集成电路设计的大致流程精选(九篇)

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第1篇：集成电路设计的大致流程范文

关键词： 嵌入式应用 教学体系 实验教学

嵌入式技术是21世纪计算机技术发展的一个重要方向。嵌入式技术的发展，是当今新型技术时代的一个重大标志。

在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，技术的飞速进步及市场对高端智能产品需求的日趋增长，8/16位微处理器已无法满足高端智能产品对微处理器性能的最低要求。而32位嵌入式微处理器因其高主频、低功耗、高性价比、可运行嵌入式操作系统等特点，已经在高端智能产品、工业控制、信息家电等领域已取得了广泛应用[1，2]。

近年来，在电子信息学科单片机原理及应用课程、16位及32位微机原理及接口电路等课程的教学中，仍以汇编语言、接口编程等作为主要知识点进行讲授，现有课程内容、教学设施和教学手段与现今嵌入式技术的飞速发展严重脱节，技术差距在不断加大，传统的课程体系和教学方法已经无法满足应用型人才培养的要求。为此，更新嵌入式应用相关课程教学内容，进行课程改革和实验建设迫在眉睫。

1.循序渐进，构建三位一体的课程群体系

目前嵌入式应用的实现主要有三种形式：面向实时性要求较低、无需多线程的简单系统，一般选用单片机等8位或16位处理器的解决方案，适用于低端应用场合；面向处理速度较快、需要操作系统支持的场合，可选用基于FPGA或ARM的片上系统（SOC）的解决方案，适用于高端应用场合；而在如汽车电子、航空航天等工业级应用场合，一般自主开发专用数字集成电路实现嵌入式应用[3]。

图1 嵌入式应用的实现形式

嵌入式应用课程群针对这三个方向开设三门主干课程：单片机原理与应用、片上系统与嵌入式应用和数字集成电路设计，《单片机原理与应用》以8051为代表，主要讲授8位微处理器的结构和工作原理，让学生对嵌入式系统形成基本概念，学习一般微处理器的指令集、工作原理、硬件配置和软件开发。《片上系统与嵌入式应用》以FPGA为平台，着重讲授SOPC系统设计方法，在先修课程的基础上逐步深入，让学生从这门课程的讲授中既能学习到实用性较强的简单数字系统开发，又能接触到如底层驱动程序、实时操作系统等嵌入式应用的前沿技术。最后，特别针对本专业微电子的专业特点，开设《数字集成电路设计》，专门讲授嵌入式处理器数字IC的开发和使用，培养学生具有设计具有自主系统架构嵌入式专用IC芯片的能力，形成本专业特色鲜明的培养模式。

图2 嵌入式应用课程群体系

2.教学科研并重，不断更新教学内容和教学方法

嵌入式领域的技术更新换代速度十分的快，因此，要求教师在教学过程中不断跟踪新技术，更新教学内容和教学方法。在“嵌入式应用”课程群建设的过程中，我们将课程的教学内容和教师所承担各级科研项目中所获得的工程实践经验紧密结合起来，在每个轮次的教学中，都会根据目前最新的前沿技术，加入一部分新的教学内容，以达到更好地提升学生知识水平的效果。我们编写了适合我校办学特色的嵌入式系统实验（实训）指导书、PPT教学课件、AVI视频教学动画等教学资料。目前，课程群中三门课程在教学内容和方法方面都进行了有益的探索。

（1）《单片机原理与应用》课程采用目前工程实践广泛采用的C程序设计语言进行描述，改变了以往使用汇编语言讲授枯燥、乏味的特点，更易于学生理解和实际应用。同时，我们还在课堂教学中引入了Proteus单片机仿真软件进行案例教学。在讲授完单片机的基本原理之后，教师以讲授实际案例为手段训练学生对于各知识点的理解和应用能力[4]。在此过程中，学生与教师同步在课堂中用自己的计算机完成案例的复现，并用Proteus仿真软件验证程序运行的实际效果。应用案例教学法，学生的学习不再是一味地听，而转变为实际动手实践，在实践中尝试、总结和提升，学生学习效果显著强化。

