集成電路設(shè)計的大致流程精選(九篇)

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第1篇：集成電路設(shè)計的大致流程范文

關(guān)鍵詞： 嵌入式應(yīng)用 教學(xué)體系 實驗教學(xué)

嵌入式技術(shù)是21世紀(jì)計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。嵌入式技術(shù)的發(fā)展，是當(dāng)今新型技術(shù)時代的一個重大標(biāo)志。

在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時代，技術(shù)的飛速進(jìn)步及市場對高端智能產(chǎn)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(chǎn)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(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)等特點，已經(jīng)在高端智能產(chǎn)品、工業(yè)控制、信息家電等領(lǐng)域已取得了廣泛應(yīng)用[1，2]。

近年來，在電子信息學(xué)科單片機(jī)原理及應(yīng)用課程、16位及32位微機(jī)原理及接口電路等課程的教學(xué)中，仍以匯編語言、接口編程等作為主要知識點進(jìn)行講授，現(xiàn)有課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)施和教學(xué)手段與現(xiàn)今嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，技術(shù)差距在不斷加大，傳統(tǒng)的課程體系和教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。為此，更新嵌入式應(yīng)用相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行課程改革和實驗建設(shè)迫在眉睫。

1.循序漸進(jìn)，構(gòu)建三位一體的課程群體系

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

圖1 嵌入式應(yīng)用的實現(xiàn)形式

嵌入式應(yīng)用課程群針對這三個方向開設(shè)三門主干課程：單片機(jī)原理與應(yīng)用、片上系統(tǒng)與嵌入式應(yīng)用和數(shù)字集成電路設(shè)計，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》以8051為代表，主要講授8位微處理器的結(jié)構(gòu)和工作原理，讓學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)形成基本概念，學(xué)習(xí)一般微處理器的指令集、工作原理、硬件配置和軟件開發(fā)?！镀舷到y(tǒng)與嵌入式應(yīng)用》以FPGA為平臺，著重講授SOPC系統(tǒng)設(shè)計方法，在先修課程的基礎(chǔ)上逐步深入，讓學(xué)生從這門課程的講授中既能學(xué)習(xí)到實用性較強(qiáng)的簡單數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)，又能接觸到如底層驅(qū)動程序、實時操作系統(tǒng)等嵌入式應(yīng)用的前沿技術(shù)。最后，特別針對本專業(yè)微電子的專業(yè)特點，開設(shè)《數(shù)字集成電路設(shè)計》，專門講授嵌入式處理器數(shù)字IC的開發(fā)和使用，培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計具有自主系統(tǒng)架構(gòu)嵌入式專用IC芯片的能力，形成本專業(yè)特色鮮明的培養(yǎng)模式。

圖2 嵌入式應(yīng)用課程群體系

2.教學(xué)科研并重，不斷更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

嵌入式領(lǐng)域的技術(shù)更新?lián)Q代速度十分的快，因此，要求教師在教學(xué)過程中不斷跟蹤新技術(shù)，更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。在“嵌入式應(yīng)用”課程群建設(shè)的過程中，我們將課程的教學(xué)內(nèi)容和教師所承擔(dān)各級科研項目中所獲得的工程實踐經(jīng)驗緊密結(jié)合起來，在每個輪次的教學(xué)中，都會根據(jù)目前最新的前沿技術(shù)，加入一部分新的教學(xué)內(nèi)容，以達(dá)到更好地提升學(xué)生知識水平的效果。我們編寫了適合我校辦學(xué)特色的嵌入式系統(tǒng)實驗（實訓(xùn)）指導(dǎo)書、PPT教學(xué)課件、AVI視頻教學(xué)動畫等教學(xué)資料。目前，課程群中三門課程在教學(xué)內(nèi)容和方法方面都進(jìn)行了有益的探索。

（1）《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程采用目前工程實踐廣泛采用的C程序設(shè)計語言進(jìn)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(xué)生理解和實際應(yīng)用。同時，我們還在課堂教學(xué)中引入了Proteus單片機(jī)仿真軟件進(jìn)行案例教學(xué)。在講授完單片機(jī)的基本原理之后，教師以講授實際案例為手段訓(xùn)練學(xué)生對于各知識點的理解和應(yīng)用能力[4]。在此過程中，學(xué)生與教師同步在課堂中用自己的計算機(jī)完成案例的復(fù)現(xiàn)，并用Proteus仿真軟件驗證程序運(yùn)行的實際效果。應(yīng)用案例教學(xué)法，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是一味地聽，而轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H動手實踐，在實踐中嘗試、總結(jié)和提升，學(xué)生學(xué)習(xí)效果顯著強(qiáng)化。

