時間：2023-03-24 15:49:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇硬件設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：VoIPPCIFXS路由器語音壓縮
1VoIP在路由器中的應用
近年來，VoIP（VoiceoverInternetProtocol）給通信市場帶來了強大的沖擊。IP語音業務推出后，由于其在通話費用上比傳統電話具有突出的優勢，因而受到了廣泛歡迎。VoIP技術在路由器中應用，可以大大節省有多個部門在不同地方辦公的企業或機構的電話費用。圖1為一個VoIP路由器在公安分局與派出所間應用的方案。
派出所網點的路由器DCR－2501V和DCR－2509V使用FR（幀中繼）或DDN線路同分局的DCR－3660實現互連，各網點的計算機可通過路由器連接分局的局域網或Internet，實現數據通信；同時，DCR－2501V或DCR－2509V通過FXS語音端口連接普通電話機，分局路由器通過E＆M接口和PBX連接，這樣既可以實現內部各部門間的數據通信，同時還可進行零費用的語音通話。
VoIP在費用上呈現巨大優勢的原因在于其利用了計算機通訊的分組化、數字化傳輸技術，先對語音數據按照一定的語音壓縮標準進行壓縮編碼處理，然后把這些數據按IP相關協議打包，再將數據包通過IP網絡傳輸到接收端，接收端將這些以不同順序到達的數據包按其本身順序串起來，并經過解碼解壓恢復出原來的語音信號。與傳統的語音業務相比，VoIP在時間延遲、話音質量等方面存在缺陷。可以采用一些先進的協議如資源預留協議（RSVP）和不同類型服務（Diffserv）等方案來盡可能的優化語音數據包的傳輸，以減少傳輸延遲和擁塞。
目前，VoIP的標準主要有國際電信聯盟技術部（ITU－T）建議的H．323系統和IETF建議的會話發起協議（SessionInitiationProtocol，SIP）系統兩種。前者主要在電信網絡上實現多媒體業務制訂，技術已趨成熟。后者基于動態的Internet模式建網，是基于軟交換技術的面向網絡會議和電話的簡單信令協議。在我國，主要選用H．323技術標準來實現VoIP，在H．323系列標準中，音頻壓縮編碼標準有G．711、G．722、G．723和G729等。
本文將介紹一種已經應用于路由器產品中的VoIP語音卡的硬件設計和工作原理。
2VoIP語音卡硬件結構
該語音卡基于AudioCodes公司的VoPP（VoiceOverPacketProcessor，即語音包處理器）AC48302設計，采用PCI接口界面，可提供兩個FXS（ForeignExchangeStation）語音／傳真接口，可以方便靈活地應用于本公司開發的系列路由器中，實現VoIP功能。其硬件結構框圖如圖2所示，以下介紹各部分硬件的原理和作用。
2．1PCI接口
路由器主板與語音卡之間通過PCI總線連接，便于通用。采用了PCI接口芯片PLX9030實現語音卡本地總線（HPI）與PCI總線之間的轉換。由于語音卡上數據流量不大，不需要利用如DMA方式主動向路由器主板上的Memory空間傳遞數據。因此，語音卡工作于PCI的從模式方式，AC48302通過中斷方式接收或發送語音數據，PCI總線的數據寬度和速度為32位／33MHz。
2．2CPLD部分
AC48302采用8位并行的主處理器接口HPI與外部CPU（即路由器CPU）進行數據交換。在本設計中，HPI接口與PLX9030的本地總線接口時序稍有差別，經過CPLD進行調整。另外，路由器CPU還可通過CPLD控制CODEC和SLIC芯片。
2．3AC48302芯片
AC48302是AudioCodes公司推出的一款低功耗、低價格的雙通道語音包處理器，其內部集成了一個DSP內核。該芯片的主要特性如下：
·支持兩個通道的語音壓縮編碼，語音壓縮標準包括G．729A、G．723．1、G．727、G．726、G．711。
·兼容T．38或FRF．11傳真中繼（2．4～14．4kbps）。
·呼叫ID產生和檢測，呼叫進程和用戶定義語音的檢測和產生。
·兼容G．168的25ms回聲消除。
·高性能的有效語音檢測（VAD）和舒適噪聲產生（CNG）。
·DTMF檢測和產生。
·A律／μ律可選的Codec接口，具有輸入輸出增益控制。
·PCMHighway接口。
·并行的主處理器接口（HPI）。
AC48302各部分硬件接口如圖3所示。
圖4AC48302HPI存儲器的映射關系
2．3．1語音接口（VoiceInterface）
語音接口提供未壓縮的語音、傳真數據的輸入輸出通道。語音接口對外提供四根信號線構成PCM總線，直接連接外部CODEC芯片的PCMHighway。這四根信號線為PCMIN、PCMOUT、PCMCLK、PCMFS。PCMIN輸入從CODEC送來的PCM信號，AC48302內部的DSP按照相應標準（如G．729）壓縮后從HPI給路由器CPU轉發。PCMOUT則相反，AC48302將路由器CPU送來的語音數據按照合適的標準解壓縮，然后從PCMOUT口送到外部CODEC，CODEC經過數／模轉換后恢復成語音信號?熏通過用戶接口送給用戶端。PCMCLK提供2．048MHz的比特同步時鐘，而PCMFS提供8kHz的幀同步時鐘。
2．3．2HPI接口