（2）《片上系统与嵌入式应用》是一门新开课程，主要讲授Nios II软核处理器的体系结构、设备和SOPC系统的开发流程。在课程内容上，侧重嵌入式处理器的应用而非原理，避免与单片机课程重复。在上一学期学生学习过单片机课程的基础上，重点讲授SDRAM存储器、Flash存储器、UART接口等低端单片机系统不涉及的内容和应用实例。在教学方法上，采用任务驱动法来激发学生的学习兴趣，以一个简单的设计实例为主体，介绍软硬件的开发流程，开发环境的使用和编程思想，使学生循序渐进，逐步深入[5]。例如：设计一个点阵显示屏控制器，围绕这个任务让学生熟悉构建SOPC系统所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三态桥、定时器、锁相环、自定义点阵等外设的特点和编程方法。这种教学方法将学习的难点分散到各个任务中，能使学生在完成任务的同时深刻理解所学内容。

（3）《数字集成电路设计》课程以Verilog语言设计为切入点，从最简单的逻辑电路设计开始，逐步深入复杂的微处理器电路设计。在教学内容上，针对嵌入式应用课程群的特点，围绕微处理器的主要结构如ALU、ROM、寄存器组、RISC模型机等电路的原理和设计方法进行讲授，学生在经过这门课程的学习后，可以掌握自己动手开发一块具有自主知识产权的专用嵌入式处理器芯片的能力。

3.开设综合性、设计性实验，培养学生创新能力

应用型本科人才并不是“狭窄于技术”的工匠，应具有开放的辩证思维和创新精神。在嵌入式课程群实践体系的建设过程中，除了开设常规的基础性实验以外，在《片上系统与嵌入式应用》和《数字集成电路设计》课程设计中开设了一系列的综合性和创新性实验，这些课题来源于实际的工程设计和科研项目，由学生自行提出可行的设计方案，与指导老师共同讨论后实施，整个过程由学生主导，充分发挥学生的主观能动性和创造力。我们将实验内容分为以下三类。

（1）基础性实验。主要是让学生在实验指导书的指导下将理论课上所掌握的知识和概念通过实验的方式进行巩固，通过直观、具体的实验结果验证理论结果，熟悉软件使用方法和设计流程。包括PWM直流电机控制、标准输入输出设备字符串流控制、PIO控制流水灯、自定义外设点阵控制等实验。

（2）综合性实验。这部分实验区别于基础性实验，并不给出具体的实验过程，只给出基本原理和大致方案，要求学生综合运用所学专业知识，周全考虑，自行确定具体的实验步骤和方法。这部分实验往往涉及多门知识点甚至是多门课程，包括无线温度数据采集、μC-OS多任务操作系统、触摸屏人机交互等实验。

（3）创新性实验。这部分实验主要面向部分基础知识过硬、动手能力强的优秀学生，利用课外时间提高他们在嵌入式应用方面的实际能力。这类实验以省、校两级大学生实践创新项目为载体，不拘泥于理论和实验课程的范围，由学生自主选题，形成创新团队，由团队指导老师负责。我们成立了开放的嵌入式创新实验室，实验室由老师、实验员和高年级学生共同值班，学生可以随时申请使用实验设备，完成相应的实验。通过这种形式的锻炼，嵌入式创新实验室的同学在省大学生电子设计竞赛、全国电子专业人才设计与技能大赛中都取得了优异成绩。

4.结语

嵌入式应用课程群经过以上所述课程体系的调整、教学内容的丰富及实验教学的改革，不断增加新知识，改进教学手段和教学方法，通过课堂教学、实验教学和教学科研的结合，在学生创新意识和实践动手能力培养方面进行了有益尝试和探索。未来我们将在深化教学改革的过程中不断探索，不断完善，探索出一套适合应用型人才培养的嵌入式应用教学培养模式。

参考文献：

[1]周立功.SOPC嵌入式系统基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2]宋彩利，康磊.数字系统设计与SOPC技术[M].西安：西安交通大学出版社，2012.

[3]李兰英，崔永利，李妍等.基于FPGA技术的嵌入式应用型人才培养教学体系[J].计算机教育，2011（16）：18-21.

[4]陈林，魏淑桃，石林祥等.应用型本科“SOPC设计与应用”课程教学改革探索[J].计算机教育，2012（19）：82-85.

