集成電路設計的大致流程精選(九篇)

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第1篇：集成電路設計的大致流程范文

關鍵詞： 嵌入式應用 教學體系 實驗教學

嵌入式技術是21世紀計算機技術發展的一個重要方向。嵌入式技術的發展，是當今新型技術時代的一個重大標志。

在當前數字信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，技術的飛速進步及市場對高端智能產品需求的日趨增長，8/16位微處理器已無法滿足高端智能產品對微處理器性能的最低要求。而32位嵌入式微處理器因其高主頻、低功耗、高性價比、可運行嵌入式操作系統等特點，已經在高端智能產品、工業控制、信息家電等領域已取得了廣泛應用[1，2]。

近年來，在電子信息學科單片機原理及應用課程、16位及32位微機原理及接口電路等課程的教學中，仍以匯編語言、接口編程等作為主要知識點進行講授，現有課程內容、教學設施和教學手段與現今嵌入式技術的飛速發展嚴重脫節，技術差距在不斷加大，傳統的課程體系和教學方法已經無法滿足應用型人才培養的要求。為此，更新嵌入式應用相關課程教學內容，進行課程改革和實驗建設迫在眉睫。

1.循序漸進，構建三位一體的課程群體系

目前嵌入式應用的實現主要有三種形式：面向實時性要求較低、無需多線程的簡單系統，一般選用單片機等8位或16位處理器的解決方案，適用于低端應用場合；面向處理速度較快、需要操作系統支持的場合，可選用基于FPGA或ARM的片上系統（SOC）的解決方案，適用于高端應用場合；而在如汽車電子、航空航天等工業級應用場合，一般自主開發專用數字集成電路實現嵌入式應用[3]。

圖1 嵌入式應用的實現形式

嵌入式應用課程群針對這三個方向開設三門主干課程：單片機原理與應用、片上系統與嵌入式應用和數字集成電路設計，《單片機原理與應用》以8051為代表，主要講授8位微處理器的結構和工作原理，讓學生對嵌入式系統形成基本概念，學習一般微處理器的指令集、工作原理、硬件配置和軟件開發?！镀舷到y與嵌入式應用》以FPGA為平臺，著重講授SOPC系統設計方法，在先修課程的基礎上逐步深入，讓學生從這門課程的講授中既能學習到實用性較強的簡單數字系統開發，又能接觸到如底層驅動程序、實時操作系統等嵌入式應用的前沿技術。最后，特別針對本專業微電子的專業特點，開設《數字集成電路設計》，專門講授嵌入式處理器數字IC的開發和使用，培養學生具有設計具有自主系統架構嵌入式專用IC芯片的能力，形成本專業特色鮮明的培養模式。

圖2 嵌入式應用課程群體系

2.教學科研并重，不斷更新教學內容和教學方法

嵌入式領域的技術更新換代速度十分的快，因此，要求教師在教學過程中不斷跟蹤新技術，更新教學內容和教學方法。在“嵌入式應用”課程群建設的過程中，我們將課程的教學內容和教師所承擔各級科研項目中所獲得的工程實踐經驗緊密結合起來，在每個輪次的教學中，都會根據目前最新的前沿技術，加入一部分新的教學內容，以達到更好地提升學生知識水平的效果。我們編寫了適合我校辦學特色的嵌入式系統實驗（實訓）指導書、PPT教學課件、AVI視頻教學動畫等教學資料。目前，課程群中三門課程在教學內容和方法方面都進行了有益的探索。

（1）《單片機原理與應用》課程采用目前工程實踐廣泛采用的C程序設計語言進行描述，改變了以往使用匯編語言講授枯燥、乏味的特點，更易于學生理解和實際應用。同時，我們還在課堂教學中引入了Proteus單片機仿真軟件進行案例教學。在講授完單片機的基本原理之后，教師以講授實際案例為手段訓練學生對于各知識點的理解和應用能力[4]。在此過程中，學生與教師同步在課堂中用自己的計算機完成案例的復現，并用Proteus仿真軟件驗證程序運行的實際效果。應用案例教學法，學生的學習不再是一味地聽，而轉變為實際動手實踐，在實踐中嘗試、總結和提升，學生學習效果顯著強化。

