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關鍵詞：電子系統(tǒng)設計；網(wǎng)絡課程；課程網(wǎng)站；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）53-0120-02

一、引言

隨著電子信息產業(yè)對員工專業(yè)技術能力需求的提高，各高校電子信息類專業(yè)越來越重視學生的實踐能力和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)[1]。為了更好地培養(yǎng)學生電子設計綜合能力，我院專門開設了《電子系統(tǒng)設計與工程實踐》課程。教學過程包括理論授課和實踐環(huán)節(jié)兩部分，實踐環(huán)節(jié)主要以分散自主方式進行，通過理論考試和實踐作品驗收形式進行課程考核。該課程的主要目的是提高學生電子系統(tǒng)的設計和制作能力，但在教學過程中遇到了如下問題：（1）教學內容綜合性強、知識點分散、信息量大，而有限的課堂教學學時難以滿足要求。（2）傳統(tǒng)課堂教學方式側重于知識的灌輸，難于激發(fā)學生學習的主動性，不利于學生自主學習能力的培養(yǎng)，而自學能力則是一個優(yōu)秀工程師的必備素質。（3）現(xiàn)有的教學模式不能為學生提供充分而有針對性的輔導，不利于創(chuàng)造互動討論平臺，限制了教師與學生、學生與學生之間的交流。（4）由于學生完成實踐課題以分散方式為主，不便于在學生實踐過程中進行監(jiān)督和指導。

為解決上述問題，本文提出一種“以課堂教學與網(wǎng)絡課程相結合”的電子系統(tǒng)設計實踐教學方法，將網(wǎng)絡課程作為實現(xiàn)教學目標的一種有效教學手段，充分發(fā)揮網(wǎng)絡課程信息量大、選擇性、自主性學習、易于創(chuàng)建交流平臺、打破時間和空間限制等優(yōu)勢，與課堂教學相互配合，更好地滿足該課程教學的需求。本文介紹了建設網(wǎng)絡課程的總體設計思想和原則、課程網(wǎng)站的架構和實現(xiàn)方法以及基于該網(wǎng)絡課程進行的相關教學方法的改革和研究。

二、網(wǎng)絡課程建設的設計思想與原則

網(wǎng)絡課程的載體是課程網(wǎng)站，課程網(wǎng)站是課程建設的重要組成部分，可實現(xiàn)優(yōu)質課程資源共享，確保教學質量[2]。通過課程網(wǎng)站，既彌補了課堂教學的不足，促進了課程教學水平的提高，也拓展了學生的學習空間，激發(fā)了學生的學習熱情[3]。在課程網(wǎng)站設計過程中必須以課程教學活動為中心，以實際應用為向導，結合計算機網(wǎng)站建設的相關技術，才能使所建設的網(wǎng)站真正與課堂教學相結合，融入課程教學體系[4]。通過研究，課程網(wǎng)站的設計需要遵循以下原則：（1）以學習者為中心的原則。學習網(wǎng)上資源的主體是學生，所選教學內容應以學生為中心，強調通過自主學習掌握所學知識，培養(yǎng)學生探索知識的興趣和能力。另外，相比課堂教學，學生從被動接受者轉變?yōu)橹鲃臃治稣?，根?jù)個人情況對網(wǎng)絡資源進行有選擇的學習，要考慮不同學生的個性化需求。（2）教學內容與網(wǎng)站設計相結合的原則。網(wǎng)絡課程的教學內容是以網(wǎng)站的形式呈現(xiàn)在學生面前，要重視網(wǎng)站的風格、布局以及美工效果，有助于激發(fā)學生對教學內容的興趣。強調以人為本，便于學生在線學習和練習，具有良好的人機交互性。同時，要采取相關技術手段，使網(wǎng)站內容便于更新和維護。（3）教學實用性原則。網(wǎng)站內容不能是課堂知識的照搬，要注重與課堂所講述知識的聯(lián)系和區(qū)別，要注重知識的擴展，網(wǎng)站內容應盡可能豐富，為學生深入學習提供條件。

三、課程網(wǎng)站的設計

根據(jù)課程要求，對網(wǎng)站進行模塊劃分、網(wǎng)頁布局和美工設計，所設計的網(wǎng)站總體結構如圖1所示。通過首頁進入網(wǎng)站，在首頁中提供網(wǎng)站導航，整個網(wǎng)站主要設計了課程介紹、課堂教學、進階學習、互動交流和實踐環(huán)節(jié)五個版塊，其中互動交流、實踐環(huán)節(jié)版塊需要進行實名登陸才能使用，其他三個版塊可以自由瀏覽。

“課程介紹”版塊：使網(wǎng)站訪問者了解課程的整體情況，對課程內容組織、教學要求和任課教師進行介紹。主要提供課程基本情況、教學團隊、教學大綱和教學日歷的網(wǎng)頁瀏覽功能。

“課堂教學”版塊：該版塊是網(wǎng)站的主要組成部分，提供課程教學內容的學習與復習，通過自測使學生對知識的掌握情況進行評估，提供課程實驗內容和設備的相關資料，實現(xiàn)鞏固課堂教學的作用。該版塊提供電子課件、自測評估的網(wǎng)頁瀏覽和實驗資料的下載功能。在教學內容的選取方面，需要注意網(wǎng)絡教學的內容不能是課堂教學內容的照搬，而是要結合網(wǎng)絡課程的特點，便于學生自主學習。在本網(wǎng)站的教學內容安排方面，結合任務驅動的思想組織網(wǎng)絡課堂內容，首先對課堂教學內容進行概括和歸納，提供各章的重點和難點，將每一章的內容量化為幾個相關的學習任務，每個學習任務進一步量化為多個小問題，從而突出相關知識的結構和關聯(lián)，便于學生建立自己的知識體系，讓學生在解決具體問題的過程中學習相關知識，提高學生的學習興趣。

“進階學習”版塊：該版塊在課堂教學內容的基礎上，引導學生進行電子設計的深入學習，注重理論知識在實際應用中的運用。主要包括專題講座、案例分析和應用筆記。其中，專題講座為在線視頻方式，由相關教師就電子系統(tǒng)設計中某一實際問題進行深入講解；案例分析部分以電子設計競賽題目和教師科研項目為基礎進行整理，使學生了解電子系統(tǒng)設計的全過程，提高實際設計能力；應用筆記部分主要從工程實際出發(fā)，提供典型器件的使用方法、設計經驗與注意事項。

“互動交流”版塊：該版塊包括通知公告、在線答疑和學習交流三個部分，用于向學生課程通知，進行教師與學生、學生與學生的交流。在線答疑采取“聊天”的技術方式，由教師規(guī)定時間，解答學生的網(wǎng)上提問，并對共性問題進行匯總，在課堂進行統(tǒng)一講解。學習交流采取“留言”的技術方式，教師或學生建立討論主題，大家可對該主題發(fā)表觀點，進行技術交流。通過教師合理的組織和引導，可充分發(fā)揮該版塊的作用，調動學生進行電子設計的熱情和興趣。

“實踐環(huán)節(jié)”版塊：該版塊為本課程的實踐環(huán)節(jié)提供了一個規(guī)范化的管理平臺，主要包括實踐課題庫、開題申請（提交選題及總體方案）、實驗預約、設計文檔提交（規(guī)范化的設計報告、電路圖、程序代碼等）和驗收申請等部分，有助于教師及時了解學生實踐課題的實施情況，進行有針對性的指導。同時，該版塊也加強了課題設計文檔的規(guī)范化管理。

四、基于網(wǎng)絡課程的教學方法改革

為了充分發(fā)揮網(wǎng)絡課程對課堂教學的輔助作用，使課堂教學與網(wǎng)絡教學真正的有機結合，不僅網(wǎng)絡課程內容要與課程體系相結合，而且要對傳統(tǒng)的教學方法進行必要的改革。根據(jù)本課程的實際情況，在教學方法方面我們進行了如下改革：（1）將課程網(wǎng)站管理和信息更新納入本課程的基本教學工作中，制定網(wǎng)站管理制度，安排任課教師作為網(wǎng)站管理員，及時進行網(wǎng)站維護與內容更新，做到與課程進展同步。（2）對課堂教學內容進行重新安排，使課堂教學更加具有針對性，部分教學內容要求學生利用課程網(wǎng)站進行自學。（3）利用網(wǎng)絡教學鞏固課堂所學知識，根據(jù)教學重點設計網(wǎng)站自測評估的試題內容，要求學生進行階段性復習和自測。為促進學生利用網(wǎng)站資源鞏固課堂所學知識的積極性，課程部分理論考試試題可借鑒網(wǎng)站自測評估中的內容。（4）要求教師安排固定的在線答疑時間，并每天瀏覽專題討論情況，積極提出討論主題，與學生進行交流，根據(jù)學生在論壇中的討論情況，反饋課堂教學，使課堂教學更有針對性。（5）利用課程網(wǎng)站對實踐環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，結合該網(wǎng)站制定相關的實踐環(huán)節(jié)管理辦法，促進分散式實踐環(huán)節(jié)教學的規(guī)范化。

五、結語

本文針對《電子系統(tǒng)設計與工程實踐》課程教學中存在的不足，提出了一種將課堂教學與網(wǎng)絡教學相結合的教學模式，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡課程的優(yōu)勢，彌補了傳統(tǒng)教學方式的不足。對課程網(wǎng)站的基本設計思想和原則進行了探究，結合實際情況設計出符合課程要求的網(wǎng)站，并對相關教學方法進行了改革。經教學實踐，取得了較好的教學效果。本文對相關課程網(wǎng)站建設及其教學方法的研究提供了參考，具有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]張誠，林志貴，徐偉，等.基于CDIO模式的《電子系統(tǒng)設計》課程改革[J].教育教學論壇，2013，（1）：36-37.

