电子信息科学与技术专业导论结课课程笔记及心得体会

电子信息科学与技术专业导论结课课程笔记及心得体会 一．专业概论 1.专业介绍 本专业面向社会需求办学，培养德智体全面发展，掌握电子技术基础知识，具备较强的创新意识与实践动手能力，能在嵌入式系统软硬件开发、集成电路设计相关领域从事工程与科研工作的高级专门人才。毕业生也可在电路与系统、微电子与固体电子学、信号与信息处理等方向继续深造。 2.本专业主要应用领域 （1）嵌入式软硬件系统设计 基于ARM、51单片机、FPGA等 原理图设计、PCB设计 （2）专用集成电路设计 （3）信号与信息处理相关领域 信号采集、存储、DSP处理等 图像、视频处理（编码、解码，软硬件协同实现等） 雷达信号处理等 （4）医疗电子、可穿戴设备、物联网等相关领域 3.专业分方向培养（公共课程 + 3门不同的方向课） （1）嵌入式系统设计方向 嵌入式软硬件系统设计 51单片机、 ARM、 FPGA 电路设计、PCB制板 底层软件、操作系统、驱动程序、应用软件 （2）集成电路设计方向 模拟、数字集成电路设计 片上系统（SoC,System-On-a-Chip)设计 FPGA作为验证平台 二．模拟电子线路概论 1.1电子技术的两大支柱 （1）模拟电子技术 （2）数字电子技术 应用这两种电子技术产生了无数的电子系统，设备和产品，因而具有划时代的作用。 1.2模拟电子技术的信号特点 （1）模拟信号是：幅度和相位都连续的电信号，或者说是幅度和时间方面都连续的电信号。 （2）模拟信号分布于自然界的各个角落，是自然界存在最广泛的信号。如温度的变化，语音，图像；而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。 1.3模拟电子技术的主要特点 （1）本课程强调基本概念、基本原理和基本 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法； （2）本课程的内容更为接近工程实际，电子技术是一门实践性很强的课程； （3）在分析和计算时又常常需要从实际情况出发，抓住主要矛盾，忽略次要因素，过分追求“精确”是没有必要的； （4）电子技术是一门发展十分迅速的学科，要注意能力的培养，包括学习新知识、新技术的能力。 2.1半导体器件及其发展 （1）第一代电子器件——真空管开始形成： 近半个世纪，真空管几乎是各种电子设备中唯一可用的电子器件。随后的电子技术取得了去多成就，如电视、雷达和计算机的发明。 （2）第二代电子器件——半导体器件： 它与真空管相比，半导体管体积小、重量轻、功耗低、寿命长。半导体器件有二极管、晶体管等，都是一个个独立元件，所以又称为分立元件，由分立元件组成的电路称为分立元件电路。随着电子器件的广泛应用，电子技术也很快应用于工业自动化、检测、计算等方面，促进了计算机、通信等方面的发展。 （3）第三代电子器件——集成电路： 1959年美国德州仪器公司把晶体管和电阻、电容等集成在一块硅片上，构成了一个基本完整的单片式功能电路，标志着电子技术进入了微电子时代，是电子技术发展的一个飞跃。集成电路（简称I C）是将各种不同电路元件以及他们之间的连线制作在一块很小的半导体芯片上，成为能完成一定功能的完整电路。 集成模拟芯片的类型：按照模拟集成电路的类型来分，则有集成运算放大器、集成功率放大器、集成中频放大器、集成高频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器等。 2.2.1模拟电子线路的分类 （1）按其所处理的信号频率可以分为低频电路、高频电路和微波电路。 （2）按照电路中电子器件的工作状态分为线性电子电路和非线性电子电路。 （3）按照电路功能分为信号生成电路、信号放大电路、信号运算电路与处理电路及电源电路等。 2.2.2模拟电子线路的主要电路介绍 （1）信号产生电路 （2）信号电压的放大电路 （3）信号功率的放大电路 （4）信号处理电路 （5）信号运算电路 （6）电源电路电路 2.3.1电子线路行为特性分析 （1）行为特性含义：所谓行为特性，是指电子线路模型所代表的功能和技术特性，例如放大电路的行为特性包括放大功能、放大能力、频率特性等。 （2）问题分类：在进行理论分析时， ①建立电子线路的分析模型进行数学解析描述。 ②在进行仿真分析时，行为特性的描述是通过对电路图的仿真运算和测试结果总结出特性和指标，这时得到的是电子线路中变量之间的关系曲线。 2.3.2电子线路参数分析 （1）含义：所谓电路参数是指描述电路技术特点和特性的数据或变量。电路参数必须具有明显的物理意义。在模拟电子技术中，电路的基本参数包括输入或输出信号的电压、电流、频率、频率特性等。例如：放大器的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻等。 （2）主要分析的问题： ①频率特性：指电子线路对不同频率信号的处理结果，直接反映电丫线路或系统中信号幅度、相位、频率之间的关系。 ②反馈特性：指电子线路或系统的输出信号通过某种途径进入到形同的输入端而构成对输入信号的影响，进而影响到电子线路的输出。反馈太热性是电子线路或系统的基本特性。 ③稳定性：指反馈电子线路或系统稳定工作的基本特征。 ④输入特性和输出特性：是指输入端电量之间关系以及输出端电量之间关系。输入特性和输出特性取决于电路和器件的组成和结构。 （1）模拟电路实验： ①电路实验使用实际电路器件组成相应的电路，通过对电路现象的观察来总结电路模型，会对理论分析进行验证。 ②几项注意问题：实验前了解相关仪器的使用方法，估算实验数据和取值范围及曲线变化趋势；实验中认真连接实验电路，检查所连接电路并完整、无误采集实验数据；实验后认真分析实验数据，撰写实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 （2）仿真实验 ①含义：借助计算机和相应的工程软件进行仿真分析已经成为电子线路分析和设计的方法和途径。 ②仿真方法：电子系统的计算机分析可通过以下两种方法完成： 一是使用编程语言，如C++、FORTRAN、QBASIC等； 二是使用软件，如Multisim（电子工作平台，EWB），MicroCap等。利用仿真软件有系统高度集成，简洁直观，操作方便；电路分析手段完备；提供多种输入输出接口；使用灵活方便等优点。 ③仿真结果说明：由于半导体器件制造工艺的分散性及电路、系统分析理论的近似和简化，使得电子线路的实验结果（电路实验和仿真实验）往往与理论设计结果之间存在一定的差距，有时这个差距还相当大。 4.基本要求和学习方法 （1）课程的基本要求 ①掌握各类电子器件的符号、特性、参数和使用方法； ②会用常用仪器来测试电路，验证电路的功能。会连接安装常 用的实际电路，会分析电路故障，初步掌握简单设备的维 修原理和方法。 （2）学习方法 ①要先器件后电路 ②先单元电路后整机电路 ③先分立电路后集成电路 ④学好理论，着重实践 ⑤强化集成单路，淡化分立电路 三．ARM系统设计概述 1.智能生活的机遇与挑战 （1）多元智能化的消费电子市场 （2）互联网应用——局域网到广域网 （3）今天与未来——充满机遇与竞争的时代 2.嵌入式与ARM （1）嵌入式系统的定义 ①一般定义： 从技术角度：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 从系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。 ②广义定义： 任何一个非计算机的计算系统。 （2）现实中的嵌入式系统 ①嵌入式系统是无处不在的，即使对我们来说似乎很遥远。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。 ②在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲?）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。 （3）嵌入式系统的发展 ①经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。 ②近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革，嵌入式系统领域开始膨胀。嵌入式微处理器的发展，促进了嵌入式产品的飞速发展： ——微处理器的处理能力按莫尔定律（Moore’s Law）预计的速度在增加。 类手机的总称”。 简单的说，智能手机，就是一部像电脑一样可以通过下载安装软件来拓展手机出厂的基本功能的手机。 （2）智能手机的一般特性 ①具备普通手机的全部功能，能够进行正常的通话，发短信等手机应用。 ②具备无线接入互联网的能力，即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络下的CDMA 1X或者3G网络。 ③具备PDA的功能，包括PIM（个人信息管理），日程记事，任务安排，多媒体应用，浏览网页等。 ④具备一个具有开放性的操作系统，在这个操作系统平台上，可以安装更多的应用程序，从而使智能手机的功能可以得到无限的扩充。 （3）智能手机发展趋势 中国的智能手机现在已经达到18%到20%的市场份额且保持每年4%的增幅。 4.手机操作系统 （1）概述 手机操作系统一般应用在高端智能化手机上。目前，在智能手机市场上，中国市场呈现出飞速增长的事态，随着更多厂商的加入，整体市场的竞争已经变得白热化。