的是新設立微電子學院掛靠其他成熟學院運行，有的是整體新建并單獨運行。由于處于建設初期，不同學校都因地制宜、因時制宜地進行摸索，或大刀闊斧，或小步慢跑。目前，各個學校的微電子學院都在人才培養、師資規模、校企合作等方面都取得了一定的階段性成果。

與此同時，示范性微電子學院在建設的過程中，也都面臨一些共性的難題，如示范性微電子學院與一般學院的定位區別、如何進行“工程型”人才培養、如何擴大招生規模與影響、如何更好地與企業結合，以及如何對示范性微電子學院建設進行評價等，這些都是示范性微電子學院面臨或將要面臨的問題。

四、對示范性微電子學院建設的幾點思考

當然，示范性微電子學院建設也并非無樣板可以參考，2001年開始建設的示范性軟件學院就是很好的借鑒，特別是在辦學模式、人才培養、師資管理等諸多具體、常規問題上。然而，軟件行業和集成電路行業相差較大，而且當今的時代背景和2000年也完全不同，如何圍繞“人才培養為中心”“產學協同育人”這兩個核心來建設微電子學院，需要全體高等教育工作者進行與時俱進地思考和探索。本文從浙江大學（以下簡稱“浙大”）示范性微電子學院建設的實踐出發，分享一些經驗與思考。

（一）學科劃分與評估體系

學科劃分和評價問題是微電子學院建設能否成功的核心問題，關乎微電子學院的建設方向和結果。單獨的學科設置及評估體系，不僅能加強微電子學院的獨立性辦學，也能更有效地促進微電子學院建設的展開。

1.設置微電子一級學科

人才作為第一資源以及集成電路產業的核心，微電子學院成立的根本目的就是為產業培養急需的“工程型”人才。然而受招生名額等條件的限制，現階段我國高校每年培養的集成電路高級專業型人才不足萬人，而且缺口仍在擴大，可見，擴大集成電路招生名額勢在必行。以浙江大學為例，2014年以前學校集成電路每年碩士、博士的招生人數在30人左右，即使示范性微電子學院成立以后，新增了微電子本科專業，微電子學院每年本碩博招生也不足200人，以如此培養速度，根本不足以填補產業人才需求的缺口。由于我國大學招生名額是與學科劃分掛鉤的，這就涉及一級學科設置的問題。

目前，浙大微電子所在的一級學科是電子科學與技術，其下含有電路與系統、微電子學與固體電子學、電磁場與波、物理電子學四個二級學科，其中與微電子學院直接對應的兩個二級學科是：電路與系統、微電子學與固體電子學。研究領域分別對應集成電路的軟件部分和硬件部分，前者主要包括集成電路設計，后者主要涉及集成電路產業中的制造、封裝測試。

此外，微電子一級學科問題，除了與擴大招生名額相關外，也和微電子學院的建設成敗有關，因為這涉及微電子學院與高校原有信息學院的定位問題，以及在學校的學科地位問題。其實在建設示范性軟件學院時，由于學科劃分的問題，就存在著軟件學院與原有傳統計算機學院的“瑜亮之爭”，學科資源配置之爭。最終，2011年教育部將軟件工程提升為一級學科，這才在一定程度上解決了上述問題。從軟件學院的建設經驗來看，將微電子學與固定電子學、電路與系統等二級學科重整、提升為一級學科十分必要，且宜早不宜遲。

2.修訂學科評估體系

微電子學院建設要求以“人才培養為中心”，而傳統學科評估體系以“學科建設為中心”。因為“中心”的不一樣，在進行微電子學院建設時，學校在資源配置時就必須考慮效益比問題。如果微電子學院建設的投入無法對學校的學科發展形成促進作用，甚至因為分流限制了已有學科的建設，學校不僅不會支持微電子學院的建設，甚至可能還會限制其發展。因此，在現有學科評估體系下，示范性微電子學院很難做到完全以“教學”為中心，只能“教學科研”兼顧，最終微電子學院在很大概率上將會和傳統的信息學院同質化。上述情況在軟件學院建設時出現過，且仍未得到有效解決，這也是很多軟件學院選擇異地發展的原因，其目的是避免與本校原有的計算機學院分流資源。

在現有學科評估體系下，即使能做到以“教學”為中心，也很難滿足微電子學院“產學協同”的人才培養要求。因為現有學科評估體系偏向于理科化，重理論而輕實踐，無論是“教學”還是“科研”，學生注重“卷面”，教師注重“文章”。而微電子學院的建立要求緊貼產業，注重實踐，產學協同，因此培養“工程型”人才在現有體系下很難做到。

其實，2016年教育部提出新工科建設，其本質也是針對現有“理科化”學科評估體系與工科建設要求不相匹配的問題。可以大膽設想對現有學科評估體系進行必要的改革，如對基礎性學科依舊使用現有“理科性”評估體系；對應用性學科，如新工科，則在原有的體系上建立新的“工科性”評估體系。這樣或許能從根本上改變我國“寫論文的太多，做應用的太少”、應用研究和理論研究比例失衡的現狀。為體現示范性，上述設想甚至可以率先在示范性微電子學院進行試點，實踐可行后再逐步推廣到新工科乃至其他工程性學科。

（二）師生考核體系

示范性微電子學院要求“堅持人才培養為中心”，在國家層面需要解決的是學科問題，具體到學校和學院操作時，就要考慮內部的考核與評價問題，其中主要涉及兩個方面，一是教師的考核，二是學生的考核。

1.教師考核體系

以人才培養為中心，要求教師的工作重心應該是教學，因此微電子學院教師在考核上應該與傳統學院有明顯區別，比如加大教學在考核中的比重。微電子學院培養的人才要強調工程性，所以在教學考核中，要突出工程實踐的教學內容。另外，在引進師資時，可以效仿軟件學院偏向引進有企業經驗或者工程項目經驗的教師，形成本校專職教師、企業兼職教師、適當比例外教的格局，這一點浙江大學微電子學院在人才引進時就尤為注重教師的行業或工程背景。

為了保證公平性，調動教師的積極性，可以實行聘崗制和聘期制，不同崗位考核不一樣、聘期不一樣，如在浙江大學，對不同類別的教師設置有：教學科研并重崗、工程教育創新崗、社會服務與技術推廣崗等，其中工程教育創新崗就是浙江大學針對工程教育改革新設置的崗位。