[2]顧保磊，吳云.高校精品課程網(wǎng)站建設研究[J].軟件導刊，2014，13（2）：175-177.

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關鍵詞：建筑；供配電；自動化系統(tǒng)

中圖分類號：U223文獻標識碼： A

引言

由于我國科技的快速發(fā)展與進步，現(xiàn)代化建筑工程不斷發(fā)展，多功能，多元化的智能建筑物不斷涌現(xiàn)，對建筑工程供配電系統(tǒng)提出了更高的要求，在這樣的大環(huán)境下，建筑工程供配電自動化成為了必然趨勢。

一、建筑工程供配電設計的基本原則

在建筑工程配電工程中，影響建筑工程配電施工出現(xiàn)問題的主要因素是在設計階段，所以，為了保證建筑配電工程的質量及人民的生命財產安全，在對建筑工程的供配電進行設計時，應當遵循以下幾點原則：

1.選擇性

在建筑工程配電系統(tǒng)中進行供配電系統(tǒng)設計時，應當從控制安全故障事故范圍擴大的角度進行考慮，這就要求應當有選擇地進行斷路器配合，但是若是選擇性大幅度提高有可能會影響建筑工程的經濟性，因而，選擇性的設計建筑工程配電系統(tǒng)應當盡可能在較為重要的回路上考慮，這一原則在進行普通回路設計時一般可予以忽略。

2.安全性

在建筑工程配電系統(tǒng)中應當確保在實施所有操作切換時，施工作業(yè)人員及電氣設備的安全，并保證能夠在安全的條件下進行配電系統(tǒng)的檢修和維護工作，并且還要確保所有的電氣設備都在額定電流和電壓的情況下工作，一旦發(fā)生事故應當能夠及時對故障部位進行切除，確保建筑工程配電系統(tǒng)的安全性；

3.簡潔性

在建筑工程供配電系統(tǒng)的主接線設計應當盡可能明顯，簡單，盡量不要存在多余的建筑工程電氣設備，并確保某些建筑工程電氣設備及線路的安裝應當便于操作且分合閘要直觀，這樣的設計不但能夠避配電系統(tǒng)操作的事物，而且還能進一步提高建筑工程供電系統(tǒng)的運行可靠性，同時還可以使各類建筑工程配電故障的處理也更加簡單迅速；

4.可靠性原則

是建筑工程供配電設計必須遵循的原則之一，按照建筑工程實際用電負荷等級，要求在建筑工程供配電系統(tǒng)應當在任何情況下都能夠提供連續(xù)的供電，以確保建筑工程供配電可靠性。

二、建筑供配電自動化系統(tǒng)設計和實現(xiàn)

（一）供配電自動化

在現(xiàn)在的建筑工程中，自動化供配電是建筑工程的一個重要組成部分，建筑工程自動化供配電系統(tǒng)是與圖形現(xiàn)實、數(shù)據(jù)通信、輸入輸出接口以及人機接口技術相結合的過程，核心是計算機技術，通信基礎為計算機局域網(wǎng)絡，具有集中管理和分散控制的功能，是智能建筑工程體系統(tǒng)進行綜合控制供配電系統(tǒng)管理的統(tǒng)一體。

（二）建筑供配電系統(tǒng)結構及組成

建筑工程供配電系統(tǒng)是整個建筑物的動力系統(tǒng)，建筑工程供配電系統(tǒng)為建筑物內的給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等提供正常運轉所需的電力能源。建筑工程供配電自動控制系統(tǒng)包括兩個方面的重要內容:

1.采用微機對建筑工程供配電系統(tǒng)進行監(jiān)控。建筑工程供配電微機監(jiān)控一般分為集中式和分散式兩種。建筑工程供配電微機監(jiān)控集中式即對所有的供配電二次設備按功能劃分進行控制和管理，建筑工程供配電微機監(jiān)控集中控制是將所有的電纜集中在中央控制室進行管理；建筑工程供配電微機監(jiān)控分散式的裝置是指將所有的建筑工程繼電保護等按功能不同安裝到各個開關柜上，達到保護功能分散化，建筑工程供配電系統(tǒng)控制統(tǒng)一化的效果；

2.遙控操作，對建筑工程供配電斷路器、電動隔離開關進行自動遙控操作，對建筑工程供配電系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控。建筑工程供配電自動化一般采用分層分布式結構，由間隔層和站級層以及設備層三部分組成。建筑工程供配電自動化站級層由能實現(xiàn)通訊及遠傳功能的前置機和能實現(xiàn)實時建筑工程供配電監(jiān)控功能的后置機組成。建筑工程供配電自動化站級層能將采集到的建筑工程的電氣設備的運行狀況、實施數(shù)據(jù)和有關發(fā)生事件的信息上傳到建筑工程供配電監(jiān)控中心的通信管理機，同事接受和執(zhí)行建筑工程供配電監(jiān)控主機下達控制命令；建筑工程供配電自動化間隔層則由測控單元組成，建筑工程供配電系統(tǒng)繼電器的獨立保護功能，能提高建筑工程供配電系統(tǒng)運行的可靠性和維護能力。它與保護、開關、直流屏、變壓器、發(fā)電機等建筑工程供配電一次設備直接通信，能實現(xiàn)模擬信息、電能信息的采集、數(shù)字信息、傳輸和控制；建筑工程供配電設備層一般由計算機控制系統(tǒng)，以服務器、太網(wǎng)交換機組成，通過計算機軟件對采集和傳送來的建筑工程供配電系統(tǒng)的信息進行處理，建筑工程供配電執(zhí)行操作員發(fā)出的控制命令。對建筑工程供配電系統(tǒng)故障的處理則通過軟件自動進行切換。

（三）供配電系統(tǒng)調試與實現(xiàn)

對建筑工程供配電系統(tǒng)所有的設備安裝完成后，對建筑工程供配電系統(tǒng)軟硬件進行試運行，在供配電系統(tǒng)試運行過程中發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)報警信號頻繁，可通過軟件和功率因數(shù)補償器的資料分析處理。在建筑工程供配電系統(tǒng)運行正常時，保護管理建筑工程供配電各個單元的工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)某一單元的工程供配電系統(tǒng)工作不正常，立即報告建筑工程供配電監(jiān)控主機并報告調度中心，調度中心或監(jiān)控主機可通過保護管理及下達修改保護建筑工程供配電系統(tǒng)定值等命令。在建筑工程供配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫編輯有一項掃描周期，整個建筑工程供配電系統(tǒng)的掃描時間為幾毫秒，建筑工程供配電系統(tǒng)在一個站所有的設備掃描完成不超過1秒，功率因數(shù)報警現(xiàn)象屬正常。建筑工程供配電設備在配置監(jiān)控系統(tǒng)后，在建筑工程供配電系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)事故的瞬間即可在電腦上顯示，且可以隨時調用各種數(shù)據(jù)，高壓倒閘操作也將被計算機鼠標按件所替代，大大提高建筑工程供配電操作的安全性。

三、建筑供配電系統(tǒng)的維護與管理

（一）供配電系統(tǒng)的維護

這里主要包括對建筑工程供電設備的維護、養(yǎng)護以及對配電線路的維護三個方面。而對于供電的設備的維護主要可以分為對其進行日常的巡視維護以及定期的檢查保養(yǎng)。同時，要進行預防性的維護，這個工作一般在供電系統(tǒng)不停電的條件下進行，主要是對相關設備設施的觀察、清掃等工作,這主要針對的是相關設備的外觀部分，看設備音響是否正常、電器連接部分是否牢固等,一旦發(fā)現(xiàn)非正常的狀況,要及時采用專業(yè)的技術對其運行的質量進行分析,再根據(jù)相關的維護要求進行更換,以此保持各設備的正常運行。對于其中需要解體檢修的設備,要交由原來的廠家的維修部門進行；對配電線路的維護則分為對架空線路的維護以及電纜線路的維護。

（二）供配電系統(tǒng)的管理

建筑施工中隨供配電系統(tǒng)的管理，其主要目的是在于保障其安全,也就是在電能的使用過程中不發(fā)生安全事故，同時滿足相關用戶的要求,比如用戶對電壓以及頻率的要求,保障電能的優(yōu)質輸出。與此同時還要盡量用使用費用比較低的，以此節(jié)省成本。這就要求我們要做好建筑供配電系統(tǒng)的管理，配備好專業(yè)的管理人員,明確供電系統(tǒng)的產權分界, 建立供電設備檔案,做好供電系統(tǒng)的巡視管理以及配電室交接班管理工作,以此達成供配電系統(tǒng)的有效管理目的,保障用戶的用電以及相應的供電安全。

結束語

綜上所述，建筑工程供配電自貢話系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要部分，因此在建筑電氣工程設計過程中就必須要嚴格的按照設計要求和相關規(guī)定進行電氣工程設計，并且在建筑工程施工中采取科學合理的防治措施，從而才能夠提高建筑電氣工程施工的水平及施工質量。

參考文獻：

[1]韓文芝，周朝奎.配電自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電氣時代，2010，

06:99-100+102.