（2）《片上系統與嵌入式應用》是一門新開課程，主要講授Nios II軟核處理器的體系結構、設備和SOPC系統的開發流程。在課程內容上，側重嵌入式處理器的應用而非原理，避免與單片機課程重復。在上一學期學生學習過單片機課程的基礎上，重點講授SDRAM存儲器、Flash存儲器、UART接口等低端單片機系統不涉及的內容和應用實例。在教學方法上，采用任務驅動法來激發學生的學習興趣，以一個簡單的設計實例為主體，介紹軟硬件的開發流程，開發環境的使用和編程思想，使學生循序漸進，逐步深入[5]。例如：設計一個點陣顯示屏控制器，圍繞這個任務讓學生熟悉構建SOPC系統所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三態橋、定時器、鎖相環、自定義點陣等外設的特點和編程方法。這種教學方法將學習的難點分散到各個任務中，能使學生在完成任務的同時深刻理解所學內容。

（3）《數字集成電路設計》課程以Verilog語言設計為切入點，從最簡單的邏輯電路設計開始，逐步深入復雜的微處理器電路設計。在教學內容上，針對嵌入式應用課程群的特點，圍繞微處理器的主要結構如ALU、ROM、寄存器組、RISC模型機等電路的原理和設計方法進行講授，學生在經過這門課程的學習后，可以掌握自己動手開發一塊具有自主知識產權的專用嵌入式處理器芯片的能力。

3.開設綜合性、設計性實驗，培養學生創新能力

應用型本科人才并不是“狹窄于技術”的工匠，應具有開放的辯證思維和創新精神。在嵌入式課程群實踐體系的建設過程中，除了開設常規的基礎性實驗以外，在《片上系統與嵌入式應用》和《數字集成電路設計》課程設計中開設了一系列的綜合性和創新性實驗，這些課題來源于實際的工程設計和科研項目，由學生自行提出可行的設計方案，與指導老師共同討論后實施，整個過程由學生主導，充分發揮學生的主觀能動性和創造力。我們將實驗內容分為以下三類。

（1）基礎性實驗。主要是讓學生在實驗指導書的指導下將理論課上所掌握的知識和概念通過實驗的方式進行鞏固，通過直觀、具體的實驗結果驗證理論結果，熟悉軟件使用方法和設計流程。包括PWM直流電機控制、標準輸入輸出設備字符串流控制、PIO控制流水燈、自定義外設點陣控制等實驗。

（2）綜合性實驗。這部分實驗區別于基礎性實驗，并不給出具體的實驗過程，只給出基本原理和大致方案，要求學生綜合運用所學專業知識，周全考慮，自行確定具體的實驗步驟和方法。這部分實驗往往涉及多門知識點甚至是多門課程，包括無線溫度數據采集、μC-OS多任務操作系統、觸摸屏人機交互等實驗。

（3）創新性實驗。這部分實驗主要面向部分基礎知識過硬、動手能力強的優秀學生，利用課外時間提高他們在嵌入式應用方面的實際能力。這類實驗以省、校兩級大學生實踐創新項目為載體，不拘泥于理論和實驗課程的范圍，由學生自主選題，形成創新團隊，由團隊指導老師負責。我們成立了開放的嵌入式創新實驗室，實驗室由老師、實驗員和高年級學生共同值班，學生可以隨時申請使用實驗設備，完成相應的實驗。通過這種形式的鍛煉，嵌入式創新實驗室的同學在省大學生電子設計競賽、全國電子專業人才設計與技能大賽中都取得了優異成績。

4.結語

嵌入式應用課程群經過以上所述課程體系的調整、教學內容的豐富及實驗教學的改革，不斷增加新知識，改進教學手段和教學方法，通過課堂教學、實驗教學和教學科研的結合，在學生創新意識和實踐動手能力培養方面進行了有益嘗試和探索。未來我們將在深化教學改革的過程中不斷探索，不斷完善，探索出一套適合應用型人才培養的嵌入式應用教學培養模式。

參考文獻：

[1]周立功.SOPC嵌入式系統基礎教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]宋彩利，康磊.數字系統設計與SOPC技術[M].西安：西安交通大學出版社，2012.

[3]李蘭英，崔永利，李妍等.基于FPGA技術的嵌入式應用型人才培養教學體系[J].計算機教育，2011（16）：18-21.

[4]陳林，魏淑桃，石林祥等.應用型本科“SOPC設計與應用”課程教學改革探索[J].計算機教育，2012（19）：82-85.