2.學生考核體系

微電子學院要培養“工程型”人才，因此針對學生的培養過程、考核過程、評價過程要緊緊圍繞“工程”來設置。微電子學院學生與傳統學生培養最本質的區別是“工程實踐”能力。在此之前，要提前區別一下其與動手能力的差別。“工程實踐”能力與傳統工科學生在實驗室環境下的動手能力不同，是要在工業生產的背景下，通過“做中學”和“基于項目學習”，進而培養學生的“工程師式思維和行為”。這要求學校必須為學生提供企業的工程環境而非簡單的高校實驗室環境，兩者有著本質的區別。

正是因為微電子學院培養的人才需要工業生產背景，這就要求企業參與培養，這從源頭上保證了學生培養會緊貼產業。通過設置新的學生評價體系來保證和監督學生“工程實踐”能力的獲得，這一點至關重要。也只有這樣，學生畢業后進入企業才能立即上手，無須企業的再熏陶和培訓。

浙江大學微電子學院對于學生“工程實踐”能力的培養是根據學生的不同階段分步進行的。首先，針對低年級的本科生，加大培養方案中實驗課程的比例和學分，以此來培養學生的“動手操作”能力。其次，對于高年級的本科生，則是通過到企業實習、參與導師企業課題（學業導師制）、科創實驗（SRTP）、參加創新創業競賽等來初步熏陶學生的“工程實踐”能力。最后，到研究生階段，通過企業、導師聯合制定課題，學生選題并到企業培養或參與企業橫向課題等方法來完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微電子學院建設的重點也是難點之一。傳統高校教學以學校為主，這在一定程度上導致了高校研究與產業發展脫節、高校培養的學生與企業需求脫節。高等工程教育改革的目的之一就是如何將高校與企業聯系緊密，互相促進，“如何引入企業參與到高校的人才培養”，從而達到“產學協同”。

校企合作的目的是互利共贏。中國高校以育人為宗旨，具有一定的公益性，而企業以利益為根本，公益性只是其附帶屬性，只投入不計回報的企業少之又少。如何讓兩個不同的主體做到有機結合，使得“企業愿意參與，高校愿意放開”是困難所在。從需求來看，高校育人，企業用人，高校和企業合作的紐帶在人——學生，解決好“如何以學生為紐帶將企業和高校緊密聯系在一起”是校企合作的關鍵所在。

從軟件學院的經驗看，多是通過校企理事會、共建實驗室和實踐基地、共建師資隊伍、共設課程等方式來開展校企合作。無論是以何種合作方式，想要長久有效就必須做到互惠互利，純粹的一方投入不可持續。從浙江大學專業學位研究生的培養經驗來看，比較有效的手段之一是：通過導師與企業的橫向合作為依托，以項目的形式將學生的培養參與其中。這是一種“基于項目的培養模式”，企業提出技術需求和課題資金，學校再給予學生名額、教學工作量等支持。通過一個個的具體項目，將學校、學生、企業串聯起來，形成規模效應后再以創建聯合實驗室、研發中心、實踐基地等方式進行深化。浙江大學成立工程師學院就是希望從學校層面來推進和引導校企合作。此外，不同地區的微電子學院在專業設置上也應針對當地企業需求開設專業，面向企業培養人，甚至可以對重點企業進行定向培養，吸引企業深度參與學院建設。

校企合作不僅僅是學校和企業的問題，政府的作用也尤為重要，因為政府掌握著核心的生產資料和分配政策。比如政府在審批、稅收減免、經濟補助、教育資金、就業引導等各方面都能非常有效調動企業和高校的積極性，促進雙方的結合。日本20世紀70年代半導體產業的興起，就是通過高校（實驗室）、企業、政府三方的共同發力，成立“VLSI技術研究組合”，從而打破美國的壟斷。20世紀80年代韓國三星的崛起也與韓國政府的大力扶持密不可分，所以在這一點上值得我們國家借鑒和學習。

（四）硬件建設及平臺共享

集成電路產業人才培養對硬件設施要求極高，這是其與軟件產業最大的不同之一。如小型工藝操作、流片、實訓等都需要高昂硬件和財力的支撐，因此微電子學院建設要格外重視大型共享平臺建設，并以共享平臺建設為契機將校企合作、校地合作、學生實踐培養進行有機連接。然而一般平臺投資都十分巨大，很難靠一己之力來進行建設，如浙江大學微納加工中心一期投入6000萬、工程師學院微電子實訓平臺投入近3500萬，紹興微電子研究中心投資近1億。微電子學院建設更應注重開放式辦學，嘗試通過國家出資、政府出地、企業出技術、學校出人等多重模式，把握本地發展機遇以產業園、孵化器、共享平臺的形式來共贏發展。

（五）國家和學校支持

從軟件學院的建設經驗來看，建設成功與否與國家和學校的支持息息相關。因為軟件學院建設經費自籌，所以從建立之初，就面臨著資金的壓力。從十多年后的評估結果來看，發展得好的軟件學院與學校的長期支持密不可分；純粹依靠企業、學費等來進行市場化運作則很難實現。以浙江大學軟件學院為例，軟件學院之所以能在寧波辦學，首先與寧波市政府給予啟動資金、場地、師資、經費等全面的支持分不開，此外，與浙大持續的師資、運營等投入也密不可分，可以說寧波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大軟件學院就不會有今天的規模。從產業性質來看，因為集成電路行業對硬件的要求要比軟件行業高很多，這就決定了微電子學院的硬件投入要比軟件學院投入要大得多，所以微電子學院勢必更需要從國家、從學校爭取更多可持續的資金，如專項經費、低息貸款等，這樣才有可能實現跨越式的發展。

篇(2)

英文名稱：System Simulation Technology

主管單位：中華人民共和國教育部

主辦單位：同濟大學

出版周期：季刊

出版地址：上海市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1673-1964

國內刊號：31-1945/TP

郵發代號：

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：2005

期刊收錄：

核心期刊：

期刊榮譽：

聯系方式

篇(3)

【關鍵詞】微電子 學科建設

1 引言

微電子學是在物理學、電子學、材料科學、計算機科學、集成電路設計制造學等多種學科和超凈、超純、超精細加工技術基礎上發展起來的一門新興學科，是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。微電子技術是電子工程和信息科學技術的基礎及核心，是世界高科技競爭的熱點，是國家基礎性戰略性的產業[1][2]。其中超大規模通信專用集成電路是現代通信設備的心臟，它的設計開發能力和大生產升級技術的掌握與提高，對于我國通信新產品的研發與創新起著決定性的作用。作為電子通信類高校，南京郵電大學建校近50年來，正朝著信息科技類大學進軍。我們不僅需要繼續培養大量工程實用型人才，而且當前特別需要培養大量理論基礎較扎實、具有開拓創新精神的高素質人才，在江蘇省這樣一個將信息產業作為重點發展的大省，微電子技術必須大力發展[3-5]。