（2）《片上系統(tǒng)與嵌入式應(yīng)用》是一門新開課程，主要講授Nios II軟核處理器的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)備和SOPC系統(tǒng)的開發(fā)流程。在課程內(nèi)容上，側(cè)重嵌入式處理器的應(yīng)用而非原理，避免與單片機(jī)課程重復(fù)。在上一學(xué)期學(xué)生學(xué)習(xí)過單片機(jī)課程的基礎(chǔ)上，重點講授SDRAM存儲器、Flash存儲器、UART接口等低端單片機(jī)系統(tǒng)不涉及的內(nèi)容和應(yīng)用實例。在教學(xué)方法上，采用任務(wù)驅(qū)動法來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以一個簡單的設(shè)計實例為主體，介紹軟硬件的開發(fā)流程，開發(fā)環(huán)境的使用和編程思想，使學(xué)生循序漸進(jìn)，逐步深入[5]。例如：設(shè)計一個點陣顯示屏控制器，圍繞這個任務(wù)讓學(xué)生熟悉構(gòu)建SOPC系統(tǒng)所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三態(tài)橋、定時器、鎖相環(huán)、自定義點陣等外設(shè)的特點和編程方法。這種教學(xué)方法將學(xué)習(xí)的難點分散到各個任務(wù)中，能使學(xué)生在完成任務(wù)的同時深刻理解所學(xué)內(nèi)容。

（3）《數(shù)字集成電路設(shè)計》課程以Verilog語言設(shè)計為切入點，從最簡單的邏輯電路設(shè)計開始，逐步深入復(fù)雜的微處理器電路設(shè)計。在教學(xué)內(nèi)容上，針對嵌入式應(yīng)用課程群的特點，圍繞微處理器的主要結(jié)構(gòu)如ALU、ROM、寄存器組、RISC模型機(jī)等電路的原理和設(shè)計方法進(jìn)行講授，學(xué)生在經(jīng)過這門課程的學(xué)習(xí)后，可以掌握自己動手開發(fā)一塊具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用嵌入式處理器芯片的能力。

3.開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

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

（1）基礎(chǔ)性實驗。主要是讓學(xué)生在實驗指導(dǎo)書的指導(dǎo)下將理論課上所掌握的知識和概念通過實驗的方式進(jìn)行鞏固，通過直觀、具體的實驗結(jié)果驗證理論結(jié)果，熟悉軟件使用方法和設(shè)計流程。包括PWM直流電機(jī)控制、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備字符串流控制、PIO控制流水燈、自定義外設(shè)點陣控制等實驗。

（2）綜合性實驗。這部分實驗區(qū)別于基礎(chǔ)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(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)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(shù)據(jù)采集、μC-OS多任務(wù)操作系統(tǒng)、觸摸屏人機(jī)交互等實驗。

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

4.結(jié)語

嵌入式應(yīng)用課程群經(jīng)過以上所述課程體系的調(diào)整、教學(xué)內(nèi)容的豐富及實驗教學(xué)的改革，不斷增加新知識，改進(jìn)教學(xué)手段和教學(xué)方法，通過課堂教學(xué)、實驗教學(xué)和教學(xué)科研的結(jié)合，在學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐動手能力培養(yǎng)方面進(jìn)行了有益嘗試和探索。未來我們將在深化教學(xué)改革的過程中不斷探索，不斷完善，探索出一套適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的嵌入式應(yīng)用教學(xué)培養(yǎng)模式。

參考文獻(xiàn)：

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第2篇：集成電路設(shè)計的大致流程范文

【關(guān)鍵詞】 智能電表 運(yùn)用 問題 改進(jìn)措施

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電表也在不斷的更新?lián)Q代。從最初的只能讀取用電度數(shù)的普通電表，到后來能夠在用電出現(xiàn)故障時及時切斷電源的升級電表，到現(xiàn)如今能夠兼具多項功能且能節(jié)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(xiàn)的電壓不穩(wěn)、電流異常預(yù)警失誤、電表不明原因私自跳閘、用電計量不準(zhǔn)等問題也引起了相關(guān)部門的重視。除此之外，智能電表由于是新興的發(fā)展行業(yè)，導(dǎo)致其生產(chǎn)的產(chǎn)品定價虛高且質(zhì)量達(dá)不到相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等問題也觸發(fā)了我們的思考。因而本文將主要從智能電表的推廣與運(yùn)用中存在的問題著手，針對這些問題提出改進(jìn)的措施及意見，以求智能電表能夠在我國得到更好的發(fā)展，能夠更好的保障人們的生命財產(chǎn)安全，能夠更好的為各行各業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動服務(wù)。