[2]王文亮，申健.智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電源技術，2010，

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關鍵詞：JSF；國際化；SMTP；POP3

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）24-5433-03

自從電子郵件進入人們的生活，人們對傳統(tǒng)的信件已經不再依賴，它的可靠、快速、方便、靈活、廉價、內容豐富等特點都使人們更加喜歡和接受它。近年來，電子郵件飛速發(fā)展，可以看到在比較專業(yè)、服務比較全面周到的網(wǎng)站基本上都有免費電子郵件服務。它們大部分都是通過各種軟件進行開發(fā)的。而在當今很流行的Java技術中就包含有JavaMail API，它提供了大量的類和接口實現(xiàn)網(wǎng)絡郵件傳輸。本次設計就是利用Java技術來實現(xiàn)郵件發(fā)送和接收的功能，以開發(fā)一個屬于自己的郵件系統(tǒng)。

1 相關技術與開發(fā)平臺

整個系統(tǒng)開發(fā)完全采用MVC模式，開發(fā)平臺為Java平臺，以Tomcat為JSF引擎和Web服務器。JSF是基于Java 的Web 應用開發(fā)領域里提供了的一個可重用、可擴展、基于組件、工具友好的服務器端UI 框架。在支持JSF 的RAD開發(fā)工具中，人們可以像使用Visual Studio. NET一樣方便快捷地構建Web 用戶界面，大大降低了利用Java技術實現(xiàn)Web 用戶界面的難度，提高了開發(fā)效率。

2 系統(tǒng)功能分析

用戶要進入系統(tǒng)首先必須登錄系統(tǒng)，登錄后即可閱讀郵件、回復郵件、撰寫新郵件、轉發(fā)郵件等。不僅可以發(fā)送文本，還可以發(fā)送附件等信息。

該系統(tǒng)的總體用例圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)部分功能的實現(xiàn)與程序的編制

系統(tǒng)主要有功能模塊分別為：登錄模塊、郵件發(fā)送模塊、郵件接收模塊、郵件閱讀模塊、郵件回復模塊、郵件轉寄模塊和退出模塊。系統(tǒng)使用JavaMail的核心類來實現(xiàn)這些功能。

3.1 郵件發(fā)送模塊

進入系統(tǒng)后的界面，在這個界面當中顯示了系統(tǒng)的郵件列表，其界面如圖3所示。

在介紹發(fā)送模塊之前先說下寫郵件，在這需要使用MailBasisBean，因為發(fā)送模塊要調用這個類，也只有寫好信才能發(fā)送。在MailBasisBean中設置了主題subject，發(fā)信人，收信人，暗送，抄送，回復，附件的屬性。同時還有添加附件的功能，只要附件的名字不為空，通過 mbp.setContent設置好內容，可以添加附件其代碼如下所示：

MimeBodyPart mbp = new MimeBodyPart（）；

mbp.setContent（upFile.getBytes（）， upFile.getContentType（））；

mbp.setDataHandler（new DataHandler（new

ByteArrayDataSource（upFile.getBytes（），

upFile.getContentType（））））；

attachments.add（mbp）；

寫好郵件，就是發(fā)送了，在這個過程中用到的類是Transport。若發(fā)送安全連接的信息直接用Send（）發(fā)送信息，Transport.send（mm）；

3.2 郵件處理模塊

這個模塊當中主要是刪除郵件，首先判斷郵件列表里是否有郵件，若沒郵件則返回列表，有列表就可以選擇性的刪除，郵件前面打個勾就可以刪除想要刪除的信件，如果想全刪，就直接全選郵件就可以全部刪除了。下面是其主要代碼：

FacesContext facesContext = FacesContext.getCurrentInstance（）；

FolderWrapperBean folderWrapper；

int messageNumbersOfSelectedDisplayMessages[]；

MailboxConnection mailboxConnection；

String currentMailboxFolder；

folderWrapper = （FolderWrapperBean）getManagedBeanByName（"folderWrapperBean"）；

messageNumbersOfSelectedDisplayMessages = folderWrapper.getMessageNumbersOfSelectedDisplayMessages（）；

if（messageNumbersOfSelectedDisplayMessages.length < 1）

mailboxConnection = getMailboxConnection（）；

currentMailboxFolder = getCurrentMailboxFolder（）；

mailboxConnection.login（currentMailboxFolder）；

mailboxConnection.setMultipleDeletedFlags（messageNumbersOfSelectedDisplayMessages）；

SessionContainerBean sessionContainer = （SessionContainerBean）getManagedBeanByName（"sessionContainerBean"）；

sessionContainer.setRenewEnvelopes（true）；

assureCorrectOffset（folderWrapper，sessionContainer，essageNumbersOfSelectedDisplayMessages）；

3.3 郵件回復模塊

回復模塊就是調用發(fā)送模塊，在這可以回給一個人，也可以回給多個人，具體實現(xiàn)的代碼如下：

MailBasisBean mailBasis = （MailBasisBean）getManagedBeanByName（"mailBasisBean"）；

DisplayMessageBean displayMessage = （DisplayMessageBean）getManagedBeanByName（"displayMessageBean"）；

ReactionMailBasisAssembler.refurbishGivenResponseMailBasis（mailBasis， displayMessage， responseToAll）；

回復的信件在郵箱列表當中會顯示出來那個“Re：”標上如圖5所示：

以上是一個簡單的郵件系統(tǒng)的實現(xiàn)過程，通過使用Java技術中的JavaMail API，很容易開發(fā)出一個屬于自己的電子郵件系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] Norah Jones.SMTP[J]. OVERSEAS ENGLISH，2003（6）：34-35.

[2] 滁州，馬金虎.編寫基于SMTP網(wǎng)絡應用程序[J].電腦愛好者，2003（5）：92-94.

[3] 滁州，馬金虎.編寫基于POP3網(wǎng)絡應用程序[J].電腦愛好者，2003（6）：92-94.

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關鍵詞：硬盤服務器；文件服務器；遷移服務器；二級存儲

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0206-01

1 軟件系統(tǒng)的設計思路及要求

這套播出系統(tǒng)首先以播出的安全可靠為目標進行設計施工，要有目前業(yè)內比較成熟的技術支持。并且系統(tǒng)有可靠的自檢和報警功能，能夠有效地提示設備故障和播出異常。在高速以太網(wǎng)的環(huán)境下，建立一套采、編、播一體的全硬盤自動播出系統(tǒng)。這套系統(tǒng)在能夠保障為四個標清頻道提供高質量節(jié)目素材的同時，還要有基于網(wǎng)絡的高效管理和運作機制，使繁重的上載、遷移、播出以及后期維護工作能有條不紊的進行。新的播控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡實現(xiàn)設備的控制及數(shù)據(jù)的傳輸，一旦有病毒進入網(wǎng)絡后果不堪設想。所以對病毒的防御也是工作重點之一。

2 唐山臺播出工作流程

各個頻道至少提前五天將節(jié)目單送交至電視播控中心，帶班工程師在編單服務器上編寫節(jié)目單生成上載任務，上載人員可以在上載站打開帶班工程師已經打好的節(jié)目單進行上載，上載好的節(jié)目會有系統(tǒng)遷移到二級存儲，遷移服務器會提前三天將待播的節(jié)目由二級存儲遷移至K2視頻服務器中。播出站可控制K2視頻服務器按照當天的節(jié)目單準時播出電視節(jié)目。

3 核心功能模塊軟件的實現(xiàn)

節(jié)目單的每條節(jié)目由節(jié)目名稱、播出時間、信號源、素材長度、插播時間、方式、類型等要素構成。節(jié)目名稱是每條素材的唯一標識碼，也就是說同一節(jié)目名稱只對應于二級存儲和K2服務器中的唯一一條節(jié)目素材。“方式”可以是定時和順延，默認是順延模式，這樣可以方便制表。對于要在節(jié)目中插播的廣告可以應用“插播時間”功能，例如將“插播時間”設置為00：25：00，該條廣告段會在上一條節(jié)目的第25分鐘處插播廣告。我們的節(jié)目素材類型除了普通節(jié)目還可分為廣告段和劇宣段，這樣方便不同的上載部門對段內節(jié)目進行調整更新?！靶盘栐础庇杏脖P、CCTV1、省臺、直播間、延時服務器等信號組成，播出軟件以此為依據(jù)控制HARRIS矩陣進行節(jié)目信號的切換。節(jié)目單編輯完成后“審核”保存到數(shù)據(jù)庫服務器，這時上載站和播出站就可打開此節(jié)目單進行下一步工作了。

3.2 節(jié)目的上載

上載軟件支持SDI、Composite、SVHS、Component等多種格式的信號源上載，并且有二級存儲素材管理、自動技審等功能。上載人員可以自定義節(jié)目名稱進行上載，也可以調用節(jié)目單對未上載的節(jié)目進行上載。上載軟件有兩個視頻窗口，可以同時監(jiān)看信號源和上載站編碼后的節(jié)目信號。視頻窗口有左右音頻柱顯示音頻，如聲音過大或過小隨時可以通過上載軟件進行調節(jié)。上載完節(jié)目進行打點、入庫操作，軟件會自動對素材進行技審。技審的內容包括：文件檢測，如檢測文件的比特率、文件類型、MD5等；編碼檢測，如檢測編碼的碼率模式、視頻碼率、音頻通道等信息；內容檢測，如黑場、音頻過高或過低、靜幀等。

3.3 素材的w移和維護

遷移服務軟件按照播出時間的先后給遷移軟件分配任務，遷移軟件完成由二級存儲到K2服務器的遷移工作。在一般情況下這些工作都是遷移服務器自動完成的，如有特殊情況也可人工手動遷移，分配遷移任務。遷移服務軟件除了給遷移分配任務以外還有對素材的維護工作。遷移服務軟件會根據(jù)節(jié)目播出單的安排，將當天前后三天以外的素材進行刪除或回遷，以保障K2服務器容量在一個健康的狀態(tài)。