學科建設是高等學校的根本任務，是不斷提高學校辦學能力、提高教學質量和科學研究水平的基礎，并決定著學校的辦學水平和特色。加強學科建設，可以形成高校自己的優勢和特色，提高學校的影響力、教育質量、科研工作水平、效益等，使高校具有更強的競爭力和生命力。如果學校的學科水平不高，就會制約教學、科研和學校整體發展，進而影響人才培養的質量[6]。

2 加強微電子專業的學科建設措施探討

每一所高校都有自身的辦學特色，每一個學科都有自身的歷史傳統。只有實事求是地綜合分析學校已有的學科基礎、特色、優勢和不足，才能明確學科發展的科學定位，才能走出有自身特色的學科建設之路[6]。

微電子專業在我校還是一個新專業，如何把這個新專業做大做強，搞好學科建設工作，真正體現出南京郵電大學的微電子專業的專業特色，是一個值得探討的問題。根據我們學校長期為IT行業培養人才和我們系的基礎和優勢，設置以通信集成電路設計為主要方向，并對專業方向的發展作了規劃，同時兼顧工藝設計與器件設計。與此同時，確立我校微電子專業的建設目標為:根據學校的辦學指導思想，樹立“理科本科教育以培養應用基礎和理工融合型人才為主，在堅持人才培養質量統一要求的基礎上，鼓勵學生個性化、多樣化發展，強化學生的創新精神和實踐能力培養”的教學工作指導思想。

加強本專業的學科建設，主要包涵以下幾個方面的建設:

2.1 對學科進行科學的規劃

要想做好學科的規劃工作就要先明確自己的定位，也就是要先明確本校是主要培養什么方向的人才，要求他們必須要具備什么樣的知識結構和創新能力，從而體現特色、明確的專業方向。這就需要我們認真分析本校的辦學歷史及現狀，了解國內外其他高校的相應學科的發展水平和經驗，結合本校的實際情況和特色，構建自己的學科體系，進行科學的規劃，制定一系列切實可行的有效措施。

在微電子專業正式招生之前，我們組織教師到國內不少高校進行調研，并與多所學校的教師進行了交流。在廣泛調研的基礎上，我們了解了國內外、省內外的同類專業的發展狀況和我校微電子專業的實力、優勢及所處的地位，我校微電子專業起源于半導體專業，后又同電路與系統專業相互融合和交叉，形成了一個獨具特色的專業。其特點是專業涵蓋面寬，包括集成電路理論與技術、半導體器件理論與技術和半導體工藝理論與技術三大主要方向，如何體現專業特色，是本項研究的內容之一。為此我們提出通訊集成電路和新型微電子器件作為我們的專業方向和特色，并在教學和科研中體現出來。針對江蘇省和南京市的集成電路發展特色，以及南京郵電大學的學科特點和電子科學與工程學院的實際情況，適當加強通訊集成電路、新型微電子器件和光電集成的課程，體現專業特色。注重更新教學內容，優化課程體系，打破學科課程間的壁壘，加強課程與課程體系間在邏輯和結構上的聯系與綜合，精選經典教學內容，不斷充實反映科學技術和社會發展的最新成果，注意把體現當代學科發展特征的、多學科間的知識交叉與滲透反映到教學內容中來。此外還擬通過建立微電子專業實驗室，開設微電子和半導體測試實驗課，在培養學生理論知識的同時，加強實踐能力的培養，培養既有較深理論基礎，又有一定動手能力的全面發展的學生。

圍繞著如何培養和造就適應微電子技術飛速發展、微電子產業突飛猛進、集成電路向系統芯片(SOC)發展、器件尺寸不斷縮小和設計思想不斷更新的需要，具有創新精神和實踐能力的高素質人才這一根本任務，積極探索，形成了“加強基礎、注重素質、拓寬知識、增強適應性”的教學工作思路，將“微電子學”專業建成國內同類專業色鮮明、人才質量高、廣受社會歡迎的專業，“十一五”期間，形成1個強勢學科和研究方向;在培養優秀的本科生基礎上，積極建設微電子學科碩士點。在省內具有一定影響。在8年內成為校品牌專業，再經過5年的建設成為江蘇省特色專業。

因此，只有明確了學科的現狀、清楚自己的位置和優缺點，這樣才能作出有效科學的學科建設規劃。

2.2 學科隊伍及師資隊伍的建設

學科隊伍是學科建設中的極為重要的部分，沒有高水平的學科隊伍，學科建設也只能是紙上談兵。而且高校的主要任務就是能培養具有良好的學習、工作和創新的高級專門人才，因此從這個方面來講，沒有年齡結構、學歷結構、職稱結構合理的高水平師資隊伍，也是不能完成高校所承擔的任務的。

為了實現師資隊伍建設目標和人才培養目標，必須建立一支素質好、質量高、勤奮工作、忠誠于黨的教育事業的師資隊伍。師資隊伍建設的總體目標:全面提高教師的政治、業務素質，逐步建設一支適應現代化建設需要和辦學規模發展需要，素質優良、結構優化、高效精干、充滿活力、忠誠于黨的教育事業的師資隊伍。

(1)積極培養學科帶頭人

學科建設必須以人為本，要注重培養高精尖的師資隊伍，培育創新型人才就要統籌考慮學科直接承擔的教學、科研、服務三大職能的關系，加速建設首席教授、學科帶頭人、重點骨干教師和優秀青年教師4個層次的學術梯隊。以中青年學科(術)帶頭人的培養為重點，并加大向青年骨干教師和一線教師傾斜的力度，創造一個公開、平等、競爭、擇優的用人環境，營造一個和諧、寬松、溫馨的工作氛圍，培養和引進，形成一批整體素質高、學術實力強、結構合理、具有團結協作精神的學術梯隊，使其在學科建設中發揮突出作用。

(2)為年輕教師的成長創造條件

目前，我校的微電子技術系擁有教師7名，平均年齡35歲以下，年輕教師占了90%以上。因此學校要為年輕教師的成長創造良好的條件就顯得尤為重要。

可以把年輕教師送出去攻讀學位，鼓勵教師深造的同時，能適當減免正常的教學工作量，同時享受基本的工資福利待遇。目前我系全體教師中四人具有博士學位，三人具有碩士學位。計劃在四年內將專業師資力量從7人提高到10人，博士率達到70%。力爭八年內將專業師資增加到15人，博士學位人員比例達到90%。也可以把他們送到國內外高校去做訪問學者，積極參加國內外舉辦的國際會議，從而了解專業的最新發展、前沿問題，并開闊了眼界。