1 智能電表的分類

目前，我國智能電度表從結(jié)構(gòu)上大致可分為兩類：即機(jī)電一體式和全電子式。若按抄表方式進(jìn)行分類，從現(xiàn)行技術(shù)來看又主要有IC卡式、遠(yuǎn)傳抄表式等。以下主要按電表結(jié)構(gòu)向大家進(jìn)行介紹：

機(jī)電一體式的電度表，就是在原機(jī)械式電度表的基礎(chǔ)上增加了一些增強(qiáng)型部件，使其不僅能夠更有效的完成所需工作，更能進(jìn)一步的的對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，除此之外，價格低廉、易于安裝使其得到了廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。一般而言機(jī)電一體式智能電表其設(shè)計方案，是在不破壞計量表原有機(jī)械結(jié)構(gòu)以及使其符合國家相關(guān)計量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，加裝傳感裝置，使其成為在進(jìn)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(xiàn)電子記數(shù)與機(jī)械記數(shù)的同步，并且其計量精度一般要高于機(jī)械式計量表。

全電子式的電度表，與機(jī)電一體化電度表相比，電表體積更小，所測數(shù)據(jù)可靠性更強(qiáng)，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的收集與分析進(jìn)行全程監(jiān)控，取消了電表上長期使用的機(jī)械部件，這使得該電表的生產(chǎn)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(jī)械部件的計量表而成為電費(fèi)收取的計量依據(jù)。

2 智能電表的原理

智能電表是近年來我國電表行業(yè)發(fā)展、面世的高科技產(chǎn)品。它的物理構(gòu)件、工作原理、價格、消費(fèi)人群定位等方面，都與傳統(tǒng)的機(jī)械式電度表有著很大的差別。原來的傳統(tǒng)感電表主要是由電流電壓線圈、永磁鐵、鋁盤等元件構(gòu)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(yīng)渦流進(jìn)行相互作用，從而對用電的多少進(jìn)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(gòu)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(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采樣，再把采樣的數(shù)據(jù)通過專用的電能表集成電路進(jìn)行分析、處理，然后把電信號轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖并輸出，最后通過單片機(jī)對脈沖進(jìn)行處理控制，并把脈沖在電表上輸出，以使用戶讀出用電數(shù)值。

3 智能電表的優(yōu)勢

由于采用了集成電路的設(shè)計，使其與傳統(tǒng)電表相比，無論是在遠(yuǎn)距離傳輸通信上，還是與電腦聯(lián)網(wǎng)操作上，都占盡優(yōu)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(yōu)勢進(jìn)行闡述：

功耗。由于智能電表采用集成電路的設(shè)計方式，因此大大降低了功耗。與傳統(tǒng)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(fù)雜的工作流程與機(jī)制，使得其對于數(shù)據(jù)的采集與分析更加的準(zhǔn)確。這就大大縮小了誤差的范圍。

過載范圍。與傳統(tǒng)電表過載倍數(shù)一般僅為4倍相比，智能電表的過載倍數(shù)大大提高。一般能達(dá)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(shù)，可以通過相關(guān)的通信協(xié)議與計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使得實時數(shù)據(jù)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?qū)崿F(xiàn)對硬件的控制管理，。并且能將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實現(xiàn)異地的遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)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(fù)載、反竊電、預(yù)付費(fèi)用等功能，這些對于傳統(tǒng)的機(jī)械式電表來說都是很難或不可能實現(xiàn)的。

4 智能電表推廣運(yùn)用中存在的問題

由于智能電表的推廣與運(yùn)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(xiàn)也使得人們對智能電表提出了質(zhì)疑?？偨Y(jié)人們對于智能電表的疑問如下：