在本設計中，路由器CPU與AC48302通過HPI口進行通信。路由器CPU和DSP通過AC48302的片內共享的雙口存儲器實現數據交互。片內共享存儲器的映射關系見圖4。
HPI接口包括1根8位數據總線和幾根控制總線。路由器CPU通過三個寄存器（HPIC、HPIA和HPID）控制AC48302及訪問片內存儲空間。HPIC為控制寄存器，用來選擇AC48302的高低字節順序、產生和接收中斷。HPIA為地址寄存器，用來尋址片內的2K存儲空間。HPID為數據寄存器，用來緩存每次讀寫的兩個字節數據，外部CPU可以單個Word或塊數據方式訪問HPID，當以塊數據方式訪問時，HPIA寄存器自動累加，這樣可以減少外部CPU寫HPIA寄存器的開銷。AC48302的內部寄存器和存儲器為16位寬度，因此外部CPU每次訪問AC48302必須以兩個字節為基本單位，信號線HI／LO用來選擇高低字節，信號HRS1、HRS0指示當前訪問的是哪個寄存器。
除了以上兩個重要的接口外，AC48302內部還包含一個PCM時鐘發生器、一個用于測試的JTAG接口以及一個用于訪問外部SRAM及處理信道輔助信令的Memory＆I／O接口。
2．4CODEC接口芯片
CODEC芯片負責對DSP解壓縮后送來的PCM數據進行解碼，并將濾波后的模擬語音信號送到用戶線接口芯片SLIC，SLIC對其進行2－4線轉換后送給用戶端；同時，CODEC還負責將SLIC送來的模擬語音信號進行PCM編碼，然后送到DSP芯片進行壓縮處理。
本設計中，CODEC芯片采用IDT公司的4通道PCM編解碼芯片IDT821034。該芯片具有可編程增益設置、主時鐘可選（2．048MHz、4．096MHz和8．192MHz）、最大可支持128個可編程時隙、A律／μ律可選、內置數字濾波器、串行控制接口、低功耗等特點。本設計中選用主時鐘為2．048MHz（E1幀模式），可劃分為32個相等的時隙（Slot0～Slot31），4個通道的接收和發送時隙可通過向串行控制口寫入控制字進行動態選擇。各時隙的位置都以8kHz的幀同步時鐘信號為參考，在IDT821034中，時隙0相對幀同步脈沖的位置有延遲模式和非延遲模式（圖6即為非延遲模式）。
PCM主時鐘（BCLK）、幀同步時鐘（FS）、接收數據（DR）和發送數據（DX）一起構成PCMHighway信號，與AC48302進行連接。BCLK與FS分別對應AC48302的PCMCLK和PCMFS，這兩個時鐘信號都由AC48302產生；DR和DX分別對應AC48302的PCMOUT和PCMIN。PCMHighway信號時序以及時隙與幀同步信號的關系分別如圖5、圖6所示。為了CODEC與DSP芯片間正確收發數據，一般選擇CODEC芯片在BCLK的上升沿發送數據DX，下降沿采樣數據DR，而在另一端的AC48302，則在時鐘下降沿采樣PCMIN，上升沿發送PCMOUT。
2．5用戶線接口（SLIC）芯片
設計中為了使語音卡能夠提供FXS接口功能，采用了愛立信公司的新型SLIC芯片PBL83710連接用戶接口。在該芯片內部能夠產生高電壓鈴流信號及提供自動電池饋電切換，具有環流振鈴和地鍵檢測功能及2－4線轉換功能。該芯片將許多傳統的振鈴繼電器、鈴流發生器等器件集成在一個片內，節省了印制板空間和成本。
3VoIP語音卡硬件驅動流程
硬件驅動程序主要完成以下功能：
（1）初始化PLX9030芯片，配置相關寄存器，選擇本地總線工作方式。
（2）初始化AC48302芯片，啟動AC48302內部的DSP內核到正常工作狀態。AC48302的啟動步驟按順序分為以下幾步：核代碼（Kernel）下載；程序代碼（Program）下載；初始化模式；啟動運行。
Abstract: Science and technology subject have many practice links. Graduation thesis and design have hardware requirements. While for newly established local universities' all aspects shortcomings. The quality of graduation thesis anddesign of science and engineering student is low. It is point out that fast and effective way to improve the quality is to do soft environment construction such as perfectingthe system and doing well the topic selection,enhancing professional development and teaching reform,do the existing contingent of teachers and guidance modes. It was hoped that this paper can give the reference to the university and other universities to improve science and engineering thesis (design)quality.