設立專款建立青年教師培養基金，資助青年教師開展教學科研工作。

(3)改善教師的福利待遇

很多年輕教師工作不久，都承擔著工作和家庭的雙重壓力，學院可以采取一系列的措施來消除教師們工作時的后顧之憂。適當提高教師們的工資福利待遇，設法解決青年教師的住房、交通等生活問題，達到良好的生活水平。這樣才能保證教師們能以更飽滿的姿態全心全意地投入到工作中去。

2.3 加強科學研究的建設

良好的科研環境是學科建設的主要內容，學科建設的成果主要包括高水平的文章、專利、獲獎成果等，這些成果的取得都是基于良好的科研環境來完成。因此也只有通過學科建設才能改善科研環境。

(1)加強開展科研工作的硬件平臺的建設

要做好科學研究，就必須要有好的硬件平臺。這包括實驗中心、專業實驗室等的建設。經費適當向這方面的建設傾斜，建立起良好的硬件平臺，才有利于各項科研項目的順利開展，逐步形成濃厚的學術氛圍，吸引更多的人才加入到我們的科研團隊中來。

(2)加強科學研究

教師只有通過科學研究才能提高自己的教學水平和科研水平，使自己成長為骨干教師甚至是學術帶頭人。因此必須要承擔一定的科研項目。作為學院，可以動員或采取一定的向科研傾斜的措施來鼓勵教師積極申報各項縱向科研項目。為此我校設立了專款建立“青藍”工程，資助青年教師開展教學科研工作，并逐步積累申報省部級、國家級項目的條件。

從事科研能力強的教師申請的項目，反過來又能進一步支撐科研，如此形成良性循環。

(3)發表高檔次的文章

高水平的論文是學科建設水平的重要指標。因此鼓勵教師多發文章，發好文章是搞好學科建設的一個必經的途徑。比如，我校出臺了經濟獎勵、增加業績點的方式鼓勵大家發高檔次的文章。文章的數量和質量也直接有利于各項項目的申報。

只要通過以上措施，把師資隊伍建設等工作常抓不懈，經過一定的階段一定會形成包括教授、副教授、講師、助教的，年齡結構、學歷結構、職稱結構和學緣結構都較為合理的師資梯隊，同時取得在國內具有一定影響力的科研和教學成果。

3 小結

總的來說，新專業的學科建設中存在很多機遇和挑戰，存在很多問題需要探討和嘗試。重要的是，如何根據我們學院長期為IT行業培養人才和我們學院自身的基礎和優勢，對專業方向的發展作出合理的規劃，制定切實可行的學科建設規劃，采取各項有效的教學改革措施，把微電子這個新專業做大做強，真正體現出南京郵電大學的微電子專業的專業特色，是我們目前必須常抓不懈的工作。

參考文獻

[1] 楊宏，王鶴.微電子機械技術的發展與現狀.微電子學，2001，31(6):392-394.

[2] 嚴兆輝.微電子的過去、現在和未來.武漢工程職業技術學院學報，2003，15(2):30-34.

[3] 李斌，黃明文.微電子技術專業創新教育探索.中山大學學報論叢，2002，22(1):108-109.

[4] 劉瑞，伍登學，鄔齊榮等.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐.實驗室研究與探索，2004，23(5):6-8，23.

篇(4)

【關鍵詞】帶隙基準；曲率補償；高穩定性

1.引言

基準電路包括基準電壓源和基準電流源，在電路中提供電壓基準和電流基準，是模擬集成電路和混合集成電路中非常重要的模塊[1]。隨著集成電路規模的不斷增大，特別是芯片系統集成（SOC）技術[2]的提出，使基準電路被廣泛使用[3]的同時，也對其性能提出了更高的要求。

基準電壓源是指被用作電壓參考的高精確、高穩定度的電壓源，理想的基準電壓是一個與電源、溫度、負載變化無關的量[4]。基準電壓源是現代模擬電路極為重要的組成部分，它對高新模擬電子技術的應用與發展具有重要作用。在許多模擬電路中，如數模轉換器（DAC）、模數轉換器（ADC）、線性穩壓器和開關穩壓器中都需要高精度、高穩定度的電壓基準源。特別是在精密測量儀器儀表和現代數字通信系統中，經常把集成電壓基準源作為系統測量和校準的基準。鑒于此，國外許多模擬集成電路制造廠商相繼推出許多種類的高精度集成電壓基準產品。隨著電路系統結構的進一步復雜化，對模擬電路基本模塊提出了更高的精度和速度要求，這樣也就意味著系統對其中的基準電壓源模塊提出了更高的要求。

本論文在分析研究寬電壓源、高精度、低溫度系數集成電壓基準源的電路結構的基礎上，探索設計出一種輸出電壓為2.5V的最佳的電路結構，以實現電路寬電源電壓范圍（3V～36V）、低溫度漂移系數（≤10ppm/℃， -40℃～+85℃）、高精度的設計指標。

2.寬電源電壓集成電壓基準源設計

2.1 傳統的帶隙基準源[5][6]

基準電壓源經歷了電阻分壓式基準電壓源、PN結基準電壓源、擊穿二極管基準電壓源、自偏置電路電壓源的發展。以上各種基準電壓源中，電阻或有源器件直接分壓形成的基準不能獨立于電源，精度非常低。

1971年，Robert Widlar提出了一種帶隙參考電壓源技術。該技術可得到一種不依賴電源并幾乎與溫度無關的獨立基準，可在低電源電壓下工作，并與標準CMOS工藝兼容這些優點使其獲得了廣泛的研究和應用，也是本次設計采用的技術。圖1是帶隙基準電源的基本原理圖。

利用熱電壓VT的正溫度系數與雙極型晶體管的基極-發射極電壓VBE的負溫度系數相互補償，以減小溫度漂移。其中VBE的溫度系數在室溫時大約-2mV/℃；而熱電壓VT=KT/q，其溫度系數在室溫下大約為+0.085mV/℃。將電壓VT乘以常數K以后與電壓VBE相加，便可得到輸出電壓VREF為：