（1）使用后電費(fèi)增加。許多老的小區(qū)的用戶反映，其家里的電表出現(xiàn)轉(zhuǎn)的飛快的情況。在使用了智能電表后，不少用戶都認(rèn)為其電費(fèi)與以往相比有明顯上漲。這使得消費(fèi)者對該計量儀器的準(zhǔn)確性提出了質(zhì)疑。這與電表本身的設(shè)計元件并無太大關(guān)系，主要是由于電表靈敏度提升，導(dǎo)致了其測到更加微小的電流所致。（2）經(jīng)常停電。有些用戶在使用過程中遇到了經(jīng)常停電的情況。由于才用了集成電路設(shè)計，因而導(dǎo)致儀器靈敏度增強(qiáng)，對于一些意外電流的敏銳性提高，因而經(jīng)常出現(xiàn)斷電情況。（3）精確度。有于其技術(shù)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(yīng)該在對于電流的分析上進(jìn)行提高，然后把電信號轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖并準(zhǔn)確輸出，最后通過高質(zhì)量的單片機(jī)對脈沖進(jìn)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(jīng)邁入了尋常百姓的生活，可是其應(yīng)用還處于初期，因而與其硬件設(shè)施相配套的優(yōu)化軟件開發(fā)相對還是不足的，所以導(dǎo)致了許多電流信息無法得到及時的處理。

5 智能電表改進(jìn)措施

針對智能電網(wǎng)表的普及中存在的種種問題，相關(guān)部門以及企業(yè)自身，對于智能電表提出了一些改進(jìn)意見。

（1）完善功能。智能電表與傳統(tǒng)電表最大的不同不是在其物理構(gòu)成上，而是其多元化的應(yīng)用上。這就要求智能電表不僅必須具備極其過硬的質(zhì)量，作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要設(shè)施，智能電表還應(yīng)具有較強(qiáng)的可擴(kuò)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(hù)作用；提升其準(zhǔn)確性，減少用戶關(guān)于用電度數(shù)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(fā)展，包括集中抄表、多費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)、防竊電、滿足互聯(lián)網(wǎng)接人服務(wù)要求、遠(yuǎn)程繳費(fèi)、遠(yuǎn)程供斷電等；提高性價比，這不僅體現(xiàn)在儀器應(yīng)相應(yīng)降低價位，還表現(xiàn)在可預(yù)留擴(kuò)展功能，受原材料漲價影響小等。（2）健全產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈對于智能電表的支撐體現(xiàn)在：前期通過設(shè)計師的研發(fā)設(shè)計，設(shè)計好智能電表的構(gòu)成、定位；在制造過程中，各零部件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；在推廣過程中有統(tǒng)一的營銷公司為其量身定做營銷策略；在儀器維護(hù)上，健全售后服務(wù)部門的建設(shè)，及時收集產(chǎn)品使用信息；在后續(xù)開發(fā)上，加強(qiáng)配套軟件的開發(fā)以及儀器本身可擴(kuò)性研究。這樣便能整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)，使得更多的資源得到更合理的優(yōu)化配置，并且使更多的行業(yè)共同作用，支撐起智能電表的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（3）提高生產(chǎn)、供應(yīng)。智能電網(wǎng)一旦進(jìn)入建設(shè)階段，在極短的時期內(nèi)，就會對智能電表產(chǎn)生巨大的市場需求。我這就要求我們生產(chǎn)企業(yè)要加強(qiáng)儀器的模塊化設(shè)計，建立統(tǒng)一、高效的流水線，并且分崗位設(shè)立質(zhì)量檢測小組，以確保智能電表的高效生產(chǎn)。在電表的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝上實行標(biāo)準(zhǔn)流程制，使得工作更加規(guī)范，并且減少其中不必要的時間損耗。（4）加強(qiáng)法律法規(guī)的引導(dǎo)與保障。在智能電網(wǎng)也得到快速的發(fā)展之后，這樣一個快速發(fā)展的起步階段光靠企業(yè)的努力是不夠的，這也就要求相關(guān)部門應(yīng)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(shè)立不同用電價位，以及對于在智能電表研發(fā)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的個人和單位及時給予相應(yīng)的物質(zhì)、精神的獎勵等。

6 結(jié)語

智能電表的發(fā)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(guān)部門加大對智能電表開發(fā)的投資力度，加強(qiáng)對其質(zhì)量的監(jiān)管力度；相關(guān)企業(yè)嚴(yán)把質(zhì)量大關(guān)，合理定價；用戶不應(yīng)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(guān)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(yùn)用。

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