从市场容量、竞争状态和应用状况上来看，整个市场将有很大的上升空间。 目前应用在手机上的操作系统主要有Windows mobile、Android、iPhoneOS三种。 ①Windows Mobile Windows Mobile，是Microsoft用于 Pocket PC 和 Smartphone 的软件平台。Windows Mobile 将熟悉的 Windows 桌面扩展到了个人设备中。 Windows Mobile是微软为手持设备推出的“移动版Windows”，使用Windows Mobile操作系统的设备主要有PPC手机、PDA、随身音乐播放器等。 ②Android Android是基于Linux内核的软件平台和操作系统，早期由Google开发，后由开放手机联盟Open Handset Alliance）开发。 Android采用了软件堆层（software stack，又名以软件叠层）的架构，主要分为三部分。低层以Linux内核工作为基础，只提供基本功能；其他的应用软件则由各公司自行开发，以Java作为编写程序的一部分。 另外，为了推广此技术，Google和其它几十个手机公司建立了开放手机联盟。Android目前最新版本的是Android6.0。 ③iphoneOS iPhone OS是由苹果公司为iPhone开发的操作系统。它主要是给iPhone和iPodtouch使用。 就像其基于的Mac OSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的。iPhoneOS的系统架构分为四个层次：核心操作系统层（the Core OSlayer），核心服务层（the Core Serviceslayer），媒体层（the Media layer），可轻触层（theCocoa Touchlayer）。 5.如何学好嵌入式 （1）需要扎实的基础 （2）需要良好的实际动手能力 （3）要有浓厚的兴趣 （4）要广泛的涉猎，开阔的眼界 （5）吃苦耐劳的精神 （6）团队的意识 四．单片机系统设计概述 1.单片机概述 1.1.1单片机概念 （1）单片机 (SCM--Single Chip Microcomputer)，单片微型计算机的简称。采用超大规模集成电路技术把CPU、存储器(RAM、ROM)、I/O接口电路和各种功能模块等集成到一块硅片上构成的一个完整单片微型计算机。 CPU：单片机的运算控制中心，由运算器和控制器等组成。 存储器：单片机的记忆部件，存放程序和数据。 I/O接口：输入输出端口， 实现CPU与 外围设备的连接。 功能模块：单片机内部具有特殊功能的电路。 （2）单片机主要应用于控制领域，故又称为微控制器（MCU--Micro Controller Unit）。在国际上，通用称为“微控制器” ，在我国通常称为“单片机”。 （3）单片机在应用时通常以嵌入的方式工作，为了强调其“嵌入”的特点，单片机也称为嵌入式微控制器。 1.1.2嵌入式微控制器 （1）单片机： 硬件简单，字长较短（8位、16位、32位），存储空间小。集成的片内外设比较少。运行速度低，单循环式，一般没有操作系统。 （2）ARM系列： 高端单片机，硬件集成度高，集成的片内外设很多（串口、USB、CAN、网口、SPI、I2C等），字长一般32位。性能高，速度快。存储空间大，通常带操作系统，多任务并发处理能力强，实时性高。 1.2单片机发展历程 单片机的产生与发展经历了5个阶段： 第一阶段（1971～1974年）：单片机的序幕。以Intel公司在1971年11月设计出的4位微处理器Intel 4004和1972年4月研制的8位微处理器——Intel 8008为代表，从此拉开了研制单片机的序幕。 第二阶段（1974～1978年）：初级单片机阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。这个系列单片机内集成有8位CPU、存储器容量小、I/O接口数量少。 第三阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。以Intel公司的单片机系列MCS-51为代表。内部集成8位CPU，存储器容量较大，有多种I/O接口，具有工控特性的位地址空间及位操作方式；CPU的指令系统趋于丰富和完善，增加了许多位控制功能的指令。 第四阶段（1982-1990）：单片机向微控制器发展的阶段。以Intel公司推出的MCS-96系列单片机为代表。内部通常采用16位CPU，存储器容量大，内部集成了较多的功能模块，提高了单片机抗干扰能力，强化了智能控制的特征。 第五阶段（1990—现在）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 1.3单片机的特点 （1）小巧灵活、成本低、易于产品化。 （2）面向控制。 （3）抗干扰能力强。 （4）联网功能强。 1.4单片机的应用领域 （1）智能仪器仪表 单片机结合不同类型的传感器，广泛应用于仪器仪表中，可实现电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 （2）工业控制 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 （3）家用电器 现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 （4）计算机网络和通信领域 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件。 （5）医用设备 （6）汽车电子与航空航天 1.5单片机目前状况及发展趋势 （1）单片机正朝着高性能、低功耗、容量大、体积小、价格低和功能模块丰富的方向发展。 （2）单片机朝着网络互联化方向发展。 （3）单片机朝着SOC方向发展。 1.6主流的单片机产品 8051单片机最早由Intel公司推出,其他IC公司在购买8051授权后，加入了自身的优势，开发出上众多型号的单片机，这些单片机统称为8051系列单片机或MCS-51系列单片机。几种主要的单片机介绍进行介绍： （1）AT89S与AVR单片机 AT89S系列是ATMEL公司生产的增强型51单片机，包括AT89S51、AT89S52、AT89S55等。 AVR单片机是ATMEL在90年代推出的精简指令集RISC的单片机,使用哈佛结构。如ATMEGA8、ATMEGA16、ATMEGA32、ATMEGA64等。 （2）STC单片机 STC单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的单片机，采用冯诺依曼结构，芯片加密性强，抗干扰能力强，超低功耗，适用于供电系统,如水表、气表、便携设备等。如STC89系列，STC10系列、STC11系列、STC12系列等。 （3）SST 单片机 美国 SST 公司推出的 SST89 系列单片机为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 51 系列单片机。 （4）PIC单片机 PIC单片机是MicroChip生产的RISC结构的单片机，使用哈佛结构，运行速度快, 功耗低, 直接驱动能力强。如PIC16系列和PIC18系列等。 （5）MSP430单片机 MSP430单片机由TI公司生产，采用冯-诺依曼架构，将 16 位 RISC CPU、多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合。主要特点是超低功耗，主要应用范围：计量设备、便携式仪表、智能传感系统。 1.7常用封装 DIP(dual in-line package)双列直插式封装 SOP(small Out-Line package)小外形封装 PLCC(plastic leaded chip carrier)带引线的塑料芯片载体 QFP(quad flat package)四方扁平封装 TQFP(Thin Quad Flat Pack)薄型四方扁平封装 BGA(Ball Grid Array)球状矩阵阵列封装 PGA（Ceramic Pin Grid Array Package）插针网格阵列封装技术 2.单片机项目开发 2.1单片机项目开发流程 （1）项目评估：确定待开发产品的功能、所实现的指标，给出进行可行性分析。 （1）设计电路原理图：根据系统功能，选择合适的元器件，画出系统电路原理图。 （2）设计印刷电路板（PCB）图：在电路原理图的基础上，根据技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计PCB板图。 （3）制作PCB线路板：把PCB图发往制版厂制作线路板。 （4）定购元器件：购买系统所需的各种元器件。 （5）装配样机：焊接线路板，并按照要求接线。 （6）系统调试：硬件功能模块调试。 （7）编写设备文档：编写各种文档，以便存档。 2.2单片机开发举例 五．FPGA系统设计概述 1.FPGA概念 FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 2.FPGA结构 6.FPGA开发语言 （1）Verilog是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Description Language），以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。 （2）VHDL全名Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本。 注：IEEE1364-1995标准 -> 1364-2001标准 -> 1364-2005标准 （3）Verilog VS VHDL ①在国外学界VHDL比较流行，在产业界Verilog比较流行。 ②Verilog适合算法级，RTL，逻辑级，门级；而VHDL适合特大型的系统级设计，也就是在系统级抽象方面比verilog好。 ③Verilog code 运行快，simulation performance 好，所以netlist都用verilog,VHDL package 比较好，但写得费事。 ④随着IC设计的发展，用Verilog的越来越多，VHDL越来越少。其实语言本身是其次，重要的是你所在的团队、公司用的是什么。 ⑤Verilog就像C, VHDL就像PASCAL。 7.FPGA芯片与厂商 全球知名的FPGA生产厂商有： （1）Altera，开发平台是Quartus II （2）Xilinx，开发平台是ISE （3）Actel，开发平台是Libero （4）Lattice，开发平台是 ISPLEVER 8.FPGA 应用领域 （1）高清数字电视 （2）4G/LTE通信基站 9.FPGA发展趋势 ARM+Altera=SoC FPGA 10.FPGA的工作方向 （1）从事基于FPGA 的通信、音视频数据处理。 （2）从事数字集成电路（IC）设计。 六．集成电路设计概述 集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是20世纪60年代初期发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。 前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜（thin-film）集成电路。另有一种厚膜（thick-film）混成集成电路（hybrid integrated circuit）是由独立半导体设备和被动元件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。 2.主要特点 集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 3.国内现状 （1）集成电路芯片严重依赖进口，制约经济、技术发展。 （2）国家信息安全无法保障。 （3）国家战略产业扶持政策。 （4）人才紧缺。 4.IC设计工具 （1）CAD: Computer-aided design 计算机辅助设计，广义概念，不仅指电子类，还有机械类等等。 （2）EDA: Electronic Design Automatic 电子设计自动化，指电子类。 5.IC设计工具提供商 （1）Cadence （全系列，模拟见长） IC5141/IC6 （模拟版图编辑） Incisiv （高度集成的仿真工具） Orcad/Allegro （电路板原理图与PCB设计工具） SoC Encounter （自动布局布线工具） （2）Synopsys （全系列，数字见长） DC （数字综合器的事实标准） VCS （仿真工具） ICC （自动布局布线工具） PT （时序分析的事实标准） （3）Mentor 线路板PCB Questa系列 （含Modelsim） Calibre （物理版图验证与提取） CodeSourcery （嵌入式交叉工具链） （4）华大九天 本土EDA工具提供商 http://www.empyrean.com.cn/ 6.IC设计厂商 （1）Intel：PC处理器，高端通用处理器芯片。 （2）ARM：嵌入式高性能低功耗处理器（ARM7、ARM9、ARM11、Cortex-M3、Cortex-A8多核、Cortex-A9多核等） （3）Imagination：嵌入式系统中的高性能显卡，收购了MIPS处理器部分 （4）Nvidia：高端显卡 7.IC制造 （1）TSMC：台积电（ 台湾积体电路制造股份有限公司 ） （2）SMIC：中芯国际 （3）IBM 8.AES算法简述 （1）DES : Data Encryption Standard ，1977年美国国家标准局正式公布实施，多年实践，已不够安全，3DES仍比较安全。 （2）AES : Advanced Encryption Standard，AES设计为取代DES。 9.AES实例 以AES设计为例，讨论算法硬件实现问题，包括: （1）design 设计 （2）testbench 测试台 （3）simulation 仿真 （4）synthesis 综合（RTL-->Gate） （5）STA 时序分析 七．