關鍵詞： 新建地方本科院校；理工科畢業論文（設計）；措施；軟環境
Key words: new local colleges；science thesis (design)；measures；soft environment
中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）15-0195-02
1新建地方本科院校的特點
新建地方本科院校多為專升本的院校[1]，其基本上本專科教育并存，多數以專科教育為主，定位是培養大量下得去、 留得住、 用得上，富有實干精神和開拓能力的高級應用型人才。它通過升本的機遇大量引進優秀人才，加強實驗室建設，使學校科研工作得以快速發展。其功能和以往相比，除了教學以外，加大了科研和社會服務功能，即立足于地方和區域經濟發展，在為地方培養人才的同時，利用自身在科研上的優勢，通過參與社會經濟技術活動，推動科技進步，促進經濟發展[2]。隨著地方經濟的快速發展和擴張，它們已成為中小型企業發展的人才庫和技術革新的思想庫[3]。
2理工科畢業論文（設計）存在的問題
本科畢業論文工作是大學本科教學計劃中的重要實踐環節，是培養學生綜合運用所學基礎知識和基本技能進行科研工作的初步訓練，是培養和提高學生分析和解決問題的能力，實現教學、科研和生產實踐相結合的重要途徑，是本科生畢業和授予學士學位的必要條件[4]。而理工科類專業主要培養科學型、技術型和應用型人才，其實踐環節多，畢業論文多有硬件要求。新建本科院校因地理位置的制約，在生源質量、經驗交流等方面處于劣勢，學生綜合素質偏低。再加上歷史原因，和老牌本科院校相比難免存在諸多不足，主要體現在教學條件有限、師資力量缺乏、學生重視不夠和管理制度不健全，教學計劃不完善，就業與考研復試沖擊，學生普遍存在論文基本攻薄弱等因素[5-8]，這些不僅制約著新建本科院校的發展，而且還影響著人才培養的質量，最直接的影響就是畢業論文(設計)質量不高。
3提高畢業論文的措施
硬件的改善是一個長期而復雜的過程，而要解決當前的困難，更有效的方法是做好軟件建設。
3.1 加強動員，完善制度，提高學生的認識和論文效率加強動員，提高學生的認識。讓學生知道撰寫畢業論文是人才培養中十分重要的環節，是本科階段必須完成的一門必修課，是與畢業直接關聯，獲得學位、求職或繼續深造的先決條件；讓他們明確撰寫論文不是一蹴而就的事情，是一個人才培養過程，是科研能力、理論聯系實際能力、文獻資料查閱能力等的形成和提高過程。學校和系部統一思想，對不合格的論文決不手軟，只有確定了明確的標準并能夠得到嚴格的執行，才能夠使學生打消僥幸心理，有壓力去完成。學生重視，基本功扎實，可以提高實驗（設計）數據的準確性，進而提高論文寫作質量，減輕老師指導的難度。
3.2 通過合適的選題來彌補硬件的不足優化選題是提高畢業論文質量的重要前提和基礎。新建地方本科院校要提高畢業論文質量除了在選題方面嚴把質量關，做到難易適宜外，還可以通過合適的選題來彌補硬件的不足。
3.2.1 與地方企業聯合，利用企業的經濟優勢共同研究和開發科研課題，為學生畢業論文提供素材。論文（設計）命題一直或部分時間到科研合作單位、實習單位或有工作意向的單位進行，完成后由學校進行考核。這種方式能夠讓學生自行在企業中得到鍛煉，尋找解決實際問題的方法和途徑，避免從書本到書本的紙上談兵，讓學生在社會的大課堂中通過畢業論文的訓練得到鍛煉，學到實際本領，提高創新能力，同時也解決學生在就業和學習方面的矛盾沖突。
3.2.2 加強與資深的科研院所合作，實現兩類院所師生的“雙贏”。很多資深的科研院所高級職稱和博士較多、科研力量雄厚，儀器設備先進而充足，很多對新升本科院校來講很難申報的前沿課題，但對省重點高校或更高層次的高校老師手中往往有兩個或更多的項目卻課題組人手不夠，這正是新升本科院校的缺口。因此可以通過不同渠道，加強與這些高校或研究所聯系，利用他們的課題和資源優勢解決自己課題方向老套、脫離實際、儀器設備不足等問題，為新升本科院校畢業論文和科研工作的開展注入一定的活力，讓更多學生有進行科研工作同時完成畢業論文的機會，實現兩類院校師生的“雙贏”。
3.2.3 做設計類課題。現在的大學生，有相當一部分有個人電腦，可選擇應用計算機進行畢業設計。調查發現歷屆理工科畢業生，無論是在工廠從事技術開發、生產管理，在公司從事經營貿易，還是在政府機關就職，幾乎都需要使用計算機。作為培養掌握最新科技人才的高等院校，當然應該順應這個潮流。
3.2.4 選題時間提前、內容放開，學生有充裕的時間完成論文（設計）。一方面可以鼓勵教師讓學生參與到自己或學校立項的科研課題或實驗室建設課題中。一方面畢業論文（設計）與貫穿于整個本科教育過程結合起來。學生在學習專業知識的過程中對某一問題的質疑、改進或推廣，只要能夠體現學生科研能力，都可以作為畢業論文（設計）選題。教學實踐中的綜合性或創新型實驗，只要能夠體現水平的，也可以作為畢業論文（設計）選題。教師可以不定期的向學生提供畢業論文（設計）選題，與大學生科技創新活動結合，鼓勵學生自己選題,利用興趣這一強大動力提高論文質量。
3.3 加強專業建設和教學改革調整教學計劃，合理安排時間，處理好實習、考研、就業與論文寫作之間的沖突，同時通過課程建設和教學改革讓學生提前做好準備，提高基本功。狠抓教學質量，使學生牢固掌握專業基礎理論、基本知識和基本技能，做好專業知識與技能的準備。開設專業文獻檢索、科研方法與論文寫作訓練方面的課程，使其掌握一定的科研方法。提高外語與計算機水平，對于論文有關文獻的查閱以及日后論文的撰寫、排版、定稿都大有幫助。改革實踐教學，強化綜合實踐能力培養，構建由簡單到綜合，由單一到復雜，循序漸進的系列化實踐教學體系。在日常教學過程中老師適當引導學生精讀一定數量的范文，從內容到形式，反復揣摩，以便能夠有效地借鑒它、模擬它。同時，老師可每學期給學生布置一兩個與其專業相關的寫作任務，學生可以根據老師的評語有針性的攻克自己寫作的弱點，爭取每寫一次論文就能進步一點。課程實習、學年實習和畢業實習都有總結報告和社會實踐報告，這些寫作都可以較早地培養學生的論文意識，對于畢業論文的寫作有著素材儲備、技能準備等多方面的作用。