即理論值K≈23.26，它使得帶隙基準電壓的溫度系數值在理論上為零。由于VT與電源電壓無關，而VBE受電源電壓變化的影響很小，故VREF受電源電壓的影響也很小。

帶隙基準電壓源經歷了從Widlar帶隙基準電壓源、Brokaw帶隙基準電壓源、傳統典型的帶隙基準電壓源及基于PTAT（proportional to absolute temperature）的帶隙基準電壓源、CMOS帶隙電壓基準源電路的發展，能夠輸出比較精確的電壓，但其電源電壓高，其基準輸出范圍及各項性能有限，故要得到高精度低漂移的寬電源電壓集成電壓基準源，就必須對以上電路在結構上進行改進和提高。

2.2 寬電源電壓集成電壓基準源的設計

圖2所示為帶隙基準電壓源電路基本結構框圖，它主要由五部分組成[7]：

1）帶隙電壓內部環路—主要功能是產生帶隙電壓。

2）運算放大器—使帶隙電壓內部環路中兩個需要具有相同電壓的點穩定在相同的電壓。

3）輸出級—用來產生最終的帶隙基準參考電壓和電流。

4）啟動電路—主要功能是確保電路在上電的時候能夠進入正常的工作狀態。

5）偏置電路—為運算放大器的工作提供偏置電流。

本文所涉電路采用6μm標準雙極型工藝實現，實現了一種基于曲率補償，具有高穩定性的帶隙基準電路。本文在分析比較各種基準電壓源性能的前提下，最終選擇了以基于PTAT（與絕對溫度成正比）改進的帶隙基準源電路作為設計的基礎，并對其原理進行了詳細的分析。為了進一步提高基準電壓源的性能，在深入研究溫度和電源電壓的變化對帶隙基準電路穩定性影響的基礎上，指出基極一發射極電壓與溫度的非線性關系是造成基準不穩定的主要原因，針對這種情況，采用了環路補償方法來進行高階溫度補償：利用環路補償電流（INL）的非線性特性去補償基射結電壓（VBE）的非線性。并且將補償電流（INL）和與絕對溫度成正比的電流（IPTAT）直接相加實現了很好的補償。不僅結構簡單還獲得了較好的溫度系數。另外，對所采用的運算放大器、啟動電路和溫度保護電路也進行了研究，并設計了優化合理的電路結構。分塊對帶隙基準核心電路、曲率補償電路、運算放大器電路、偏置電路、啟動電路進行設計并仿真。所設計的整體電路圖如圖3所示。

其中（a）為帶隙基準核心電路，（b）為運算放大器電路，（c）為曲率補償電路，（d）為偏置電路，（e）為啟動電路，（f）為輸出級。

3.仿真結果及分析

在Cadence設計平臺下的Spectre仿真器中基于6μm標準雙極型工藝模型對電路進行了仿真。得到電路的直流電壓特性曲線、溫度特性曲線、電源電壓抑制比曲線、負載調整率曲線、噪聲特性曲線、啟動時間曲線，如同4所示。

4.結論

本文通過對帶隙基準電壓源深入的理論研究，完成了全雙極性帶隙基準電壓源的設計，該基準電壓源基于雙極型工藝，通過Spectre驗證，溫度系數僅為6ppm/℃，并具有78?V/V的電源電壓調整率以及高達78dB的交流PSRR，高精度，低噪聲和驅動能力強等特性。其中各項設計指標完全達到預期要求，具有一定的優點和實用價值。

參考文獻

[1]孟波，鄒雪城，孟超.一種高性能CMOS基準電壓源電路設計[J].微電子學與計算機，2003（8）：161-162.

[2]孫順根，吳曉波，王旃等.一種高精度CMOS能隙基準電壓源[J].微電子學，2003，33（2）：157-159.

[3]彭增發，黃晟，毛友德等.一種新型的高噪聲抑制比及高溫度穩定性的基準電壓產生器[J].微電子技術，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)

在嵌入式系統中，尤其是多目的平臺上，對計算能力的需求多樣性。這主要依靠于在平臺上面運行應用的種類同時包含限制條件，例如實時約束或是正在處理數據的數量。這些因素在系統的生命周期甚至在運行期間都可以改變。一個高適應性計算平臺讓人滿意的，比如準確的提供計算能力和使用最少資源在任何特別的時間滿足任何特殊的任務需求。本文主要作用在于討論了一個高度可伸縮的由最小尺寸處理器組成的多處理器系統。擬提議的架構是用于密集計算應用，例如在線路由選擇、FPGA放置或是在加密領域的應用。該架構中FPGA使用最少資源的同時，還在計算能力上提供了許多余地，從而為運行在并行多處理器系統的運用釋放了硬件資源。

【關鍵詞】FPGA 適用性 處理系統

1 介紹

由摩爾定律可知，微電子學的快速發展使得復雜計算系統可以集中在單芯片上。需要該結構的任務可以被映射到更小的硬件資源形成片上系統。這些平臺要保持搞可適應性以處理不斷變化的限制，例如交流標準、實時限制、多媒體應用的代碼以及其他方面。上述的限制通常沒有使用的平臺更持久。

使用微處理器可以通過更新硬件的固件來考慮到一個片的功能的適應性，從而讓系統保持到一定程度以處理這些一直不斷變化的要求。同時，片上面積是以系統表現為代價而最小化。在滿足實時限制，微處理器有時也不高效。然而專一和高特殊性硬件模塊通常是必須的，尤其是在加速單任務上面以及同時提供較多平行的可能性。一種硬件的劣勢在于自制造后不能被改變。

對于該問題的解決方案在于可重構硬件上面，例如邏輯可編程門序列。這些有助于硬件實現上述的變化且不需要重新構造完成的設備即SoC，同時提供硬件完成所有的優點。FPGA在不同時間隨著完全實施不同任務的時候進行重構。

2 現行微處理器系統

許多不同種類的多處理器系統可提高和在使用。甚至兩個主要的通用處理器的半導體公司已經公開的建議大規模多處理器芯片的益處。將多處理器系統的主要資源集中到性能上面，而不是伴隨的能量消耗。

現行的圖形處理單元包含了多處理器設計。例如，英偉達一款新型GPU包含了128個渲染處理單元。這些單元都是特別設計來處理渲染算法以及在相同圖形內的并行計算。許多同時發生的圖形計算都是可能的，然后速度就會提升起來。

同時一款新的微單元處理器（Cell processor）有IBM，Sony和TOshiba共同研究研發出來。該微型處理器由8個Synergistic Processing Elements（SPE）和一個PowerPC Processing Element（PPE）組成。每個SPE支持一個獨立處理單元（ALU）。PPE用來作為中央控制處理器（PPE）而且已IBM的64位PowerPC結構。通過耦合每個處理器的總線接口，它們可以進行交流和交互。微處理器的設計很明確的一種高度平行化。