3.4 節(jié)目的播出

播出軟件技術特點：（1）每天節(jié)目開播之前播出軟件會自動從數(shù)據(jù)庫讀取已經錄入好的節(jié)目單，同時發(fā)送一份節(jié)目單到主備K2視頻服務器，這樣就可實現(xiàn)即使沒有播出站控制主備K2視頻服務器也會按照本地的節(jié)目單準點播放節(jié)目。（2）節(jié)目的播出界面與在線編輯界面分開，在線編輯修改后“發(fā)送節(jié)目單”才生效，以防止人為誤操作，造成人為事故。（3）在線播出界面有快速應急按鈕，可實現(xiàn)跳播、插播、觸發(fā)等播出的應急修改方式。（4）當有節(jié)目播出前2小時仍未上載，系統(tǒng)會在信息欄發(fā)出提示信息。（5）在線編輯界面修改節(jié)目后，通過“調整”可實現(xiàn)軟件對節(jié)目單邏輯時間、節(jié)目素材等的預檢，如果發(fā)現(xiàn)問題會在信息欄提示風險發(fā)出報警。（6）播出軟件會定期檢測主備數(shù)據(jù)庫、主備視頻服務器、放像機等設備狀態(tài)，如有異常會發(fā)出報警提示。（7）支持定時、定長、觸發(fā)、逆推等多種播出方式。（8）具有熱備播出控制系統(tǒng)，當任一頻道播出站故障時都可隨時接管。

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1、信息數(shù)據(jù)交換格式的標準化

信息數(shù)據(jù)交換格式是數(shù)據(jù)存在的一種特定格式編排要求。它可以將兩種或兩種以上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在使用不同計算機硬件、操作系統(tǒng)和檔案信息管理軟件時，能夠方便快捷地將數(shù)據(jù)從一個系統(tǒng)完好無損地轉換到另一個系統(tǒng)，從而為確保整個電子政務及所屬各功能系統(tǒng)之間的檔案信息相互連接、相互共享；歷史、現(xiàn)實及預測未來的檔案信息能夠相互可比、相互通訊的目的得以實現(xiàn)。在檔案信息系統(tǒng)中存在著大量的數(shù)據(jù)形態(tài)的檔案信息，具有數(shù)據(jù)交換的現(xiàn)實需要。因而，在建立和完善數(shù)據(jù)交換格式標準化過程中必須相應地要求：既要參照國際上現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換格式標準，又要切合國內檔案管理軟件內部數(shù)據(jù)交換格式要求；既可以滿足檔案信息交換需要，又可以根據(jù)整個電子政務及所屬各功能系統(tǒng)發(fā)展不斷加以擴充，兼具完備、易用、可擴充和兼容特點，以利于整個電子政務及所屬各功能系統(tǒng)不斷發(fā)展變化的需要。

2、相關電子政務軟件的標準化

檔案信息系統(tǒng)作為整個電子政務系統(tǒng)的組成部分，要實現(xiàn)電子政務及所屬各功能系統(tǒng)之間實現(xiàn)業(yè)務協(xié)作、互聯(lián)互通、信息共享、保障安全這一要求，必須確定科學合理的工作原則，著力解決好相關電子政務軟件標準化問題：

規(guī)范統(tǒng)一的原則：相關電子政務軟件的標準化建設必須堅持具備合理的編碼體系和基礎數(shù)據(jù)構架，能夠滿足檔案信息管理所需對各種符號編碼、圖形編碼、行政區(qū)劃與檔案館代碼等基礎信息統(tǒng)一整合的管理需要，使檔案信息系統(tǒng)的功能與電子政務及所屬各功能系統(tǒng)“凝結”成為一個有機的整體，切實達到標準化建設的預期目的；

安全可靠的原則：相關電子政務軟件的標準化建設必須切實保證電子政務軟件系統(tǒng)與相關數(shù)據(jù)庫的可靠程度，實現(xiàn)包括檔案信息在內的各類管理信息能夠在不同系統(tǒng)之間進行無縫轉換，形成新的檔案信息開發(fā)與利用的技術手段，保障包括檔案信息在內的各類管理信息開發(fā)、利用與管理系統(tǒng)的一體化；

系統(tǒng)集成的原則：相關電子政務軟件的標準化建設必須重視相關檔案信息技術水平與進一步深化開發(fā)的能力問題，具有對系統(tǒng)內所有用戶終端的信息整合能力、并將相關業(yè)務信息與檔案信息視為一個整體，集成整合在統(tǒng)一的信息管理與利用平臺上，以便及時準確地收集、處理、傳輸與存儲包括檔案管理信息在內的各類管理信息，適應在電子政務框架下規(guī)范檔案信息系統(tǒng)的標準體系，實現(xiàn)標準化的需要；

保障應用的原則：相關電子政務軟件的標準化建設必須具備開展、實施業(yè)務咨詢的基本能力，提供相應的配套技術，以科學指導電子政務實施背景下檔案信息系統(tǒng)標準化管理體系與業(yè)務模式的升級與再造；并能夠兼容不同來源、不同業(yè)務平臺的各類管理信息，保障檔案信息系統(tǒng)在整個電子政務及所屬各功能系統(tǒng)中有效地獲得業(yè)務協(xié)作、互聯(lián)互通、信息共享、保障安全的實效的獲得。

3、檔案信息的標準化

在電子政務實施背景下，檔案信息標準是以數(shù)字形態(tài)存在的檔案信息產生與應用的依據(jù)，為了有效解決檔案信息在電子政務實施過程中出現(xiàn)的各種技術矛盾問題，實現(xiàn)檔案信息標準化尤為重要。檔案信息標準化是在電子政務實施背景下實現(xiàn)檔案信息共享的關鍵前提，在電子政務及所屬各功能系統(tǒng)中實現(xiàn)不同部門、系統(tǒng)、地區(qū)之間傳輸和利用數(shù)字形態(tài)的檔案信息離不開檔案信息的標準化建設。

完善檔案信息的標準化建設，必須從實際出發(fā)，結合計算機技術、網(wǎng)絡技術發(fā)展與檔案信息系統(tǒng)開發(fā)的現(xiàn)實需要，吸收、借鑒國內外的先進經驗，創(chuàng)新適合電子政務實施背景下檔案信息標準化的政策規(guī)定，促進檔案信息標準化建設，提高檔案信息標準化的水平：達到既要滿足適應電子政務實施背景下檔案信息系統(tǒng)標準化需要，又要關注與國際的相關標準接軌，為日后參與國際競爭和長遠發(fā)展奠定堅實基礎。同時，檔案信息標準化，不僅要考慮技術因素的制約，還要兼顧管理體制、經濟方式和執(zhí)行措施方面的諸多影響。量力而行，強化指導、監(jiān)督與執(zhí)行的機制，推動檔案信息標準得到有效落實。

二、建設策略

1、“以人為本”的發(fā)展理念

隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，人民群眾挖掘知識和信息的需求與能力也在不斷發(fā)展，而增強人民群眾的檔案意識，是提高檔案信息開發(fā)利用水平的最為基礎的重要工作內容。同時，必須認識到：政府部門都是為了服務人民群眾而設立的。因此，所謂“以人為本”，即要求在檔案信息系統(tǒng)標準化過程中，實現(xiàn)從以管理為主向以服務為主的觀念轉變，形成一個發(fā)展檔案信息服務系統(tǒng)的新導向，還原電子政務服務社會、服務人民群眾的核心本質，牢固樹立以人民群眾為中心的檔案信息服務理念。包括檔案信息系統(tǒng)在內的整個電子政務系統(tǒng)理所當然地應當遵循以人民群眾為中心的原則，確立以服務人民群眾為導向的檔案信息系統(tǒng)標準化思想，以標準化的實施來保證每一位社會公眾無論身在何處，都可以得到公平、合理、便捷、高效的檔案信息服務。

2、“科學全面”的發(fā)展理念

電子政務實施背景下實現(xiàn)檔案信息系統(tǒng)標準化建設，必須立足于國家整體利益基礎上，從發(fā)展的視角統(tǒng)攬全局，協(xié)調電子政務網(wǎng)絡系統(tǒng)的全部信息資源，以國家公共網(wǎng)絡資源標準化建設為依托，廣泛吸納各政府職能部門的權威信息，在檔案信息系統(tǒng)標準的制定、實施等方面加強溝通合作，相互促進、互通信息、共同履行標準化的建設職責。舍此之外，任何獨自開發(fā)、閉門造車的方式都將注定會失去其存在價值。

3、“協(xié)調統(tǒng)一”的發(fā)展理念

統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調發(fā)展是落實科學發(fā)展觀的一個鮮明特征，也是檔案管理部門一貫倡導的基本工作原則，包括檔案信息系統(tǒng)在內的整個電子政務系統(tǒng)標準化建設亦應當始終遵循這一基本工作原則進行。在標準化建設的實施過程中，要尊重電子政務系統(tǒng)、特別是檔案信息系統(tǒng)標準化建設的客觀發(fā)展規(guī)律，正確處理好現(xiàn)實效益與長遠效益、局部效益與整體效益、直接效益與間接效益、經濟效益與社會效益之間的關系；注重在人員培訓與知識提高、統(tǒng)一標準與合理布局、軟件開發(fā)與推廣應用等方面堅持統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調發(fā)展的標準化建設原則，為發(fā)展和完善包括檔案信息系統(tǒng)在內的整個電子政務系統(tǒng)的標準化提供充足的科學保障體系。