3.4 加強教師隊伍建設和指導模式改革
3.4.1 現有教師隊伍的建設加強指導老師科研能力培養，鼓勵其勇挑科研重擔，提高科研能力和學術水平，為提高論文（設計）質量提供有效的保障。通過參加社會實踐、指導學生實習、參與工程項目設計等，組織指導教師尤其是青年教師深入生產和工程實際，在實踐中總結和積累經驗，為指導論文（設計）奠定良好的基礎。在指導工作中要特別注意加強指導教師的師德修養，提高政治思想素質。可適度聘請外校教師或企業高工參與到論文指導中來。
3.4.2 論文指導模式改革首先可采用教師團隊指導方式，即以教學科研經驗豐富的教師為組長，在充分考慮老師的專業特長與教齡基礎上，組建畢業論文指導團隊，對學生進行指導，這種方式將發揮教師在各個領域的知識優勢和結構，有利于培養學生更全面的掌握解決工程實際問題的能力和團隊協作精神，可以較好的完成論文指導任務，同時也培養了青年教師論文指導能力和解決工程實際問題的能力，提高青年教師的業務水平。其次可采用雙導師制。對于校內課題，青年教師可以作為副導師、高職稱教師的助手身份參與指導論文。因為教授經驗豐富，但是指導學生時間相對較少，而青年教師精力充足，時間多，但是科研能力相對薄弱，需要不斷提高。每個學生都配有導師和副導師，可以發揮他們各自的優勢，取長補短。這種聯合指導方式，真正體現了教授“傳、幫、帶”的學科帶頭作用，加速了具有知識創新和科研攻堅能力的學術人才的形成，青年教師的科研能力將大大提高，為創新人才的培養打下堅實的基礎。課題來自企業的采用校企雙導師指導制，這樣做可以將學校的理論知識更好地與企業的生產實踐有機的結合起來，更有利于學生盡快的融入企業文化。
綜上所述，新建地方本科院校，硬件的改善是一個長期而復雜的過程，要提高理工科畢業論文（設計）質量可以從完善制度，合理選題，做好專業建設和教學改革及現有教師隊伍建設和指導模式改革等軟件建設著手。
參考文獻：
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[關鍵詞]測控技術與儀器 畢業設計 創新人才培養
一、測控技術與儀器專業創新型人才培養目標
隨著信息技術的飛速發展，儀器儀表的內涵發生了很大改變，無論其自身結構還是功能用途都體現出綜合化、系統化特征，微型化、集成化、遠程化和虛擬化成為以計算機為核心的現代測控技術的一個發展趨勢。
南京郵電大學測控技術與儀器專業始建于1977年，專業名初始設立為電信儀表，1978年更名為電子測量與儀器專業，1999年根據教指委指導意見，更名為測控技術與儀器專業。我們根據社會、經濟發展和創新型國家建設目標對人才培養培養提出的要求，按照南京郵電大學提出的“將學校建設成特色鮮明，在信息科學和技術領域國內一流、國際有影響的教學研究型大學”的建設目標，在對比研究國內外一流大學“測控技術與儀器”專業建設的特點和經驗的基礎上，將人才培養目標定位在培養“高層次、復合型、創新性、多樣化”的創新人才，培養學生德、智、體、美全面發展，知識、能力相互協調，具有較好的人文社會科學背景、扎實的自然科學基礎、知識面廣、較強的實踐能力與創新意識，掌握檢測與過程控制及相關學科領域的基礎知識和基本技能，具備以電子信息技術及計算機應用技術為基礎，從事儀器與測控系統設計等方面的專業能力，為國民經濟、國防建設、教育科研等部門服務的應用型高級工程技術人才[1]。
南京郵電大學測控技術與儀器專業具有合理健全的師資隊伍，一直致力于教學、科研綜合實力的提高，不斷更新教學硬件，完善實驗教學環境。長期以來，本專業立足于自身特點，依托南京郵電大學通信與信息學科平臺，經過30多年的發展，已經發展成為具有信息、通信與網絡特點的測控技術與儀器特色學科專業，并已成為江蘇省品牌專業，經過品牌專業建設，已經形成“網絡測控技術”、“智能儀器儀表與自動化裝置”與“網絡機器人”等專業特色。
二、測控技術與儀器專業本科畢業設計的特點及存在的問題
本科畢業設計是本科學習階段的總結， 既是培訓體系中重要的一環， 又是對培訓體系效果的檢驗。根據測控技術與儀器專業創新型人才培養目標，其教育學生的最終任務是使學生成為合格的工程技術人才，使學生畢業后具有解決實際工程問題、設計研發新產品的能力。鑒于該專業的上述培養目標和任務，其本科畢業設計有如下主要特點：
（1）培養學生綜合運用知識的能力
測控技術與儀器專業本科畢業設計同其它專業畢業設計一樣，作為本科教學中的最后一個環節，不能局限于某一門或某幾門專業課程，它是對以前所學知識的綜合應用，其涉及到的知識涵蓋了本科階段所學習的通識教育、專業教育、綜合教育等。對該專業的學生來說，要做好畢設課題，學生必須熟練掌握電子電路、傳感器、嵌入式系統、光學、機械等方面的知識，并具有靈活運用上述專業知識的能力[2][3]。
（2）強化學生動手實踐的能力
測控技術與儀器專業是一門對學生動手實踐能力有較高要求的專業，特別是隨著電子信息技術的發展，該專業不僅要求學生具有扎實的理論基礎知識，還需具備較強的動手解決實際問題的能力。該專業對學生動手實踐能力的培養貫穿于整個本科階段學習的各個環節，包括工科基礎實踐能力、學科基礎實踐能力、專業基礎實踐能力和專業工程實踐能力等[2]。畢業設計作為學生在校期間最后一個重要的綜合性實踐教學環節，特別是對于測控技術與儀器專業的學生來講，其畢業設計的課題大多為硬件和軟件相結合的項目，同日常生活實踐結合較為緊密，在完成畢設課題的過程中，需要學生進行硬件制作、軟件編程和軟硬件聯調，因此，學生的動手實踐能力可在畢業設計完成的過程中得到進一步地強化和提高。