第2篇：集成电路设计的大致流程范文

【关键词】 智能电表 运用 问题 改进措施

随着我国经济的不断发展，电表也在不断的更新换代。从最初的只能读取用电度数的普通电表，到后来能够在用电出现故障时及时切断电源的升级电表，到现如今能够兼具多项功能且能节约用电的智能电表，可以见出，我国的电表也有了飞速的提升。但是，智能化电表在使用过程中出现的电压不稳、电流异常预警失误、电表不明原因私自跳闸、用电计量不准等问题也引起了相关部门的重视。除此之外，智能电表由于是新兴的发展行业，导致其生产的产品定价虚高且质量达不到相应的行业标准等问题也触发了我们的思考。因而本文将主要从智能电表的推广与运用中存在的问题着手，针对这些问题提出改进的措施及意见，以求智能电表能够在我国得到更好的发展，能够更好的保障人们的生命财产安全，能够更好的为各行各业的生产经营活动服务。

1 智能电表的分类

目前，我国智能电度表从结构上大致可分为两类：即机电一体式和全电子式。若按抄表方式进行分类，从现行技术来看又主要有IC卡式、远传抄表式等。以下主要按电表结构向大家进行介绍：

机电一体式的电度表，就是在原机械式电度表的基础上增加了一些增强型部件，使其不仅能够更有效的完成所需工作，更能进一步的的对数据进行处理，除此之外，价格低廉、易于安装使其得到了广大消费者的认可。一般而言机电一体式智能电表其设计方案，是在不破坏计量表原有机械结构以及使其符合国家相关计量标准的基础上，加装传感装置，使其成为在进行物理计度的同时兼具电脉冲输出功能的智能表。如此便可实现电子记数与机械记数的同步，并且其计量精度一般要高于机械式计量表。

全电子式的电度表，与机电一体化电度表相比，电表体积更小，所测数据可靠性更强，数据更加精确，并且耗电降低。因为其采用以集成电路为核心的电子器件对数据的收集与分析进行全程监控，取消了电表上长期使用的机械部件，这使得该电表的生产工艺大幅提升。这样更加精确、全面、可靠的集成电路电表，相信在不久的未来会取代原有的机械部件的计量表而成为电费收取的计量依据。

2 智能电表的原理

智能电表是近年来我国电表行业发展、面世的高科技产品。它的物理构件、工作原理、价格、消费人群定位等方面，都与传统的机械式电度表有着很大的差别。原来的传统感电表主要是由电流电压线圈、永磁铁、铝盘等元件构成。其工作原理主要是：通过电流线圈所形成的电流磁场的交替变化与可动铅盘中的感应涡流进行相互作用，从而对用电的多少进行计量。而如今的智能电表主要是由电子元器件（如电路板）构成，其工作原理是：先通过对用户所需使用的电度表提供供电电压和电流，并对其产生数据进行实时采样，再把采样的数据通过专用的电能表集成电路进行分析、处理，然后把电信号转换成与电能成正比的脉冲并输出，最后通过单片机对脉冲进行处理控制，并把脉冲在电表上输出，以使用户读出用电数值。

3 智能电表的优势

由于采用了集成电路的设计，使其与传统电表相比，无论是在远距离传输通信上，还是与电脑联网操作上，都占尽优势。以下将主要从智能电表的物理性能以及操作功能上对智能电表的优势进行阐述：

功耗。由于智能电表采用集成电路的设计方式，因此大大降低了功耗。与传统电表相比，每块智能电表仅有0.6w～0.7w左右的功耗，使其在耗电上降低了一半还多。

精度。智能电表由于其更加复杂的工作流程与机制，使得其对于数据的采集与分析更加的准确。这就大大缩小了误差的范围。

过载范围。与传统电表过载倍数一般仅为4倍相比，智能电表的过载倍数大大提高。一般能达到6～8倍，甚至20倍。这使得智能电表成为越来越多用户的选择。

功能。智能电表由于采用了电子表技术，可以通过相关的通信协议与计算机进行联网，使得实时数据能够得到及时的分析与处理。这就使得更多的编程软件能够实现对硬件的控制管理，。并且能将数据进行远距离传输，实现异地的远程抄表、远程断送电功能。

除此之外，智能电表还具有体积小、安装方便、及时识别恶性负载、反窃电、预付费用等功能，这些对于传统的机械式电表来说都是很难或不可能实现的。

4 智能电表推广运用中存在的问题

由于智能电表的推广与运用，使得大量的一线工作人员从抄电表等工作中解放出来，可是越来越多的问题的出现也使得人们对智能电表提出了质疑。总结人们对于智能电表的疑问如下：