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關鍵詞：導師制 項目驅動 電子系統(tǒng)綜合設計 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.121

近年來，各高校針對電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中暴露出來的人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足、人才培養(yǎng)模式與社會需求脫節(jié)等問題進行了大量的研究。絕大多數(shù)普通院校將培養(yǎng)目標定位于培養(yǎng)應用創(chuàng)新型人才，優(yōu)化、重組、整合了課程結構和教學內容，制訂了形式多樣的教學計劃，形成了與之相適應的課程體系。但傳統(tǒng)的以理論教學為主、實踐教學為輔的教學理念很難調動學生的學習積極性，不利于培養(yǎng)學生的工程項目的研發(fā)和設計能力。所以，目前迫切需要解決的問題是如何提高學生的學習興趣，使學生的綜合素質和能力得到最大限度的提高。為此，我們整合了電子系統(tǒng)綜合設計這門課程，提出了基于導師制的項目驅動教學法。

1 電子系統(tǒng)綜合設計的課程性質和特點

電子系統(tǒng)綜合設計是一門綜合性極強的應用設計型課程。涉及了電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機原理與應用、微機原理與接口技術、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)設計等多門課程。其任務在于訓練學生綜合應用各種電子技術知識，掌握電子系統(tǒng)的設計方法和制作過程的能力；培養(yǎng)學生的科學性、系統(tǒng)性，及全面性的設計素質；開拓學生的設計思路，增強學生理論知識與實踐相結合的能力。其目的是通過一個以工程實踐或社會生活為背景的電子系統(tǒng)的研究、設計與實現(xiàn)，使學生能將已學過的模擬電路、數(shù)字電路以及單片機等知識綜合運用于電子系統(tǒng)的設計中，從而培養(yǎng)學生知識綜合應用及電子系統(tǒng)設計的能力，使學生在單元電路設計、系統(tǒng)電路分析、整機聯(lián)調、計算機輔助設計和信號與信息處理、通信、控制等方面的能力都有一個質的飛躍。但目前存在著多種嵌入式開發(fā)軟硬件平臺和開發(fā)工具，如何在諸多的技術中選擇教學內容，是首先需要解決的問題。電子系統(tǒng)設計的知識綜合性強，教學內容不可能在有限的時間內完全覆蓋，而且電子系統(tǒng)發(fā)展迅速，新的CPU、接口和總線不斷出現(xiàn)或升級，新的軟件、標準和開發(fā)方法不斷發(fā)展和更新，因此在教學方法和內容上必須保持開放性的特點。

2 項目驅動教學法的具體實施

電子系統(tǒng)綜合設計是實踐性極強的課程，在教學過程中實行導師制，加強實踐環(huán)節(jié)，推行項目化教學方法，即以項目為引導、以需求學理論、以實踐為主導的教學方法。該課程在本科第三學年開展，歷時2個學年，在導師全程指導下進行相應專業(yè)課程的學習，采用靈活多樣的個性化教學形式，使得學生在完成真實項目的過程中，提高電子系統(tǒng)綜合設計、項目管理和團隊合作等實踐能力。

2.1 學生的培養(yǎng)實行導師制

在新生入學時，為每位學生指定專業(yè)導師，學生的培養(yǎng)實行導師負責制，組建指導教師團隊，導師要有獨立從事電子系統(tǒng)設計的教學科研能力，能夠組織和帶領學生對外承接開發(fā)項目，并以項目開發(fā)為主線組織專業(yè)教學。導師的遴選打破傳統(tǒng)的系室限制，可以在全院范圍內進行，一位導師每屆負責指導5～10名學生，導師在指導學生項目開發(fā)的過程中，根據(jù)學生的特長幫助確定其具體發(fā)展方向，以便因材施教，并在此基礎上進行相應專業(yè)課程的學習。

2.2 項目設計

項目設計是保證教學效果的關鍵環(huán)節(jié)，電子系統(tǒng)綜合設計的項目涉及的內容包含電子技術、微處理器和嵌入式系統(tǒng)的綜合應用，使學生可以獲得電子系統(tǒng)設計的基本技能，培養(yǎng)學生的工程實踐、系統(tǒng)分析與設計、創(chuàng)新思維與團隊合作等多方面能力與素質。

2.3 教學過程

在教學過程中，由導師組建團隊，團隊規(guī)模一般為3～5人。導師采用單元化訓練和引導學生自主學習相結合的方法來完成電子系統(tǒng)設計各個階段所需要的知識。在課程開設之前，將項目對應的需求擺在學生面前，鼓勵學生自學、提前學。每門課程的課程作業(yè)都必須緊密結合目標項目，在每門課程結束之后就必須為項目做一些工作，最終完成項目的所有內容。電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術等課程學習結束，學生必須具備閱讀電路圖、制作電路板的能力；微機原理與接口技術、單片機原理及應用等課程學習結束，學生要具備閱讀器件手冊、電路設計和以C語言為基礎的微處理器程序設計能力；Verilog語言與EDA技術學習結束，使學生具備理解現(xiàn)代硬件數(shù)字電路的軟件化設計方法，掌握當代國際數(shù)字技術設計領域的最新技術。通過上述幾門課程的學習，使學生熟悉閱讀資料、選擇方案、設計電路、編程、電路安裝調試和指標測試、撰寫報告等過程，培養(yǎng)學生的電路設計與綜合應用的能力，提高電路設計水平和實驗技能，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新研究能力。在本科第6學期結束時，每位同學都要完成一個電子系統(tǒng)設計方面的項目，包括產品、技術文檔和產品手冊等。

2.4 立體式考核方式

學生的考核由導師負責，實行課程考核和項目考核結合的方式考評學生項目驅動學習情況。每個子項目結束之后，導師對學生進行綜合評分，包括學習態(tài)度、開發(fā)能力、文檔編制能力、組織協(xié)調能力以及團隊協(xié)作能力等。同時，根據(jù)考核結果進行詳細的分析，了解學生學習的薄弱環(huán)節(jié)，不斷地改進教學方法，因材施教，更好地達到培養(yǎng)目標。另外，還可將全國大學生電子設計競賽選拔工作和該課程的教學考核結合起來，進一步激發(fā)學生的學習和創(chuàng)新熱情。

3 結束語

通過該項目的研究與實施，改進傳統(tǒng)的以學科為基礎的教學方法，以學生為中心，強調小組合作學習和自主學習，注重培養(yǎng)專業(yè)技術應用能力、團隊協(xié)作交流能力、系統(tǒng)工程分析能力和自我提升能力，全面培養(yǎng)學生在科學技術、個人和專業(yè)素質、人際等方面的能力，從而在本科層次培養(yǎng)出具備終生學習能力的高素質電子系統(tǒng)開發(fā)人才，讓我們的學生深入理解電子系統(tǒng)相關理論，扎實掌握電子系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的能力。并且讓我們的每一個學生都帶著自己的作品向工作崗位。

參考文獻：

[1]翟文正.項目驅動法在嵌入式系統(tǒng)實踐教學中的探索[J].臺州學院學報，2012，（6）.

[2]許岳兵，張登玉等.綜合電子系統(tǒng)設計的教學研究與實踐[J].科技創(chuàng)新導報，2012，（21）：158.

[3]王冬艷，鄭驪等.項目驅動教學法進行數(shù)字電子技術實訓改革[J].電氣電子教學學報，2012，34（6）：77-79.

[4]李澤輝.“項目驅動式”教學法的探索與實踐[J].實驗科學與技術，2011，9（2）：133-134.

作者簡介：王耀琦，蘭州交通大學電子與信息工程學院，甘肅蘭州 730070

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1.電子技術課程設計的重點與要求

本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養(yǎng)學生系統(tǒng)設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據(jù)題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹?shù)?、文理通順的實驗報告?/p>

具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統(tǒng)的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設計；掌握電子系統(tǒng)設計的基本方法，了解電子系統(tǒng)設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統(tǒng)的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

2.電子技術課程設計的教學過程

電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數(shù)字電子技術和模擬電子技術。教學環(huán)節(jié)可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環(huán)節(jié)中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。

2.2設計與調試環(huán)節(jié)。

2.2.1前期準備、方案及電路設計。

前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據(jù)技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統(tǒng)結構設計、具體電路設計。學生根據(jù)所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。

2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。

在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。

2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。

撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度?？偨Y報告應包括以下方面：系統(tǒng)任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數(shù)計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等?？偨Y報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結果比較分析；調試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法?？偨Y設計電路的特點和方案的優(yōu)缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統(tǒng)需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現(xiàn)實際操作能力，而且體現(xiàn)獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現(xiàn)象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學精神及創(chuàng)新精神，等等。

3.電子技術課程設計的步驟

在“電子技術基礎”理論課程教學中，通常只介紹單元電路的設計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統(tǒng)的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統(tǒng)設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術的發(fā)展，各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn)，電子系統(tǒng)的設計除了單元電路的設計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設計越來越重要，不過從教學訓練角度出發(fā)，課程設計仍應保留一定的單元電路內容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)字電路設計的方法有所不同（尤其單元電路的設計），但總體電路的設計步驟是基本相同的。電子電路的一般設計方法與步驟包括：總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

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關鍵詞：EDA 數(shù)字系統(tǒng) CPLD VHDL