（3）培養學生創新應用的能力
創新技能是反映創新主題行為技巧的動作能力，主要包括對創新主題的信息加工能力、動手和操作能力、創新成果的表達能力以及物化能力等[4]。它是創新思想獲得表現的載體，因而是創新人才培養的關鍵，亦是我國高等教育的根本任務和靈魂。測控技術與儀器專業本科畢業設計除了培養學生綜合運用知識和動手實踐能力外，最重要的一點就是培養學生的創新應用技能。特別是在當今競爭日益激烈的社會，用人單位對畢業生獨立工作和創新能力的要求日益增強的形式下，非常有必要通過最后的實踐環節加強學生科技創新能力的培養，進一步完善學生的知識結構和素質結構，以適應社會發展的需要[4]。
根據測控技術與儀器專業創新型人才培養目標以及該專業本科畢業設計的主要特點，剖析我校測控技術與儀器專業本科畢業設計實際，仍存在以下主要問題：
① 學生對本科畢業設計認識和重視程度不夠。盡管學校對教育部的文件和學校制定的管理文件進行宣傳，但受各種因素的影響和制約，學生對于本科畢業設計的重要性和目的沒有明確的認識，致使一部分學生對于本科畢業設計的完成流于形式，沒有深入研究和認真對待。
② 畢業設計過程中學生對課題資料分析不夠仔細深入，其工科基礎實踐能力、學科基礎實踐能力、專業基礎實踐能力和專業工程實踐能力等有待進一步提高。
③ 受畢業設計指導教師隊伍規模、畢業設計實驗設備、經費和管理評價機制等多方面因素的影響，學生畢業設計題目過于陳舊，重復率較高，嚴重影響到學生創新實踐能力的提高。
三、改革實踐與探索
為提高我校測控技術與儀器專業本科畢業生的創新實踐能力，近年來，我們以測控技術與儀器專業江蘇省高等學校品牌專業建設點建設為契機，針對測控技術與儀器專業本科畢業設計過程中存在的問題，從畢業設計選題和方案制定、畢業設計過程指導和監督、論文答辯和質量評價體系等方面進行了一系列的改革和探索：
（1）在畢業設計選題和方案制定方面，主要從兩個方面展開。
首先，在本專業學生進入本科畢業設計階段之前，加強對學生創新性和實踐性的培養，積極鼓勵學有余力的學生參加課外創新實踐活動和教師科研項目，指派優秀教師指導學生開展實踐和創新活動，對于具有一定創新性和實踐性的項目和學生給予資助；此外，經過創新實踐項目鍛煉和培訓，積極鼓勵學生參加國際、國家和省各類科技競賽。對已經成功申請到國家或省級課外實踐創新的項目，可考慮直接作為學生本科畢業設計項目，并進行滾動資助。
其次，對指導教師給出的本科畢設課題進行查新，確保教師給出的畢設課題具有一定創新型和實踐性，對于那些陳舊、創新性和實踐性結合不緊密的課題一律不予立項。初步篩選完指導教師給出的畢設課題之后，由系所相關部門對擬立項的本專業畢設課題及其任務書進行匯總并制定測控技術與儀器專業本科畢業設計課題選題指南，應在指南中明確課題的軟、硬件性質及對選題學生的基本軟、硬件素質要求。學生應根據選題指南選擇適合自身特點的畢設題目，并就課題研究目標、研究內容和研究方案進行一定時間的前期準備；在畢業設計正式開始前，應進行本專業學生的畢設開題答辯工作，對畢設過程中可能出現和應注意的問題提出進一步的要求，力爭做到畢設立題科學新穎、避免重題、學生選題恰當，擬定方案切實可行，努力實現指導教師和學生之間雙贏。
（2）在畢業設計過程指導和監督方面，首先，加強科研畢設，培養學生自主學習和創新實踐能力。為加強和培養學生的自主學習和創興能力，亦為加強對學生畢設過程的指導和監督，積極鼓勵指導教師把學生的畢業設計實踐同自己的科學研究結合起來。在進行畢業設計過程中，讓學生參加一些與自己畢設題目相關的課題團隊的科研工作，使其接受創實踐新意識的熏陶和激勵，這樣既可以使學生學到必要的科研方法，培養學生主動學習、科學思考問題、勇于實踐、勇于創新的能力，還可以加強對學生畢設過程的指導和監督，對于畢設過程中出現的問題能得到及時有效地處理。
其次，鼓勵團隊畢業設計，在充分利用現有的專業實驗室和創新實踐基地的基礎上，合理增加硬件實驗設備和經費，培養學生動手實踐能力和團隊協作精神。測控技術與儀器專業本科畢業設計對學生的軟件設計、硬件實踐能力都有較高的要求，鑒于該專業的專業實踐特點，在畢設過程中鼓勵學生進行團隊畢業設計，團隊成員至少3人以上，這樣指導教師可以根據項目要求將課題劃分成不同的子課題，團隊內不同學生根據子課題功能要求分別進行相應模塊的軟、硬件設計。這種團隊畢業設計的做法，不僅可以更好地培養學生的創新動手實踐能力，還有助于培養學生的團隊協作精神，團隊內成員為完成總的畢設任務，按各自分工的不同，彼此之間可以相互協商和幫助。此外，通過團隊畢業設計，實驗室設備、經費及其它的資源可以更為有效地整合和利用。
（3）在論文答辯和質量評價體系方面，進一步健全畢業設計（ 論文） 質量監督機制和質量評價體系。建立規范的畢業設計（ 論文） 組織管理和操作程序，規范畢業設計論文選題、開題、中期檢查、論文撰寫、指導教師評閱和畢業答辯等組織程序和進度管理。建立以檢查和評優為動力的質量監控機制， 根據畢業設計（ 論文） 進程進行階段性檢查，研究制定質量標準，實施質量控制；對于階段性檢查不合格的學生，給出相應的管理辦法；建立科學的畢業設計（ 論文） 考核辦法，制訂畢業設計（ 論文） 成績評定標準，從論文質量、平時表現和答辯成績等方面進行全面考核。在論文答辯方面，實行三級管理，具體分為：非團隊畢業設計的學生參與系所組織的論文答辯；團隊畢業設計的學生直接參與學院組織的論文答辯；對于參加系所和學院論文答辯且成績為優秀的學生，進一步推薦至學校，參加由學校組織的論文答辯。