科技创新专题讲座 1.电子竞赛 1.1主要电子竞赛 全国大学生电子设计竞赛 蓝桥杯电子人才竞赛 山东省大学生机器人大赛 飞思卡尔智能车竞赛 博创杯嵌入式物联网竞赛 校级电子设计竞赛 1.2竞赛简介 全国大学生电子设计竞赛是教育部高等教育司和信息产业部人事司共同举办并与教学改革实践紧密结合的大型学科竞赛之一，其规模和影响力不断扩大，竞赛对教改的促进作用日渐显著。 1.3竞赛特点与特色 全国大学生电子设计竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程 内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合，竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。 1.4竞赛内容 （1）以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）的应用。题目包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势，同时对教学内容和课程体系改革起一定的引导作用。 （2）题目着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的实验技能(制作、调试)。 （3）题目在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创新的余地。 1.5题目要求 赛题着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的实验技能(制作、调试)。竞赛题目应能测试学生运用基础知识的能力、实际设计能力和独立工作能力。赛题原则上应包括基本要求部分和发挥部分，在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创新的余地。命题应充分考虑到竞赛评审的操作性。 1.6题目类型 （1）综合题。综合题应涵盖模-数混合电路，可涉及单片机和可编程逻辑器件的应用，并尽可能适合不同类型学校和专业的学生选用； （2）专业题。专业题是侧重于某一专业（如计算机、通信、自控、电子技术应用等）的题目； （3）电路题。电路题是侧重于模拟电路、数字电路、电力电子线路等的题目； （4）新型器件和集成电路应用题。新型器件和集成电路应用题侧重于新型器件的应用、新型集成电路的应用； （5）电子产品和仪器初步设计题。常用电子产品和电子仪器初步设计的题目侧重于某一产品的初步设计。 1.7题目分类 竞赛题目主要可以划分为4大类： （1）模电类：电源、放大器、信号源等。 （2）仪器仪表类：参数测试仪、示波器、频率计等 （3）高频无线电类：无线电发射机、接收机，无线收发系统。 （4）控制类。 1.8参赛形式 （1）全国大学生电子设计竞赛原则上安排在单数年的9月初开始，为期4天。竞赛以赛区为单位统一组织报名、竞赛、评审和评奖工作。 （2）鼓励设有信息与电子学科及相关专业或已开展电子设计科技活动的高等学校，积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛。 （3）学生自愿组合，三人一队，由所在学校统一向赛区组委会报名。参赛队数由学校自行确定。 2014年电子通信与物理学院共13项。 3.专利申请 3.1发明专利 发明专利是指对一种从创造活动中产生的对现有技术问题的崭新的解决方案所授予的专利。 3.2实用新型专利 实用新型通常是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。 3.3 实用新型与发明的不同之处 （1）实用新型只限于具有一定形状的产品，不能是一种方法，也不能是没有固定形状的产品； （2）对实用新型的创造性要求不太高，而实用性较强。 通过几周的专业导论课，我对电子信息科学与技术这个专业有了全新的认识。 就对本专业培养人才来讲：电子信息科学与技术培养具备电子信息科学与技术的基本理论和知识，有过科学的试验训练和科学研究初步训练，可以培养出在电子信息科学与技术、计算机科学与技术相关领域和行政部门从事科学研究、教学产品设计与研发、声场技术干礼工作的电子信息技术的专攻型人才！ 虽然此专业看是一片繁华，但是问题也不少，吃苦就不用说了。如果想要以后出去工资高点，一则可以选择考研，二则可以选择去实验室跟老师多做做实验项目等。问题就在于考研与找工作之间。 一是有些毕业生向继续深造，担忧害怕考不上研而没有退路，所以就与某些小公司随便签了约。到了真没考上是有想找一个号一点的工作，要么毁约交高额的毁约金，要么屈身这家小公司，处于来那个男境地！ 二是有想考研的人被周围那些高工资的同学所诱惑，不知道是考研好还是找工作好。