電子設計的必由之路是數(shù)字化，這已成為共識。在數(shù)字化的道路上，我國的電子技術經歷了一系列重大的變革。從應用小規(guī)模集成電路構成電路系統(tǒng)，到廣泛地應用微控制器或單片機(MCU)，在電子系統(tǒng)設計上發(fā)生了具有里程碑意義的飛躍。電子產品正在以前所未有的速度進行著革新，主要表現(xiàn)在大規(guī)模可編程邏輯器件的廣泛應用。特別在當前，半導體工藝水平已經達到深亞微米，芯片的集成高達到干兆位，時鐘頻率也在向干兆赫茲以上發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)達到每秒幾十億次，未來集成電路技術的發(fā)展趨勢將是SOC(System 0h aCh5p)片上系統(tǒng)。從而實現(xiàn)可編程片上系統(tǒng)芯片CPU(復雜可編程邏輯器件)和5PGA(現(xiàn)場可編程門陣列)必將成為今后電子系統(tǒng)設計的一個發(fā)展方向。所以電子設計技術發(fā)展到今天，又將面臨另一次更大意義的突破，5PGA在EDA(電子設計自動化)基礎上的廣泛應用。

EDA技術的概念: EDA是電子設計自動化(E1echonics Des5p AM·toM60n)的縮寫。由于它是一門剛剛發(fā)展起來的新技術，涉及面廣，內容豐富，理解各異，所以目前尚無一個確切的定義。但從EDA技術的幾個主要方面的內容來看，可以理解為：EDA技術是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具，通過有關的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設計電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術?？梢詫崿F(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯片。EDA技術是伴隨著計算機、集成電路、電子系統(tǒng)的設計發(fā)展起來的，至今已有30多年的歷程。大致可以分為三個發(fā)展階段。20世紀70年代的CAD(計算機輔助設計)階段：這一階段的主要特征是利用計算機輔助進行電路原理圖編輯，PCB布同布線，使得設計師從傳統(tǒng)高度重復繁雜的繪圖勞動中解脫出來。20世紀80年代的QtE(計算機輔助工程設計)階段：這一階段的主要特征是以邏輯摸擬、定時分析、故障仿真、自動布局布線為核心，重點解決電路設計的功能檢測等問題，使設計而能在產品制作之前預知產品的功能與性能。20吐紀如年代是EDA(電子設計自動化)階段：這一階段的主要特征是以高級描述語言，系統(tǒng)級仿真和綜合技術為特點，采用“自頂向下”的設計理念，將設計前期的許多高層次設計由EDA工具來完成。EDA是電子技術設計自動化，也就是能夠幫助人們設計電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產品的各個設計階段發(fā)揮作用，使設計更復雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設計階段，可以使用EDA中的仿真工具論證設計的正確性；在芯片設計階段，可以使用EDA中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖：在電路板設計階段，可以使用EDA中電路板設計工具設計多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現(xiàn)，使復雜數(shù)字系統(tǒng)設計自動化成為可能，只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確，就可以進行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設計與制造。有專家認為，21世紀將是四A技術的高速發(fā)展期，EDA技術將是對21世紀產生重大影響的十大技術之一。

EDA技術的基本特征:EDA代表了當今電子設計技術的最新發(fā)展方向，利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在汁算機上自動處理完成。設計者采用的設計方法是一種高層次的”自頂向下”的全新設計方法，這種設汁方法首先從系統(tǒng)設計人手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯．并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在系統(tǒng)一級進行駛證。然后，用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)絡表，其對應的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或專用集成電路(ASIC)。設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)。由于設計的主要仿真和調試過程是在高層次上完成的，這既有利于早期發(fā)現(xiàn)結構設計上的錯誤，避免設計工作的浪費，又減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設計的一次性成功率。 由于現(xiàn)代電子產品的復雜度和集成度的日益提高，一般分離的中小規(guī)模集成電路組合已不能滿足要求，電路設計逐步地從中小規(guī)模芯片轉為大規(guī)模、超大規(guī)模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可編程朋IC器件已蓬勃發(fā)展起來。在EDA技術中所用的大規(guī)模、超大規(guī)模芯片被稱為可編程ASIC芯片，這些可編程邏輯器件自70年代以來，經歷了CPm、IzPGA 、CPLD、FPGA幾個發(fā)展階段，其中CPm(復雜可編程邏輯器件)／IzPGA(現(xiàn)場可編程邏輯器件)肩高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達200萬門／片以上，它將掩模ASIC集成度高的優(yōu)點和可編程邏輯器件設計生產方便的特點結合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產品開發(fā)，使產品能以最快的速度上市，而當市場擴大時，它可以很容易地轉由掩模ASIC實現(xiàn)，因此開發(fā)風險也大為降低?？梢哉fCPLE)／FPGA器件，已成為現(xiàn)代高層次電子設計方法的實現(xiàn)裁體。硬件描述語言(HDL)是EDA技術的重要組成部分，是EDA設計開發(fā)中的很重要的軟件工具，VHDL即：超高速集成電路硬件描述語言，仍量凡是作為電子設計主流硬件的描述語言。它具有很強的電路描述和建模能力，能從多個層次對數(shù)字系統(tǒng)進行建模和描述，從而大大簡化了硬件設計任務，提高了設計較串和可靠性，用V佃L進行電子系統(tǒng)設計的一個很大的優(yōu)點是設計者可以專心致力于其功能的實現(xiàn)，而不需要對不影響功能的與工藝有關的因素花費過多的時間和精力。例如一個32位的加法器，利用圖形輸入軟件需要輸入500至1刪個門，而利用VHDL語言只需要書寫一行“A＝B十C”即可。使用硬件描述語言(HDL)可以用模擬仿真的方式完成以前必須設計和制作好的樣機上才能進行的電子電路特性的說明和調試。能在系統(tǒng)行為級就發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的錯誤、問題，并加以多次反復修改論證，避免了物理級器件的損傷和多次制作，節(jié)約了時間和開發(fā)成本，縮短了電子系統(tǒng)開發(fā)的周期。將EDA技術與傳統(tǒng)電子設計方法進行比較可以看出，傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設計只能在電路板上進行設計，是一種搭積木式的方式，使復雜電路的設計、調試十分困難；如果某一過程存在錯誤．查找和修改十分不便；對于集成電路設計而言，設計實現(xiàn)過程與具體生產工藝直接相關，因此可移植性差；只有在設計出樣機或生產出芯片后才能進行實泅，因而開發(fā)產品的周期長。而電子EDA技術則有很大不同，采用可編程器件，通過設計芯片來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。采用硬件描述語言作為設計輸入和庫(LibraIy)的引入，由設計者定義器件的內部邏輯和管腳，將原來由電路板設計完成的大部分工作故在芯片的設計中進行。由于管腳定義的靈活性，大大減輕了電路圖設計和電路板設計的工作量和難度，有效增強了設計的靈活性，提高了工作效率。并且可減少芯片的數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高了系統(tǒng)的性能和可靠性。能全方位地利用計算機自動設計、仿真和調試。

硬件描述語言 : 硬件描述語言(HDL)是一種用于進行電子系統(tǒng)硬件設計的計算機高級語言，它采用軟件的設計方法來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結構和連接形式。 硬件描述語言可以在三個層次上進行電路描述，其層次由高到低分為行為級、R，幾級和門電路級。常用硬件描述語言有WDL、Velllq和AHDL語言。WDL語言是一種高級描述語言，適用于行為級和R，幾級的描述；Vedlq語言和ABEL語言屬于一種較低級的描述語言，適用于R，幾級和門電路級的描述?，F(xiàn)在WDL和Velllq作為工業(yè)標準硬件描述語言，已得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領域，它們已成為事實上的通用硬件描述語言，承擔幾乎全部的數(shù)字系統(tǒng)的設計任務。應用Vf進行電子系統(tǒng)設計有以下優(yōu)點：(1)與其他硬件描述語言相比，WDL具有更強的行為描述能力，強大的行為描述能力是避開具體的器件結構，從邏輯行為上描述和設計大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。(2)VHDL具有豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設計早期就能檢查設計系統(tǒng)的功能可行性，并可以隨時對系統(tǒng)進行仿真。(3)Vf語句的行為描述能力和程序結構，決定了它具有支持大規(guī)模設計的分解和對已有設計的再利用功能。(4)用Vf完成的設計，可以利用EDA工具進行邏輯綜合和優(yōu)化，并可根據(jù)不同的目標芯片自動把Vf描述設計轉變成門級網(wǎng)表，這種設計方式極大地減少了電路設計的時間及可能發(fā)生的錯誤，從而降低了開發(fā)成本。(5)Vf0L對設計的描述具有相對獨立性，可以在設計者不僵硬件結構的情況下，也不必管最終設計的目標器件是什么，而進行獨立的設計。(6)由于VI具有類屬描述語句和子程序調用等功能，所以對于已完成的設計，可以在不改變源程序的情況廠，只需改變類屬參量或函數(shù)，就能很容易地改變及計的規(guī)模和結構。

EDA技術的應用:電子EDA技術發(fā)展迅猛，逐漸在教學、科研、產品設計與制造等各方面都發(fā)揮著巨大的作用。在教學方面：幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本原理和基本概念、鱗握用佃L描述系統(tǒng)邏輯的方法、使用扔A工具進行電子電路課程的模擬仿真實驗并在作畢業(yè)設計時從事簡單電子系統(tǒng)的設計，為今后工作打下基礎。具有代表性的是全國每兩年舉辦一次大學生電子設計競賽活動。在科研方面：主要利用電路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)進行電路設計與仿真；利用虛擬儀器進行產品調試；將O)LI)／FPGA器件的開發(fā)應用到儀器設備中。例如在CDMA無線通信系統(tǒng)中，所有移動手機和無線基站都工作在相同的頻譜，為區(qū)別不同的呼叫，每個手機有一個唯一的碼序列，CDMA基站必須能判別這些不同觀點的碼序列才能分辨出不同的傳呼進程；這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸人數(shù)據(jù)流中探調到特定的碼序列；FPGA能提供良好的濾波器設計，而且能完成DSP高級數(shù)據(jù)處理功能，因而FPGA在現(xiàn)代通信領域方面獲得廣泛應用。在產品設計與制造方面：從高性能的微處理器、數(shù)字信號處理器一直到彩電、音響和電子玩具電路等，EDA技術不單是應用于前期的計算機模擬仿真、產品調試，而且也在P哪的制作、電子設備的研制與生產、電路板的焊接、朋比的制作過程等有重要作用?？梢哉f電子EDA技術已經成為電子工業(yè)領域不可缺少的技術支持。