四、結束語
本科畢業設計是學生本科學習過程的重要階段，是對本科階段所學知識的綜合運用和提高。論文根據測控技術及儀器專業創新實踐型人才培養目標及該專業本科畢業設計的主要特點， 針對南京郵電大學測控技術與儀器專業本科畢業設計實踐過程中存在的問題進行了一系列改革和探索，實踐證明上述改革措施在一定程度上提高了學生的創新實踐能力。
基金項目：南京郵電大學教改項目（JG00511J80，JG00511J79，JG00511J78），江蘇省研究生雙語授課教學試點項目，南京郵電大學通達學院教改項目（TD00511JG11）
[參考文獻]
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【關鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5
1 引言
由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測環境溫度時，傳統的單一測點測量溫度的方法并不能夠準確說明實際的溫度信息。在同一環境中，對多點進行溫度測量，能夠有效解決這一問題，使得溫度測量更加準確。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20[1]。
本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。
2 系統方案
無線數據傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點對點、點對多點以及多點對多點。本論文所設計的系統由主控芯片51單片機、主接收器以及多個測量終端組成。每個測量終端都是通過無線傳輸模塊nrf9e5傳遞數據，進而形成無線傳輸的溫度采集系統。系統框圖如圖1所示。
將相應的溫度傳感器分布在所要測量環境的不同位置，就能夠精確評估環境溫度。然后再將這些測量得到的溫度經過無線通信模塊發送到主控芯片上，主控芯片對數據進行處理和顯示。
3 硬件電路設計
3.1 無線數據傳輸模塊
nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數據交換是通過串口來進行的。
nrf9e5和其他模塊通信主要是通過自身內部的并行口和內部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發器在與微控制器進行數據交換的過程中，主要是通過片內的spi和并行口。在要傳輸通信的數據準備好之后，就能夠產生中斷，供微控制器使用。
3.2 溫度測量電路
溫度檢測的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號線與單片機進行連接。該測溫傳感器能夠測量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時分辨率能夠達到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。
3.3 主控芯片
本論文設計的數據采集器使用的主控芯片是at89s52單片機。msc-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的at89s52單片機就是基于這款單片機的。msc-51單片機的基本架構被atmel公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場。
下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。這款單片機具有最大能夠支持的64k外部存儲擴展，同時還具有8k字節的flash空間。該單片機具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5v。
4 軟件設計
4.1 通信協議
本系統為單點對多點的無線通信，主接收器在可靠通信范圍內分別與每個數據終端通信。主接收器與每個數據終端都有一個唯一的地址，因此在通信過程中必須明確接收方的地址。系統通信協議定制如表1所示。
4.2 溫度測量程序
本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進行一根數據線連接，就能夠同時實現數據和時鐘信號的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時序必須具有嚴格的要求。在出廠之前，每個器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個編碼地址序列是唯一的，我們可以通過這個編碼地址序列來進行多
點的組網。但是本論文所設計的溫度采集系統，在每一個結點只是用一個溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。
5 總結
在實際的溫度測量過程中，測量單點的溫度往往并不能夠準確反映實際溫度信息，需要對同一環境進行多次測量，同時要對多個溫度節點進行測量。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。
參考文獻
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關鍵詞：畢業設計；過程控制；就業率