有的就是一边想考研一边想找工作，不能按心的做好一件事，结果得不偿失。 今后为了学好这个专业我会： ① 具有杂事的数理基础，学好高等数学，线性代数、大学物理等基础学科； ② 熟练掌握一门外语（例如英语），达到六级水平，并具有一定的译、听、说和写作能力； ③ 较系统的掌握本专业方向的技术基础理论知识，适应较宽技术领域内电子和信息工程方面的相关工作、掌握信息采集、传输和处理掉理论和技术、具有设计、集成、应用及计算机模拟信息系统的基本能力； ④ 掌握计算机的基本原理与技术，具有初步的软、硬件的开发能力，了解国家有关信息产业带基本方针、政策和法规； ⑤ 掌握计算机编程语言，具有初步的编程能力； ⑥ 掌握模拟和数字电子系统的基础理论和原理、分析方法、实验技能与方法； ⑦ 了解信息系统的理论前沿、 应用前景和发展动态、具有研究开发新系统、新技术的初步能力； ⑧ 掌握文件检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作的能力； ⑨ 培养良好的人文素养和科学素养，较好的心理素质，较强的创新精神。 无论如何，想要学好某一专业或技术，靠的是学习的人，大学不像高中，只有有足够的自制力和自觉性才会得到想要的，我相信有兴趣做引导，再加上自己的努力，我一定能在电子信息领域里取得一番成就，从而实现自己的人生理想和价值。 一．专业概论 1.专业介绍 本专业面向社会需求办学，培养德智体全面发展，掌握电子技术基础知识，具备较强的创新意识与实践动手能力，能在嵌入式系统软硬件开发、集成电路设计相关领域从事工程与科研工作的高级专门人才。毕业生也可在电路与系统、微电子与固体电子学、信号与信息处理等方向继续深造。 2.本专业主要应用领域 （1）嵌入式软硬件系统设计 基于ARM、51单片机、FPGA等 原理图设计、PCB设计 （2）专用集成电路设计 （3）信号与信息处理相关领域 信号采集、存储、DSP处理等 图像、视频处理（编码、解码，软硬件协同实现等） 雷达信号处理等 （4）医疗电子、可穿戴设备、物联网等相关领域 3.专业分方向培养（公共课程 + 3门不同的方向课） （1）嵌入式系统设计方向 嵌入式软硬件系统设计 51单片机、 ARM、 FPGA 电路设计、PCB制板 底层软件、操作系统、驱动程序、应用软件 （2）集成电路设计方向 模拟、数字集成电路设计 片上系统（SoC,System-On-a-Chip)设计 FPGA作为验证平台 二．模拟电子线路概论 1.1电子技术的两大支柱 （1）模拟电子技术 （2）数字电子技术 应用这两种电子技术产生了无数的电子系统，设备和产品，因而具有划时代的作用。 1.2模拟电子技术的信号特点 （1）模拟信号是：幅度和相位都连续的电信号，或者说是幅度和时间方面都连续的电信号。 （2）模拟信号分布于自然界的各个角落，是自然界存在最广泛的信号。如温度的变化，语音，图像；而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。 1.3模拟电子技术的主要特点 （1）本课程强调基本概念、基本原理和基本分析方法； （2）本课程的内容更为接近工程实际，电子技术是一门实践性很强的课程； （3）在分析和计算时又常常需要从实际情况出发，抓住主要矛盾，忽略次要因素，过分追求“精确”是没有必要的； （4）电子技术是一门发展十分迅速的学科，要注意能力的培养，包括学习新知识、新技术的能力。 2.1半导体器件及其发展 （1）第一代电子器件——真空管开始形成： 近半个世纪，真空管几乎是各种电子设备中唯一可用的电子器件。随后的电子技术取得了去多成就，如电视、雷达和计算机的发明。 （2）第二代电子器件——半导体器件： 它与真空管相比，半导体管体积小、重量轻、功耗低、寿命长。半导体器件有二极管、晶体管等，都是一个个独立元件，所以又称为分立元件，由分立元件组成的电路称为分立元件电路。随着电子器件的广泛应用，电子技术也很快应用于工业自动化、检测、计算等方面，促进了计算机、通信等方面的发展。 （3）第三代电子器件——集成电路： 1959年美国德州仪器公司把晶体管和电阻、电容等集成在一块硅片上，构成了一个基本完整的单片式功能电路，标志着电子技术进入了微电子时代，是电子技术发展的一个飞跃。集成电路（简称I C）是将各种不同电路元件以及他们之间的连线制作在一块很小的半导体芯片上，成为能完成一定功能的完整电路。 集成模拟芯片的类型：按照模拟集成电路的类型来分，则有集成运算放大器、集成功率放大器、集成中频放大器、集成高频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器等。 2.2.1模拟电子线路的分类 （1）按其所处理的信号频率可以分为低频电路、高频电路和微波电路。 （2）按照电路中电子器件的工作状态分为线性电子电路和非线性电子电路。 （3）按照电路功能分为信号生成电路、信号放大电路、信号运算电路与处理电路及电源电路等。 2.2.2模拟电子线路的主要电路介绍 （1）信号产生电路 （2）信号电压的放大电路 （3）信号功率的放大电路 （4）信号处理电路 （5）信号运算电路 （6）电源电路电路 2.3.1电子线路行为特性分析 （1）行为特性含义：所谓行为特性，是指电子线路模型所代表的功能和技术特性，例如放大电路的行为特性包括放大功能、放大能力、频率特性等。 （2）问题分类：在进行理论分析时， ①建立电子线路的分析模型进行数学解析描述。 ②在进行仿真分析时，行为特性的描述是通过对电路图的仿真运算和测试结果总结出特性和指标，这时得到的是电子线路中变量之间的关系曲线。 2.3.2电子线路参数分析 （1）含义：所谓电路参数是指描述电路技术特点和特性的数据或变量。电路参数必须具有明显的物理意义。在模拟电子技术中，电路的基本参数包括输入或输出信号的电压、电流、频率、频率特性等。例如：放大器的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻等。 （2）主要分析的问题： ①频率特性：指电子线路对不同频率信号的处理结果，直接反映电丫线路或系统中信号幅度、相位、频率之间的关系。 ②反馈特性：指电子线路或系统的输出信号通过某种途径进入到形同的输入端而构成对输入信号的影响，进而影响到电子线路的输出。反馈太热性是电子线路或系统的基本特性。 ③稳定性：指反馈电子线路或系统稳定工作的基本特征。 ④输入特性和输出特性：是指输入端电量之间关系以及输出端电量之间关系。输入特性和输出特性取决于电路和器件的组成和结构。 （1）模拟电路实验： ①电路实验使用实际电路器件组成相应的电路，通过对电路现象的观察来总结电路模型，会对理论分析进行验证。 ②几项注意问题：实验前了解相关仪器的使用方法，估算实验数据和取值范围及曲线变化趋势；实验中认真连接实验电路，检查所连接电路并完整、无误采集实验数据；实验后认真分析实验数据，撰写实验报告。 （2）仿真实验 ①含义：借助计算机和相应的工程软件进行仿真分析已经成为电子线路分析和设计的方法和途径。 ②仿真方法：电子系统的计算机分析可通过以下两种方法完成： 一是使用编程语言，如C++、FORTRAN、QBASIC等； 二是使用软件，如Multisim（电子工作平台，EWB），MicroCap等。利用仿真软件有系统高度集成，简洁直观，操作方便；电路分析手段完备；提供多种输入输出接口；使用灵活方便等优点。 ③仿真结果说明：由于半导体器件制造工艺的分散性及电路、系统分析理论的近似和简化，使得电子线路的实验结果（电路实验和仿真实验）往往与理论设计结果之间存在一定的差距，有时这个差距还相当大。 4.基本要求和学习方法 （1）课程的基本要求 ①掌握各类电子器件的符号、特性、参数和使用方法； ②会用常用仪器来测试电路，验证电路的功能。会连接安装常 用的实际电路，会分析电路故障，初步掌握简单设备的维 修原理和方法。 （2）学习方法 ①要先器件后电路 ②先单元电路后整机电路 ③先分立电路后集成电路 ④学好理论，着重实践 ⑤强化集成单路，淡化分立电路 三．ARM系统设计概述 1.智能生活的机遇与挑战 （1）多元智能化的消费电子市场 （2）互联网应用——局域网到广域网 （3）今天与未来——充满机遇与竞争的时代 2.嵌入式与ARM （1）嵌入式系统的定义 ①一般定义： 从技术角度：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 从系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。 ②广义定义： 任何一个非计算机的计算系统。 （2）现实中的嵌入式系统 ①嵌入式系统是无处不在的，即使对我们来说似乎很遥远。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。 ②在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲?）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。 （3）嵌入式系统的发展 ①经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。 ②近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革，嵌入式系统领域开始膨胀。嵌入式微处理器的发展，促进了嵌入式产品的飞速发展： ——微处理器的处理能力按莫尔定律（Moore’s Law）预计的速度在增加。