（1）使用后电费增加。许多老的小区的用户反映，其家里的电表出现转的飞快的情况。在使用了智能电表后，不少用户都认为其电费与以往相比有明显上涨。这使得消费者对该计量仪器的准确性提出了质疑。这与电表本身的设计元件并无太大关系，主要是由于电表灵敏度提升，导致了其测到更加微小的电流所致。（2）经常停电。有些用户在使用过程中遇到了经常停电的情况。由于才用了集成电路设计，因而导致仪器灵敏度增强，对于一些意外电流的敏锐性提高，因而经常出现断电情况。（3）精确度。有于其技术还处于磨合阶段，因而理论的精确度与实际的精确度还有所差距，应该在对于电流的分析上进行提高，然后把电信号转换成与电能成正比的脉冲并准确输出，最后通过高质量的单片机对脉冲进行处理控制，最后把脉冲在电表上精确输出。（4）软件更新不够。智能电表虽然已经迈入了寻常百姓的生活，可是其应用还处于初期，因而与其硬件设施相配套的优化软件开发相对还是不足的，所以导致了许多电流信息无法得到及时的处理。

5 智能电表改进措施

针对智能电网表的普及中存在的种种问题，相关部门以及企业自身，对于智能电表提出了一些改进意见。

（1）完善功能。智能电表与传统电表最大的不同不是在其物理构成上，而是其多元化的应用上。这就要求智能电表不仅必须具备极其过硬的质量，作为智能电网建设的重要设施，智能电表还应具有较强的可扩性，譬如：提高其可靠性，保证其在漏电时或电流异常时能够及时起到保护作用；提升其准确性，减少用户关于用电度数超过以往的投诉，并且对于小电流更加灵敏；完善其功能的发展，包括集中抄表、多费率、预付费、防窃电、满足互联网接人服务要求、远程缴费、远程供断电等；提高性价比，这不仅体现在仪器应相应降低价位，还表现在可预留扩展功能，受原材料涨价影响小等。（2）健全产业链。产业链对于智能电表的支撑体现在：前期通过设计师的研发设计，设计好智能电表的构成、定位；在制造过程中，各零部件标准化生产；在推广过程中有统一的营销公司为其量身定做营销策略；在仪器维护上，健全售后服务部门的建设，及时收集产品使用信息；在后续开发上，加强配套软件的开发以及仪器本身可扩性研究。这样便能整合相关产业，使得更多的资源得到更合理的优化配置，并且使更多的行业共同作用，支撑起智能电表的产业发展。（3）提高生产、供应。智能电网一旦进入建设阶段，在极短的时期内，就会对智能电表产生巨大的市场需求。我这就要求我们生产企业要加强仪器的模块化设计，建立统一、高效的流水线，并且分岗位设立质量检测小组，以确保智能电表的高效生产。在电表的设计、生产、安装上实行标准流程制，使得工作更加规范，并且减少其中不必要的时间损耗。（4）加强法律法规的引导与保障。在智能电网也得到快速的发展之后，这样一个快速发展的起步阶段光靠企业的努力是不够的，这也就要求相关部门应加大对于智能电表的扶持力度。譬如，对于智能电表的销售工作给予一定的税收减免，为了鼓励用户在用电高峰期减少用电，而分时段设立不同用电价位，以及对于在智能电表研发领域有突出贡献的个人和单位及时给予相应的物质、精神的奖励等。

6 结语

智能电表的发展确实还处于初步探索阶段，因而不可避免的会存在许多问题。这就要求有关部门加大对智能电表开发的投资力度，加强对其质量的监管力度；相关企业严把质量大关，合理定价；用户不应完全依赖智能电表的作用，自身也要更加注意用电安全，并且针对智能电表存在的问题及时向有关部门反映，只有这样，才能使智能电表在我国得到更好的推广与运用。

参考文献：

[1]Keith Odland.智能电表带来智能化、互联互通和有效数据保护[J].中国电子商情（基础电子），2011，（07）.

[2]朱巾国.长春市民不需花钱到2012年底都能用上智能电表——访省人大代表辛国良[J].吉林人大，2011，（02）.

[3]Rudye McGlothlin. CMOS数字隔离器为智能电表提供数据保护[J].世界电子元器件， 2011，（06）.

[4]王莹，于寅虎.智能电网/电表芯片成创新热点[J].电子产品世界，2010，（Z1）.