第2篇：集成電路設計的大致流程范文

【關鍵詞】 智能電表 運用 問題 改進措施

隨著我國經濟的不斷發展，電表也在不斷的更新換代。從最初的只能讀取用電度數的普通電表，到后來能夠在用電出現故障時及時切斷電源的升級電表，到現如今能夠兼具多項功能且能節約用電的智能電表，可以見出，我國的電表也有了飛速的提升。但是，智能化電表在使用過程中出現的電壓不穩、電流異常預警失誤、電表不明原因私自跳閘、用電計量不準等問題也引起了相關部門的重視。除此之外，智能電表由于是新興的發展行業，導致其生產的產品定價虛高且質量達不到相應的行業標準等問題也觸發了我們的思考。因而本文將主要從智能電表的推廣與運用中存在的問題著手，針對這些問題提出改進的措施及意見，以求智能電表能夠在我國得到更好的發展，能夠更好的保障人們的生命財產安全，能夠更好的為各行各業的生產經營活動服務。

1 智能電表的分類

目前，我國智能電度表從結構上大致可分為兩類：即機電一體式和全電子式。若按抄表方式進行分類，從現行技術來看又主要有IC卡式、遠傳抄表式等。以下主要按電表結構向大家進行介紹：

機電一體式的電度表，就是在原機械式電度表的基礎上增加了一些增強型部件，使其不僅能夠更有效的完成所需工作，更能進一步的的對數據進行處理，除此之外，價格低廉、易于安裝使其得到了廣大消費者的認可。一般而言機電一體式智能電表其設計方案，是在不破壞計量表原有機械結構以及使其符合國家相關計量標準的基礎上，加裝傳感裝置，使其成為在進行物理計度的同時兼具電脈沖輸出功能的智能表。如此便可實現電子記數與機械記數的同步，并且其計量精度一般要高于機械式計量表。

全電子式的電度表，與機電一體化電度表相比，電表體積更小，所測數據可靠性更強，數據更加精確，并且耗電降低。因為其采用以集成電路為核心的電子器件對數據的收集與分析進行全程監控，取消了電表上長期使用的機械部件，這使得該電表的生產工藝大幅提升。這樣更加精確、全面、可靠的集成電路電表，相信在不久的未來會取代原有的機械部件的計量表而成為電費收取的計量依據。

2 智能電表的原理

智能電表是近年來我國電表行業發展、面世的高科技產品。它的物理構件、工作原理、價格、消費人群定位等方面，都與傳統的機械式電度表有著很大的差別。原來的傳統感電表主要是由電流電壓線圈、永磁鐵、鋁盤等元件構成。其工作原理主要是：通過電流線圈所形成的電流磁場的交替變化與可動鉛盤中的感應渦流進行相互作用，從而對用電的多少進行計量。而如今的智能電表主要是由電子元器件（如電路板）構成，其工作原理是：先通過對用戶所需使用的電度表提供供電電壓和電流，并對其產生數據進行實時采樣，再把采樣的數據通過專用的電能表集成電路進行分析、處理，然后把電信號轉換成與電能成正比的脈沖并輸出，最后通過單片機對脈沖進行處理控制，并把脈沖在電表上輸出，以使用戶讀出用電數值。

3 智能電表的優勢

由于采用了集成電路的設計，使其與傳統電表相比，無論是在遠距離傳輸通信上，還是與電腦聯網操作上，都占盡優勢。以下將主要從智能電表的物理性能以及操作功能上對智能電表的優勢進行闡述：

功耗。由于智能電表采用集成電路的設計方式，因此大大降低了功耗。與傳統電表相比，每塊智能電表僅有0.6w～0.7w左右的功耗，使其在耗電上降低了一半還多。

精度。智能電表由于其更加復雜的工作流程與機制，使得其對于數據的采集與分析更加的準確。這就大大縮小了誤差的范圍。

過載范圍。與傳統電表過載倍數一般僅為4倍相比，智能電表的過載倍數大大提高。一般能達到6～8倍，甚至20倍。這使得智能電表成為越來越多用戶的選擇。

功能。智能電表由于采用了電子表技術，可以通過相關的通信協議與計算機進行聯網，使得實時數據能夠得到及時的分析與處理。這就使得更多的編程軟件能夠實現對硬件的控制管理，。并且能將數據進行遠距離傳輸，實現異地的遠程抄表、遠程斷送電功能。

除此之外，智能電表還具有體積小、安裝方便、及時識別惡性負載、反竊電、預付費用等功能，這些對于傳統的機械式電表來說都是很難或不可能實現的。

4 智能電表推廣運用中存在的問題

由于智能電表的推廣與運用，使得大量的一線工作人員從抄電表等工作中解放出來，可是越來越多的問題的出現也使得人們對智能電表提出了質疑?？偨Y人們對于智能電表的疑問如下：