作者簡介：屈霞（1968-），女，甘肅張掖人，常州大學信息科學與工程學院，副教授；鄒凌（1975-），女，遼寧遼陽人，常州大學信息科學與工程學院，副教授。（江蘇 常州 213164）
基金項目：本文系常州大學校教育研究項目“加強實踐環節教學培養創新人才的研究與實踐”（項目編號：GJY11020025）的研究成果。
中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0143-02
畢業設計教學環節是實現人才培養目標的重要部分，提高畢業設計質量可以提高學生綜合運用所學知識、獨立分析和解決實際問題的能力；培養學生的創新意識和創新能力；培養學生理論聯系實際的工作作風、嚴謹務實的科學態度、團結協作的良好習慣；進一步提高學生的綜合分析能力、實驗和科學研究能力、外文閱讀及計算機運用能力以及文字表達等能力。近年來，常州大學電類專業畢業設計實踐教學受到各種不利因素的影響，本文結合課題組多年畢業設計指導實踐，提出了提高畢業設計質量的過程管理方法。
一、畢業設計實踐教學中面臨的主要問題
1.學生方面
（1）學生獨立分析和解決實際問題的能力較差。近幾年來，我國高等教育招生規模急劇擴大，高等教育從精英教育轉變為大眾教育，造成地方高校本科生生源質量下降。學生在畢業設計中暴露出了各種問題：文獻檢索、閱讀能力較差，不能很好地理解課題；理論分析能力較差，不能正確地確定方案；動手能力較差，硬件設計中出現問題后不能獨立解決；寫作能力較差，論文東拼西湊。
（2）學生面臨自主擇業就業的壓力。高校擴招和自主擇業就業制度使得就業形勢嚴峻。很多學生從大四開始就把主要精力投入到找工作、考研、實習和參加各種培訓等，在第8學期根本沒有時間和心思做畢業設計。
（3）不少學生對畢業設計不夠重視，認為畢業設計做得好壞不影響按時畢業，因此他們對階段性檢查敷衍了事，在論文撰寫時抄襲或拼湊現象時有發生。
2.指導教師方面
（1）指導教師選題沒有從學生就業出發，不能調動學生的積極性。有些選題屬于純理論課題，學生無從下手；有些題目隨意性太強、太大、太難或偏離專業方向，起不到培養學生綜合素質的作用。
（2）指導教師指導不到位以及指導水平降低也是造成畢業設計質量滑坡的原因之一。[1]有的指導教師忙于科研、研究生指導或承擔繁重的專業課，投入畢業設計的精力受到影響；有些教師對選題并不熟悉，出現問題后指導不了；青年教師往往缺乏生產實踐和企業經歷，無法單獨完成指導工作。
二、創建良好畢業設計過程管理的前提
1.學校、學院層面采取的措施
（1）對畢業設計采用平臺化管理模式，將指導教師聘任、選題申報與審核、成績查詢、雙選與調劑、任務書與前期材料審查、論文審閱、答辯安排、成績終審及統計等都放在畢業設計管理系統進行，每個環節都設置明確的起止時間。這樣既加強了對指導教師工作的監控，又提高了學生的主動性，有利于加強畢業設計過程控制力度。[2]
（2）由學校、學院和系部三級協調進行過程管理與目標管理。教務處代表學校負責制定畢業設計工作安排并進行宏觀協調；學院組織專家督導對各個畢業設計環節進行評價和審查，并對畢業設計論文質量進行評估；系部完成畢業設計具體實施工作。
2.團隊指導的組織
為了加強指導教師的組織管理，提高青年教師指導畢業設計的能力，各系部教師根據研究方向分成了幾個畢業設計指導團隊。指導團隊負責本團隊教師所指導學生的題目審查、任務書檢查、前期材料的審查、中期檢查、畢業設計論文審閱、答辯等工作，每周團隊安排2次對學生進行集體指導。
3.以學生為主的畢業設計教學計劃
充裕的畢業設計時間是保證學生完成畢業設計任務的首要條件，應將畢業設計時間提前到從第7學期開始，這樣可以有效緩解學生找工作與做畢業設計時間沖突的矛盾。具體時間由學生與指導教師雙選后，師生雙方根據學生情況確定。
（1）校外設計可以提高學生的綜合素質，增強學生的參與意識和競爭意識，促使他們早日就業。校外設計任務書由校內外指導教師協商確定，課題內容應該符合社會發展需要。學生在第7學期由校內指導教師指定翻譯內容并完成，第8學期可申請出去，在5月份必須返校做論文。學生需要每周向校內指導教師匯報畢業設計進展情況，團隊每三周檢查一次學生設計進展，專家在畢業設計前期、中期、后期檢查3次。
（2）校外實習和培訓能夠大大提高學生的技術應用能力和實踐能力。如果學生在第7學期完成了畢業設計的主要內容，在第8學期可申請校外實習和培訓。
（3）考研學生應該從第7學期末的寒假開始做畢業設計，這時學生剛初試完成，在考研錄取通知下來的兩個多月的時間里做畢業設計，可以贏得復試、面試的準備時間。
（4）選擇嵌入式系統相關課題（占畢業設計題目總量的60%以上）的學生，因為畢業設計內容涉及到軟硬件設計（需要熟悉硬件、查找資料、確定方案、編寫軟件程序、畫原理圖和PCB板、聯調軟硬件、撰寫論文），必須從第7學期開始做，才能保證畢業設計質量。
三、畢業設計“十二環”過程管理實踐
第一，選題及嚴格審查是決定畢業設計質量的關鍵因素，指導教師需要在學生第7學期前的暑假開始出題，第七學期第1周由畢業設計指導團隊負責審題。選題有4個重要原則：一是選題要符合專業培養目標，如通信系課題可以是嵌入式系統、通信系統、數字信號處理等，避免數據庫管理系統類題目；二是選題面向就業，具有理論意義和實用價值；三是有一定難度，避免太泛、太大或太簡單；四是“一人一題”，鍛煉學生獨立工作的能力。鼓勵學生根據自己的興趣和特殊專長提出符合上述要求的課題，并且選擇相關教師，便于因材施教。
第二，通過畢業設計前的動員調動學生的積極性。在第7學期第1周由系部組織針對大四學生的畢業設計動員會，會上要闡明畢業設計的重要性、意義，調動學生的積極性，同時提出對學生的要求。另外，指導教師需要介紹自己的專業特長和選題，供學生選擇。