EDA技術發(fā)展趨勢: EDA技術在進入21世紀后，由于更大規(guī)模的FPGA和凹m器件的不斷推出，在仿真和設計兩方面支持標準硬件描述語言的功能強大的EDA軟件不斷更新、增加，使電子EDA技術得到了更大的發(fā)展。電子技術全方位納入EDA領域，EDA使得電子領域各學科的界限更加模糊，更加互為包容，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：使電子設計成果以自主知識產權的方式得以明確表達和確認成為可能；基于EDA工具的ASIC設計標準單元已涵蓋大規(guī)模電子系統(tǒng)及IP核模塊；軟硬件IP核在電子行業(yè)的產業(yè)領域、技術領域和設計應用領域得到進一步確認；SoC高效低成本設計技術的成熟。隨著半導體技術、集成技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，電子系統(tǒng)的設計方法和設計手段都發(fā)生了很大的變化?？梢哉f電子EDA技術是電子設計領域的一場革命。傳統(tǒng)的“固定功能集成塊十連線”的設計方法正逐步地退出歷史舞臺，而基于芯片的設計方法正成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計的主流。作為高等院校有關專業(yè)的學生和廣大的電子工程師了解和攀握這一先進技術是勢在必行，這不僅是提高設計效率的需要，更是時展的需求，只有攀握了EDA技術才有能力參與世界電子工業(yè)市場的競爭，才能生存與發(fā)展。隨著科技的進步，電子產品的更新日新月異，EDA技術作為電子產品開發(fā)研制的源動力，已成為現(xiàn)代電子設計的核心。所以發(fā)展EDA技術將是電子設計領域和電子產業(yè)界的一場重大的技術革命，同時也對電類課程的教學和科研提出了更深更高的要求。特別是EDA技術在我國尚未普及，掌握和普及這一全新的技術，將對我國電子技術的發(fā)展具有深遠的意義。

作為一名電子硬件工程師、大專院校電子類專業(yè)的在校學生或者電子愛好者，必須掌握EIlA技術用于0U)／5PGA的開發(fā)，只有這樣才能乘上現(xiàn)代科技的快車去適應激烈競爭的環(huán)境。在現(xiàn)在和未來，EDA技術主要應用于下面幾個方面：1．高校電子類專業(yè)的實踐教學中，如實驗教學、課程設計、畢業(yè)設計、設計競賽等均可借助凹ID／5PGA器件，既使實驗設備或設計出的電子系統(tǒng)具有高可靠性，又經濟、快速、容易實現(xiàn)、修改便利，同時可大大提高學生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力和計算機應用能力。2．科研和新產品開發(fā)中，0)U)／5PGA可直接應用于小批量產品的芯片或作為大批量產品的芯片前期開發(fā)。傳統(tǒng)機電產品的升級換代和技術改造，0)U)／5PGA的應用可提高傳統(tǒng)產品的性能，縮小體積，提高技術含量和產品的附加值。

參考文獻:

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[2]杜玉遠．EDA設計快速入門圓．電子世界，2004，(1):24

[3] ALTERA公司，DATA BOOK[M].北京:清華大學出版社，1998

[4] ALTERA公司，ADHL語言[M].北京:清華大學出版社，1998

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1.1皮衛(wèi)星可靠性

單粒子效應對衛(wèi)星星上電子設備的影響是皮衛(wèi)星設計必須要面對和解決的另一個重要問題。星上電子設備隨時面臨宇宙射線破壞的威脅,有時單個高能粒子便可導致災難性的后果。有證據(jù)表明:衛(wèi)星或空問飛行器事故中有39%是由電子元器件故障造成的,而各種高能宇宙射線粒子對元器件的福射損傷是造成電子元器件故障的主要原因之一[2]。宇宙射線對電子元器件最常見的影響表現(xiàn)為單粒子翻轉。據(jù)有關資料統(tǒng)計,在1971年至1986年間,國外發(fā)射的39顆同步衛(wèi)星中,由各種原因造成的故障統(tǒng)計共1589次,其中與空間福射環(huán)境有關的故障有112 9次,占故障總數(shù)的71%,由單粒子效應造成的故障有621狀,占空間福射環(huán)境有關故障的55%[9]。國內外在這方面都進行了大量的研究,其中最具代表性的是由英國薩瑞大學利用其設計、制造和運營的UoSat系列小衛(wèi)星。英國薩瑞大學利用其設計、制造和運營的UoSat系列小衛(wèi)星對單粒子翻轉現(xiàn)象進行了研究,試驗涉及的存儲器包括NMOSDRAMs、CMOS SRAM等。實驗結果表明:幾乎所有存儲器對南大西洋異常區(qū)射線中質子都非常敏感;單粒子翻轉率隨著存儲容量增大而增大;所有CMOS SRAM器件上都發(fā)現(xiàn)了多位翻轉,較低密度的CMOS SRAM發(fā)生多位翻轉的幾率相對較高密度的CMOS SRAM更高[3]。表1. 1和表1. 2分別給出了 UoSat-3衛(wèi)星和lJoSat-5衛(wèi)星存儲器在軌單粒子翻轉的情況。

國內利用“實踐四號”和“實踐五號”衛(wèi)星對空間福射單粒子效應做了一些探索?！皩嵺`四號” [4]從2月8日入軌以后1個月內共檢測到132次單粒子翻轉,總翻轉次數(shù)和時間的相對關系如圖1.2所示。從圖1.2的結果可以看出,單粒子翻轉是一個持續(xù)頻繁發(fā)生的事件,翻轉次數(shù)足以對系統(tǒng)運行產生重大的影響?！皩嵺`五號” [5]的系列實驗證明了工業(yè)級和商業(yè)級器件能在空間環(huán)境下可靠運行,但必須經過嚴格而有效的簡選,其檢測到SRAM和DRAM在空間環(huán)境下單粒子翻轉發(fā)生的概率分別約為0. 5-4次/(Mb*天)和0. 2-1次/(Mb*天)。這證明了單粒子翻轉的頻繁性和普遍性,同時表明,經過嚴格的控制和相應的設計,工業(yè)級器件可以在航天上得到應用。

1.2綜合電子系統(tǒng)可靠性

綜合電子系統(tǒng)是以星務計算機為基礎,融合星載其他計算機(如測控與姿軌控計算機等)功能,使用能力較強的商用處理器,通過數(shù)據(jù)總線連接并管控星載電系統(tǒng),將傳統(tǒng)意義上各分系統(tǒng)的任務集中處理,為衛(wèi)星平臺與有效載荷提供可靠的包括測控、數(shù)傳、數(shù)管、姿軌控等在內的廣義數(shù)據(jù)采集、處理與交換服務。采用綜合電子系統(tǒng)技術進行皮衛(wèi)星設計,可大幅度減少電子元器件種類與數(shù)量,從而在滿足需求的同時,降低硬件復雜度,提高系統(tǒng)可靠性f6_7]。如1.1節(jié)所述,綜合電子系統(tǒng)同樣面臨工作環(huán)境復雜和不可維護兩個難題,可靠性無疑是綜合電子系統(tǒng)設計最為關心的指標之一。皮衛(wèi)星大量使用商用器件,經過輝選,目前商用器件完全可以滿足皮衛(wèi)星環(huán)境溫度變化需求;但商用器件不具備抗福射能力,如何通過設計來降低單粒子效應的影響成為綜合電子系統(tǒng)可靠性研究的重要方面。目前應對單粒子效應的設計措施主要有兩種:第一,通過屏蔽減少單粒子效應發(fā)生的概率,但受體積、重量等制約,不能完全消除;第二,通過容錯技術避免或降低單粒子效應對系統(tǒng)的影響。

2基于三模冗余的綜合電子系統(tǒng)方案設計

2.1時鐘同步三模冗余系統(tǒng)的設計要求及其實現(xiàn)

典型三模冗余系統(tǒng)的框架如圖2.1所示,該系統(tǒng)由3個相同的處理器、冗余判定模塊和故障恢復模塊組成。3個相同處理器中運行相同的程序,冗余判定模塊對3個處理器的輸出進行判斷,當其中1個處理器發(fā)生故障,產生錯誤的輸出時,冗余判定模塊可屏蔽該處理器輸出,保證系統(tǒng)給出正確的輸出,從而提高系統(tǒng)可靠性。當某個處理器持續(xù)出現(xiàn)故障時,可以通過故障恢復模塊來對其進行修復,使系統(tǒng)恢復到三摸冗余狀態(tài)。冗余判定模塊要能對3個處理器的輸出進行判定,首先要保證3個處理器運行同步,即在同一時刻3個處理器給出相同程序運行結果,否則冗余判定模塊將給出錯誤判斷。基于時鐘同步的三模冗余系統(tǒng)3個處理器使用相同的時鐘源,并且保持嚴格的同步運行,因此軟件設計中無需作其他的考慮,從而降低軟件的設計要求,增加軟件的通用性。但時鐘同步要求3個處理器使用相同的時鐘源,電路保持硬件高度一致,并且在完成程序加載后3個處理器嚴格同步啟動。這對硬件設計提出了較高的要求。本文在方案設計中,采用3個相同的處理器作為綜合電子系統(tǒng)的運算單元,處理器電路設計完全一致,采用FPGA實現(xiàn)冗余判定模塊,同一個晶振輸出信號經FPG內鎖相環(huán)處理后作為同源時鐘提供給3個處理器使用;在PCB布板時,盡量保證3個處理器均勻分布在FPGA周圍,從FPGA輸出的3根時鐘線走線形狀一致。