3 MultiBlaze系統設計

該設計是基于Xillinx的PicoBlaze核心。該核心是一個8位微處理器，此微處理器優化非常適合Xilinx的物理FPGA設計。為了實現該目的，該核心僅僅提供有限的處理資源和存儲。在設計該核心的基本理念是使用一個非常容易建立并使用最少資源的模型來代替龐大的FSM。盡管該核心如同FSM一樣性能偏慢，但是該核心每片的性能比更高效。所以該核心能夠很好的滿足設計需求。

4 設計的可擴展性

該MultiBlaze系統中設計階段的可擴展性非常好。提供的主從式內存模塊，最小的系統是由PicoBlaze模塊、中斷器 和大量的從屬部分。通過增加從屬設備，該系統可以很方便的擴充以適應更多的并發任務系統。這種能力是在VHDL代碼設計中通過簡單地舉例相對應的從屬模塊以及賦予它們唯一的ID地址，通過分配對于的值到從屬模塊。需要注意的是，主模塊需要在限制時間內能夠支持所有的從屬模塊。

在使用記憶共享方法論的時候，可擴展性進一步的受限于有記憶控制器所提供的接口，這是因為幾個從屬模塊可能在同一時間訪問它們相對應的存儲空間。然后記憶存儲器就會強制做一個存儲分配并且也可能拖延從屬任務。

5 設計的工藝過程

使用PicoBlaze核心，要回到可利用的結構和工具流。對于專屬的系統設計來說是一個非常明顯的優勢。匯編語言包括一個處理器的合適編譯器，并且是嘗試過和測試過的。硬件系統可以很容易地隨著Xilinx標準工具進行調整和適應。該編譯器不支持所有的C語言編譯器。

因此沒有需求去創造一個專屬該系統的工具鏈。任務分配到處理核心同分配的挑戰仍然存在。

6 結論

MultiBlaze平臺上一種可擴展性和高度適應性的基于最小尺寸處理器核心的在Xilinx FPGA上使用的多處理器結構。

使用模塊從屬同時包含額外的專用的硬件模塊，MultiBlaze系統中設計期內可以特別的進行修剪來適應一款應用。通過給特別的應用提高準確的計算能力，該系統可以給許多可能的應用提供最佳的硬件結構。

對于一些應用，可以使用帶有小字符大小的處理器來實現以使用更少的系統開銷，例如，處理83位矢量。當將一個j位的數據集分解n個小數據集，即分配到n個處理器核心，其中 在寄存器和數據存儲單元中未使用的位和一個處理器核心未使用的總線。這種更優的使用硬件資源的方法可以提高每片的計算能力。

對每個單獨的核心而使用的軟件設計可以很容易使用現有的工具和編譯器。同專屬和固定的硬件結構相比較而言，該軟件設計師的該系統更加的多樣化，盡管專屬的硬件核心如果需要可以很容易的添加到MultiBlaze系統里面。通過重新加載單從屬核心的個指令存儲，眾多不同任務可以映射到硬件核心上，既可以在設計過程中也可以在運行過程中。

參考文獻

[1]賴凡，徐學良，蔡明理.試析"超越摩爾定律"的技術[J].微電子學，2012，42（5）：706-709.

[2]NCIDIA Corporation.http：//，2007.

[3]IBM Corporation.http：//，2007.

[4]李欣.SoC系統功耗管理的研究和開發[J].浙江大學碩士論文，2006，（5）.

作者簡介

王鍇（1986-），男，河北省人。碩士學歷。研究方向為FPGA嵌入式容錯、軟件容錯。

篇(6)

關鍵詞:全彩LED顯示屏;發送卡;存儲體;實時傳輸

中圖分類號:TN949.199文獻標識碼: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

隨著全彩LED顯示屏的應用越來越廣泛,人們對LED顯示屏控制系統的要求越來越高,這也促使LED顯示屏控制系統的不斷升級和改造,主要體現在提高性能和節約成本上。LED顯示屏控制系統的組成一般有如下幾個部分[1-3]:視頻發送裝置、視頻接收分配裝置、LED面板。顯然,作為前端的視頻發送裝置在整個環節中起著舉足輕重的作用。

1LED顯示屏發送卡的現狀

LED顯示屏發送卡一般由DVI模塊、FPGA控制器、外存儲體模塊和網絡輸出模塊構成[4],FPGA將輸入的圖像數據交替寫入外存儲體,同時也從外存儲體中交替讀出圖像數據,再通過網絡格式依次將數據輸出,原理框圖如圖1所示。

通常,控制LED顯示屏的計算機的分辨率設置為1,024×768@60Hz或者1,280×1,024@60Hz。對于1,280×1,024@60Hz的實時視頻源,總的數據量為:

1,280×1,024×60×24=1,887,436,800 bit;

其中一幀的數據量為:1,280×1,024×24=31,457,280 bit。

考慮到分辨率為1,280×1,024@60Hz時的像素時鐘為108MHz,并且整個實現過程需要2倍的存儲空間進行乒乓操作,故通常采用兩片32位寬的SDRAM作為外接存儲體。

帶有外接存儲體的發送卡具有緩存一幀數據的能力,并將輸出與輸入隔離開,有利于從全屏的數據中按照不同需求截取所需數據進行處理。

但同時,滯后一幀數據也是實時傳輸中的一個缺點,尤其是在需要嚴格實時傳輸的場合。另外,增加兩片SDRAM也給設計增加了成本。

2無外接存儲體發送卡的實現

2.1基本框圖

在現有LED顯示屏發送卡的基礎上,這里設計了一種無外接存儲體的LED顯示屏發送卡,如圖2所示,該發送卡由DVI模塊、FPGA控制器、兩路千兆網輸出模塊構成。DVI解碼芯片將解碼得到的數據和控制信號傳給FPGA控制器,FPGA通過內部的RAM進行緩存,并做了更換時鐘域和位寬變換的操作,然后將處理后的數據通過千兆網輸出。