（1）使用后電費增加。許多老的小區的用戶反映，其家里的電表出現轉的飛快的情況。在使用了智能電表后，不少用戶都認為其電費與以往相比有明顯上漲。這使得消費者對該計量儀器的準確性提出了質疑。這與電表本身的設計元件并無太大關系，主要是由于電表靈敏度提升，導致了其測到更加微小的電流所致。（2）經常停電。有些用戶在使用過程中遇到了經常停電的情況。由于才用了集成電路設計，因而導致儀器靈敏度增強，對于一些意外電流的敏銳性提高，因而經常出現斷電情況。（3）精確度。有于其技術還處于磨合階段，因而理論的精確度與實際的精確度還有所差距，應該在對于電流的分析上進行提高，然后把電信號轉換成與電能成正比的脈沖并準確輸出，最后通過高質量的單片機對脈沖進行處理控制，最后把脈沖在電表上精確輸出。（4）軟件更新不夠。智能電表雖然已經邁入了尋常百姓的生活，可是其應用還處于初期，因而與其硬件設施相配套的優化軟件開發相對還是不足的，所以導致了許多電流信息無法得到及時的處理。

5 智能電表改進措施

針對智能電網表的普及中存在的種種問題，相關部門以及企業自身，對于智能電表提出了一些改進意見。

（1）完善功能。智能電表與傳統電表最大的不同不是在其物理構成上，而是其多元化的應用上。這就要求智能電表不僅必須具備極其過硬的質量，作為智能電網建設的重要設施，智能電表還應具有較強的可擴性，譬如：提高其可靠性，保證其在漏電時或電流異常時能夠及時起到保護作用；提升其準確性，減少用戶關于用電度數超過以往的投訴，并且對于小電流更加靈敏；完善其功能的發展，包括集中抄表、多費率、預付費、防竊電、滿足互聯網接人服務要求、遠程繳費、遠程供斷電等；提高性價比，這不僅體現在儀器應相應降低價位，還表現在可預留擴展功能，受原材料漲價影響小等。（2）健全產業鏈。產業鏈對于智能電表的支撐體現在：前期通過設計師的研發設計，設計好智能電表的構成、定位；在制造過程中，各零部件標準化生產；在推廣過程中有統一的營銷公司為其量身定做營銷策略；在儀器維護上，健全售后服務部門的建設，及時收集產品使用信息；在后續開發上，加強配套軟件的開發以及儀器本身可擴性研究。這樣便能整合相關產業，使得更多的資源得到更合理的優化配置，并且使更多的行業共同作用，支撐起智能電表的產業發展。（3）提高生產、供應。智能電網一旦進入建設階段，在極短的時期內，就會對智能電表產生巨大的市場需求。我這就要求我們生產企業要加強儀器的模塊化設計，建立統一、高效的流水線，并且分崗位設立質量檢測小組，以確保智能電表的高效生產。在電表的設計、生產、安裝上實行標準流程制，使得工作更加規范，并且減少其中不必要的時間損耗。（4）加強法律法規的引導與保障。在智能電網也得到快速的發展之后，這樣一個快速發展的起步階段光靠企業的努力是不夠的，這也就要求相關部門應加大對于智能電表的扶持力度。譬如，對于智能電表的銷售工作給予一定的稅收減免，為了鼓勵用戶在用電高峰期減少用電，而分時段設立不同用電價位，以及對于在智能電表研發領域有突出貢獻的個人和單位及時給予相應的物質、精神的獎勵等。

6 結語

智能電表的發展確實還處于初步探索階段，因而不可避免的會存在許多問題。這就要求有關部門加大對智能電表開發的投資力度，加強對其質量的監管力度；相關企業嚴把質量大關，合理定價；用戶不應完全依賴智能電表的作用，自身也要更加注意用電安全，并且針對智能電表存在的問題及時向有關部門反映，只有這樣，才能使智能電表在我國得到更好的推廣與運用。

參考文獻：

[1]Keith Odland.智能電表帶來智能化、互聯互通和有效數據保護[J].中國電子商情（基礎電子），2011，（07）.

[2]朱巾國.長春市民不需花錢到2012年底都能用上智能電表——訪省人大代表辛國良[J].吉林人大，2011，（02）.

[3]Rudye McGlothlin. CMOS數字隔離器為智能電表提供數據保護[J].世界電子元器件， 2011，（06）.

[4]王瑩，于寅虎.智能電網/電表芯片成創新熱點[J].電子產品世界，2010，（Z1）.