3 綜合電子系統(tǒng)調試........... 24

3.1 供電鏈路調試........... 24

3.2 關鍵器件調試........... 25

3.2.1 FPGA 調試........... 25

3.2.2 DSP 調試........... 26

3.3 虛擬DMA調試........... 27IV

3.4 綜合電子系統(tǒng)調試 ...........28

3.4.1 溫度傳感器和RTC芯片調試........... 28

3.4.2 復位芯片調試 ...........28

3. 4. 3 EEPROM 和 NAND FLASH 調試........... 29

3.5 整星聯(lián)合調試........... 29

3.6 小結 ...........33

4 三棋冗余系統(tǒng)時鐘同步研究 ...........34

4.1 時鐘同步試驗設計 ...........34

4.2 時鐘同步試驗及結果........... 36

4.2.1 DSP程序片內運行時鐘同步試驗........... 36

4.2.2 DSP程序片外運行時鐘同步試驗........... 37

4.3 冗余判定模塊的 實驗驗證........... 38 4.4 時鐘不同步原因探究........... 39

4.5 小結...........41

結論

本文對基于時鐘同步的三模冗余系統(tǒng)進行研究,主要取得以下成果:

1、根據(jù)三模冗余系統(tǒng)要求,結合皮衛(wèi)星工程應用需求,完成了高可靠綜合電子系統(tǒng)方案設計及硬件實現(xiàn)。經測試表明設計的綜合電子系統(tǒng)滿足皮衛(wèi)星應用需求。

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關鍵詞：EDA；仿真；電子技術；教學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0068-02

一、引言

電子技術是一門重要的專業(yè)基礎課程，不同于電路分析或電路基礎等，其突出特點是集理論與實踐于一體，是一門既需要理論講解，亦須實際動手操作才能深刻體會的基礎技術課程。在電子技術課程的教學中雖然另開設有實驗課，但也存在諸多問題。其一，實驗課程通常過于集中于有限的幾個環(huán)節(jié)或典型實驗，缺乏普遍性；其二，實驗資源不足，且時間較短，造成只有少數(shù)學生能真正有效地進行動手實踐；其三，實驗的方法與手段，包括實驗環(huán)境，由于各種原因導致其往往與實際情況脫節(jié)。

實際上，在工程實踐中，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的研究，包括大型復雜電子系統(tǒng)在內，幾乎都是采用先進行系統(tǒng)建模與仿真（原理或算法仿真），而后進行綜合設計，最后實現(xiàn)的方法。在設計中，對于每一個子系統(tǒng)或子功能，同樣采取先建模仿真，而后設計，最后實現(xiàn)的方式來進行。有鑒于此，我們在電子技術課程理論教學中，引入EDA（EDA：Electronics design automation）仿真，使得純理論教學不僅更加形象生動，而且體現(xiàn)了課程與實踐的緊密結合。通常，對于電子系統(tǒng)的研究而言，仿真可以描述為對研究的實際物理對象進行數(shù)學建模，用計算機語言將其轉化為一個軟件化系統(tǒng)；并根據(jù)在實際情況下可能產生的輸入條件在計算機中產生對應的輸入信號送入這個軟件化的虛擬系統(tǒng)，再對系統(tǒng)性能進行評估，并據(jù)此完善和修正所建模型的參數(shù)與結構，最終使得系統(tǒng)達到設計要求。不同于一些課堂中所采用的專為教學設計的仿真軟件，為了使學生能夠了解現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計工具與方法，我們選取了當前主流的EDA工具來構建電子仿真系統(tǒng)，以使教學改革更好地與實踐接軌。

具體而言，我們采用Simulink+ISE+ModelSim的組合，并結合MATLAB與HDL搭建仿真系統(tǒng)。使教師能夠在軟件化的虛擬系統(tǒng)中向學生演示與驗證電子系統(tǒng)的功能，以充分發(fā)揮仿真系統(tǒng)高效率、低成本的特點，還能培養(yǎng)學生積極思考、分析問題的能力，增強學習效果。

二、電子技術課程EDA仿真系統(tǒng)

本文所采用的電子技術課程EDA仿真系統(tǒng)由Simulink完成原理與系統(tǒng)級仿真，ISE進行電路設計與綜合優(yōu)化，使用ModelSim來進行功能與時序仿真。

1.Simulink。Simulink是MathWorks公司推出的用于動態(tài)系統(tǒng)的多領域仿真與基于模型的設計工具。通常，Simulink可以作為附加組件集成于MATLAB環(huán)境中，也可以獨立安裝和使用。從1984年推出正式版開始，MATLAB逐步成為當今世界公認的科學工程計算領域最為優(yōu)秀的軟件，給科學研究人員、工程師和學生提供了一個出色的開發(fā)環(huán)境。與MATLAB的緊密結合增強了Simulink的可擴展性和可重復使用性，它可以直接訪問MATLAB所提供的工具箱和用戶自己的代碼來進行算法研究、仿真，進行可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制，以及信號屬性和測試輸入數(shù)據(jù)的定義。Simulink給用戶提供了交互式圖形化工作界面，支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)和離散時間系統(tǒng)，或是二者的混合系統(tǒng)以及多速率（多采樣率）系統(tǒng)?？蓪Ω黝愊到y(tǒng)，包括通信、控制、視頻處理、導航、雷達與圖像處理系統(tǒng)等進行設計、仿真與測試。

2.ISE。ISE是Xilinx公司的FPGA/CPLD開發(fā)軟件，它提供給用戶一個集成綜合化的開發(fā)環(huán)境。ISE集成了眾多著名的FPGA/CPLD設計工具，其采用增量設計流程，支持HDL、原理圖與IP核等多種輸入方式，提高了設計效率與質量。同時，ISE還推出了結構設計向導，能方便地定制數(shù)字時鐘管理單元和高速I/O口。對于在電子技術課程中的仿真，ISE中集成的HDL Bencher能夠使師生根據(jù)輸入條件方便地生成測試文件；對于時序邏輯電路，其集成的StateCAD可以根據(jù)從圖形界面輸入狀態(tài)轉移圖而自動生成對應的代碼，從而高效地實現(xiàn)對狀態(tài)機的設計。此外，對第三方設計、綜合與驗證軟件的支持越來越完善，擴展和豐富了其應用性。

3.ModelSim。ModelSim是由Model Technology公司開發(fā)的電子設計領域最受歡迎的仿真工具之一，其突出特點是其仿真速度快，仿真精度高。ModelSim支持VHDL、Verilog HDL以及二者的混合編程仿真，給用戶提供了最大程度的便利性，它同時也是工業(yè)設計領域最通用的仿真器之一。ModelSim集成了性能分析、波形比較、數(shù)據(jù)流跟蹤以及信號和變量顯示等眾多調試功能，支持行為級與寄存器級描述。

4.仿真系統(tǒng)結構。采用Simulink+ISE+ModelSim方式構建的電子技術課程EDA仿真系統(tǒng)結構如圖1所示。

由圖1可見，該仿真系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)/算法級仿真子系統(tǒng)與電路/寄存器級仿真子系統(tǒng)兩大部分。其中，系統(tǒng)/算法級仿真子系統(tǒng)主要借助Simulink平臺實現(xiàn)，其中包含了采用M文件所建立的各類功能模塊，通過S函數(shù)規(guī)則與Simulink接口。這一子系統(tǒng)完成系統(tǒng)與算法級仿真，主要用于向學生展示較復雜的大型電子系統(tǒng)設計與分析方法或過程。而其中的電路/寄存器級仿真子系統(tǒng)是依靠ISE與ModelSim建立的。依靠平臺提供的原理圖、HDL、IP核或狀態(tài)機輸入方式完成電路并輸出仿真結果，主要用于對各種基本電路、門電路、組合邏輯與時序邏輯電路的教學，以及各類典型電路的功能與性能綜合演示，引導學生深入理解理論教學內容。此外，系統(tǒng)還包括了人機接口，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制及電路、激勵模塊的隨時更新與修正。同時，通過從系統(tǒng)/算法級仿真到電路/寄存器級仿真，并接合人機接口對設計流程的控制這樣一個完整的設計過程，可以使學生對實際設計流程有更切實的了解和體會，有利于以后的學習和實際工作。

三、結論

在電子技術理論教學中引入EDA仿真工具，使學生通過直觀且易學易用的方式進行學習，并且親自動手進行電路、寄存器或算法級的系統(tǒng)搭建，模塊更新等實驗，能夠極大地激發(fā)學生的學習能動性和創(chuàng)造力，提高學習效率。同時，由于采用的是當下主流的仿真工具平臺，能夠使學生在學習的同時，接觸到實際的開發(fā)應用環(huán)境，為今后的進一步深造和工作打下堅實的基礎，達到學習與實際緊密結合的目的。

參考文獻：

[1]田建艷，夏路易.EDA支持下的電子技術教學實踐[J].教育理論與實踐，2005，（6）：54-55.