對1,280×1,024@60Hz的實時視頻源,這里采用垂直分區的方法,即將滿屏數據平均分成兩路千兆網輸出,每一路千兆傳輸640×1,024,如圖3所示。

2.2實現方法

由圖2的基本框圖看出,該發送卡的設計除了搭建好硬件平臺外,最重要的是FPGA控制器內部程序的設計。無外接存儲體發送卡的FPGA控制器內部原理框圖如圖4所示。

FPGA控制器的內部邏輯包括數據輸入模塊、雙口RAM及其控制模塊、24bit轉8bit模塊、千兆網輸出模塊。數據輸入模塊將輸入的DVI信號(包括數據、時鐘、使能、行場同步信號)分配給后端的RAM和RAM控制模塊,并控制著整個系統的同步;RAM控制模塊控制RAM的讀寫操作,尤其是對開始寫、寫停、開始讀、讀停這4個狀態的控制;從RAM輸出的數據經過并串轉換后傳輸給千兆網輸出模塊,千兆網輸出模塊則按照一定的網絡格式將接收到的數據進行打包輸出[5-7]。

圖3提到的將數據分區發送,該方法能夠將滿屏數據平均分成兩路千兆網輸出。以下就以垂直分區的方法分析其數據流向、時鐘變化和傳輸時間差。

對于一路千兆網數據而言,采用1個雙口RAM設計,RAM的深度設置為640,輸入和輸出字長均設置為24bit,讀寫時鐘和使能分別獨立,如圖5所示。

其中,數據輸入和寫時鐘分別為DVI解碼芯片解碼后的24bit圖像數據DVI_DATA[23:0]和時鐘WRAM_CLK,讀RAM的時鐘為千兆網時鐘RMII_CLK(125M)三分頻后得到的時鐘RRAM_CLK(41.66MHz),這樣,后端再通過一個24bit轉8bit模塊即可將數據進行實時傳輸。

如圖6所示,通過RRAM_CLK(41.66MHz)時鐘從RAM中讀出一個像素的數據,然后再通過3個RMII_CLK(125M)傳輸給千兆網,即做了一個實時的并串轉化。如此流水操作下去,當從RAM中讀完640個像素時,千兆網控制模塊將停止讀RAM操作,等待下一行數據的到來。當DVI解碼后的下一行數據一旦往RAM中存儲的時候(至少已經往其中存儲了1個像素),千兆網控制模塊又開始從RAM中讀取數據,如此循環,直到第1,024行數據的640個像素數據被傳輸完。

在這里,實時傳輸具有如下特點:(1)往RAM中存數據和從RAM中取數據同時進行;(2)存RAM的速度快,讀RAM的速度慢;(3)對寫RAM操作,先把規定的數據存完,用時為t1,然后進入等待階段t2(t = t1 + t2為行周期);對讀RAM操作,把存好數通過t3的時間傳輸出去,必須滿足t3 < t。

標準的1,280×1,024@60Hz的行時鐘為64KHz,周期為t=15.625μs;而從RAM中讀完半行像素(640個)數據的時間是:t3=(1/41.66MHz)×640=15.36μs。

顯然,在一個行周期里,只往外傳出半行的數據,傳輸時間差t-t3=265ns>0,且該時間差滿足千兆網傳輸所必需數據包間隔。

由于寫RAM的時鐘(108MHz)比讀RAM的時鐘(41.66MHz)快得多,所以在寫RAM的同時可以對RAM進行讀操作(至少已經往RAM存儲了1個像素),邊寫邊讀,實現了視頻數據的實時傳輸。

同理,另外一路的千兆網設計與此雷同。

3 結論

本文簡單分析了LED顯示屏發送卡的現狀,著重討論了無外接存儲體發送卡的系統構成及實現方法。該系統具有實時傳輸、節約成本的優勢,能夠在常用的視頻格式下,比如1,024×768@60Hz、1,280×1,024@60Hz,通過兩路千兆網口將整個視頻圖像實時無損的傳輸出去。

參考文獻:

[1] 武 斌. LED全彩屏的系統設計[D]. 碩士學位論文. 北京:北京航空航天大學,2002.

[2] 李 晟. 基于FPGA的LED顯示屏同步控制系統的設計[D]. 碩士學位論文. 南京:東南大學電子工程系,2004.

[3] 蔡江洪. 全彩色LED顯示屏控制系統的設計與實現[D]. 碩士學位論文. 南京:東南大學電子工程系,2005.

[4] 蘇晶國. 基于FPGA的對象存儲控制器原型的硬件設計與實現[D]. 中國優秀碩士學位論文全文數據庫,2008(05).

[5] 柳利軍,熊良芳. 基于FPGA的千兆以太網交換芯片的設計[J]. 微電子學與計算機,2006(03).

[6] 丁鐵夫,劉超,楊 磊,楊 旭. 基于千兆以太網的實時視頻傳輸系統設計[J]. 微計算機信息,2008(36).

篇(7)

論文關鍵詞：微電子學；專業英語；教學

專業英語是高校各專業均設置的一門專業選修課，專業英語教學目標是讓學生掌握專業閱讀和寫作所必須的英語專業術語和語法知識，鼓勵學生為參與國際學術交流和今后工作打下良好的專業英語基礎，并使學生能運用各類電子資源獲得最新的國內外專業前沿動態和最新學科研究動向。對于各種不同學科的專業英語的教學應該采用適合本專業的教學模式和教學方法。筆者結合具體的教學實踐，總結出一套適合微電子類專業英語教學的方法。

一、正確認識課程的定位

在大多數高校中，專業英語教師的人選一般是學院里一些英語較好的教師，教師本身英語水平的高低是一方面。另一方面，專業英語一般都是專業選修課，課時較少，因此學生的重視度不夠。在這樣的前提下，就更需要教師從根本上認識課程的定位，明確課程的教學目標，設定適合專業、適合學生需求的教學內容，才能夠讓學生認識到這門課的地位和重要性。有了目標才有動力，有了動力，教與學才能事半功倍。

在電子類專業的科技文獻里，會出現大量的專業詞匯和英文縮寫，這往往是造成閱讀困難的主要原因。另一方面，為了讓學生將來更好的通過電子資源了解國內外專業前沿動態和最新學科研究動向，需要在本科階段打好基礎，學會一些基本的技能和技巧，才能為將來更好的提升自我做好準備。這些客觀事實的存在確定了電子類專業英語課程的定位：專業英語是基礎英語與專業相結合的一門課程，更是大學生英語實際應用能力培養的不可忽視的重要環節。在有限的學時內培養學生閱讀相關專業的科技文獻、學習國外的先進技術、能與國際交流的目的。

二、教學內容的制定

教師在課程一開始讓學生明確的課程目標，從根本上激發起學生的學習興趣以后，就需要在今后的教學過程中以豐富的教學內容和多種教學方式來讓學生保持這個興趣。

確定教學內容的關鍵是首先要確定一本合適的教材。市面上現有的專業英語教材五花八門，有的是隨意選用原版專業文獻，有的是專業書籍的片段拼湊，大多與專業的結合度不夠、涉及面不夠廣。學生使用以后，普遍感到專業詞匯太多、句子較長、概念偏難，與基礎階段所學的公共英語差別很大，因而不免產生畏難情緒。選擇一本好教材的原則首先應該是專業對口，選用微電子類的專業英語教材，而不是統一用電子信息類的專業英語教材；其次教材內容應該從介紹基礎知識、原理開始到器件、工藝最后到集成、應用等都有所涉及；除此以外，盡量選擇近一兩年出版的教材。

但是教材的內容不應該是教學內容的全部，教材只能當作是一本教學參考書。教師應該根據自己所在學校的專業課程設置、學生的狀況制定更具體的教學內容和教學計劃。筆者根據幾輪的教學經驗，總結出一套具有專業特色的，多種教學方式相結合的教學內容。第一階段，以教師講解為主，內容基本參照教材前半部分，結合學生之前所學專業課中的部分環節，介紹相關的基本原理，如PN結原理、小信號等效電路等以及半導體器件（如MOS器件）等，學時大概在6-8個學時左右。在學生建立起學習的信心和興趣之后，接著進行的才是課程教學的重要環節——專題介紹階段，這一階段的學時大概在16個學時左右，可以分為四個大的專題，每個專題4個學時計兩次課。專題內容在進入第二階段之前一至二周公布給學生，內容是微電子專業領域具有代表性的一些研究方向，既能讓學生了解專業細分方向，還可以讓學生提前了解自己的專業興趣所在。比如說集成電路設計方向的模擬設計和數字設計、半導體材料的制備和應用等。每個學生按照自己的興趣選擇相應的專題，通過網絡、圖書館各種資源準備相關的資料，充分調動學生的學習積極性，培養學生的調研能力。第三階段的內容主要在于訓練學生寫作能力，英文科技文獻的寫作是科學研究的一個重要環節，這一環節大概占用6個學時。第四階段，也是最后一個階段，有條件的可以安排學生參加一場英文的學術報告會，也可以由教師本人作一個專業前沿介紹。

三、多種課堂教學方式結合

之前教學內容確定以后，教學方式相對而言也就確定下來。

1.第一階段的教學內容以教師主講為主

教師可以先帶領學生進行粗讀一遍，挑出每一部分的一些關鍵句，大概概括出段落大意。然后再進行精讀，首先把每一段里面出現的一些專業詞匯講解一下，將一些較難的長句式分割成幾塊，分塊理解。剩下簡單的內容可以讓學生直接翻譯，或者讓學生用簡短的語言概括出大意；有些內容可讓學生寫出這一單元的英文摘要，鍛煉學生撰寫摘要的能力。或者對于圖表比較多的文獻，教師可以通過引導學生理解圖表內容，再結合圖注和摘要以及引言部分，先對文章所介紹的內容大致了解以后，再去細讀文章，就容易理解了。

2.第二階段的教學，教師主要起的是引導作用

學生在各自選定自己感興趣的主題以后，教師按照專題不同，將學生進行分組。以一個教學班40-60人為例，專題數為4個，每10-15分為一組，各組人數盡量相近。以小組為單位，大家先各自搜集一些英文資料，然后將搜集到資料進行匯總，分成3-4塊，由3-4名同學在課堂上進行講解，可以輔助視頻、動畫、PPT等多媒體手段。以2個學時90分鐘為例，學生的講解時間大概控制在50-60分鐘左右，每位學生的講解時間為15分鐘左右，然后安排10-15分鐘的時間由其他同學進行提問，專題小組的任何一位同學都可以回答所提出的問題，最后預留15-20分鐘左右時間由教師進行評價總結，并提出更高要求，就學生之前搜集講解的內容里面去粗取精，讓該組同學進一步利用接下來一周的時間進行資料的深度搜集，在下一周的課上委派另外3-4名同學進行講解，之后仍然是學生提問和教師總結環節。之所以每個專題設置成4個學時，分2次課進行介紹，這樣的安排是符合科學研究的方法的，首先是廣泛調研階段，然后再進入有針對性的調研，這是一個漸進的由淺入深的過程。另外在這一過程中，將學生進行分組，要求每一位學生在團隊中都必須發揮自己的作用，最大限度的培養團隊協作的精神。

3.第三階段是培養學生的寫作能力

這一階段的教學方式采用教與練結合。主要內容主要可以分為翻譯和寫作兩部分。翻譯的中文內容可以從之前所學的專業課中進行摘選，因為該課程是專業英語課，不是專門的翻譯課程，所以教學的目的是教會學生一種方法。教師在教學過程要面對學生英語水平參差不齊和課時有限的矛盾，所以教學過程中要注意以點帶面，不必過于拘泥于翻譯細節，主要是啟發式教學，做到當堂舉例、當堂練習、當堂講解，課時2個學時。寫作部分針對本科需求分為兩個方面，一是英文摘要的寫作，二是應用文的寫作，如簡歷求職信。這兩部分都是學生在不久的將來都要用到的技能，所以分別安排2個學時。課時的安排基本上可以是教師講解寫作要點30分鐘左右，學生寫作30分鐘，范文講評30分鐘。由于時間有限，寫作的素材可以由教師提供專業相關的中文素材。

4.第四階段即專題前沿介紹

在條件允許的前提下安排一場英文專題學術報告，也可以由教師自己準備一個學術前沿介紹，盡可能多的利用多媒體資源，讓學生從多重角度了解學術前沿的知識，同時也利用多方面的信息補充在英語理解方面的不足。

四、課程考核方式

結合課程教學內容和教學形式的安排，決定了該課程的考核不適合用傳統的期末一張試卷或者一份報告定成績的方式。可以借鑒英國BTEC（商業與技術教育委員會）的考核模式，即以任務式“課業”為主的新的考核評估方法。在授課的每一個固定階段都給學生布置一些作業任務，通過作業的完成過程和最終結果真實全面地考察出學生在專業英語學習方面的實際水平，在學期末再輔以期終考試。比如第一階段可以讓學生在課后及時總結當堂課的專業詞匯、英文縮寫等；第二階段按照學生在資料整理、課堂介紹中的投入程度和專業英語理解程度進行成績評定；第三階段將學生的隨堂練習作為一次平時成績。平時的課業成績在最終考核中所占比例要大于期終考試。引入任務式的“課業”為主的新的考核評估方法，能夠突出以學生為核心的教育思想，并調動學生平時學習的積極性和能力的培養。