第三，在“雙選”和“培優”中突出學生的主體地位。師生雙方通過畢業設計管理系統實現雙向選擇。“雙選”采取“題目公開，學生首選，系部調劑”的方法，學生首先根據畢業設計管理系統中公布的題目選擇自己感興趣的課題及教師，教師隨后參考學生成績及專長確定學生。對于多次選擇不成功的學生由系部調劑。
“培優”工作先于“雙選”進行。畢業設計開始前，由學工辦根據學生3年的成績及表現提供培優學生名單。對于成績優異的以及參加全國大學生“飛思卡爾”杯智能車競賽、全國大學生電子設計競賽等各類學科競賽獲獎的學生，應指定相關責任心較強的教師做指導教師，注重培養學生的個性，確保有能力拿優的學生拿到優。
第四，任務書審查與下達。任務書由指導團隊進行審查，要求目標明確、內容充實、有技術要求，并且指定每周進度安排和主要參考書目。任務內容要達到科學研究和實踐能力培養與鍛煉的目的，從素質、能力和知識結構方面考察學生，
第五，文獻檢索能力的指導。指導教師應向學生介紹中外文數據庫和移動圖書館的使用方法，為學生查閱文獻資料提供有效幫助。
第六，開題報告審查。畢業設計團隊成員進行開題報告互查，要求學生能檢索大量的中外文文獻資料、對課題進行分析與綜合并提出合理的方案。
第七，中期檢查。畢業設計團隊進行與任務書時間節點對應的階段性檢查。對進展緩慢的學生提出通報，被通報的學生只能參加第二次答辯。
第八，教師的有效指導和教師素質的全面提高是提高畢業設計質量的關鍵。指導教師要投入足夠的時間和精力，最有效的指導方式是與學生面對面，與學生一起分析每一環節存在的問題，指出不足，提出建議。
第九，畢業設計結果檢查。當學生完成畢業設計作品的軟硬件調試或完成研究課題的軟件仿真后團隊需要認真檢查畢業設計成果，提出意見和建議；沒有實物或仿真結果的學生將延遲答辯。
第十，論文撰寫。學生先提交論文目錄，與指導教師協商后進入論文撰寫階段。
第十一，論文審查是保障畢業設計論文質量的最有力措施，能全面評價畢業設計教學完成質量。由畢業設計團隊進行論文審查，審查不通過的學生延遲答辯。
第十二，答辯分學院、系大組和小組答辯3種，系大組答辯教師由系部全體教師組成，小組答辯教師由畢業設計團隊組成（至少5位教師）。得優的學生必須參加學院和系大組答辯。答辯時必須有PPT，答辯不及格的學生需要參加第二次答辯。對第二次答辯不及格或論文不通過的學生延遲畢業。
參考文獻：
關鍵詞：虛擬儀器，力傳感器，標定
1 引言
力傳感器是目前廣泛使用的傳感器，在長期使用過程中，由于使用環境、本身結構的變化，需要對其進行標定，以此保證測量的精度。近年來，隨著虛擬儀器技術的出現和發展，越來越多的技術人員開始基于該技術來開發自動化測量設備。博士論文，標定。虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發展的一個重要方向[1]。而在眾多的虛擬儀器開發平臺中，美國國家儀器公司（NI）的LabVIEW應用最為廣泛。本文主要介紹了基于LabVIEW的力傳感器標定程序的設計。
2 標定的原理
所謂標定（或現場校準）[2]就是指用相對標準的量來確定測試系統電輸出量與物理輸入量之間的函數關系的過程。標定是測試中極其重要的一環。標定除了能夠確定輸入量和輸出量之間的函數關系之外，還可以最大限度地消除測量系統中的系統誤差。
傳感器的校準采用靜態的方法，即在靜態標準條件下，采用一定標準等級（其精度等級為被較傳感器的3~5倍）的校準設備，對傳感器重復（不少于3次）進行全量程逐級加載和卸載測試，獲得各次校準數據，以確定傳感器的靜態基本性能指標和精度的過程。為簡化系統的設計，此處標準量采用砝碼加載的方式獲得。
3 系統組成
3.1硬件組成
系統的硬件組成如圖1所示：
圖1 系統硬件組成
由圖可以看出，系統主要包括計算機、力傳感器，數據采集卡、接線盒等。本系統中，力傳感器采用電阻應變式壓力傳感器，四個應變片采用全橋的工作方式。數據采集卡采用NI公司的PCI-6221，該采集卡的主要參數如下：它具有16個模擬輸入端口，2個模擬輸出端口，24個數字輸入輸出端口，采樣速率最高可達到250kS/s。接線盒采用NI公司的SC-2345，此接線盒直接與數據采集卡相連，接線盒上有SCC信號調理模塊插座。SCC模塊是NI公司提供的信號調理模塊，其上面包含信號調理電路，可以將傳感器處采集的信號轉換成適合數據采集卡讀取的信號。本系統所用的SCC模塊為SCC-SG04，此模塊適用于連接采用全橋工作方式的電阻應變式壓力傳感器。
3.2軟件組成
本系統軟件基于LabVIEW 8.2來開發。LabVIEW是一種圖形化的編程語言。博士論文，標定。博士論文，標定。與其他開發工具不同，用LabVIEW編程的過程不是寫代碼，而是畫“流程圖”。這樣可以使用戶從煩瑣的程序設計中解放出來，而將注意力集中在測量等物理問題本身。它主要針對各個領域的工程技術人員而設計，非計算機專業人員[1]。博士論文，標定。
因為所用的力傳感器屬于應變式電阻傳感器，其電阻變化率與應變可以保持很好的線性關系，即輸入與輸出量之間呈線性關系，所以可以用一條直線對校準數據進行擬合。此直線就稱為擬合直線，所求得的方程為擬合方程。圖2所示為傳感器標定程序的采樣頁面。
此程序采用LabVIEW的事件驅動編程技術進行編制的。事件[3]是對活動發生的異步通知。事件可以來自于用戶界面、外部I/O或程序的其它部分。在LabVIEW中使用用戶界面事件可使前面板用戶操作與程序框圖執行保持同步。事件允許用戶每當執行某個特定操作時執行特定的事件處理分支。
圖2 標定程序采樣頁面
圖3 采樣程序
直線擬合的方法[2]有很多種，比如最小二乘法、平均選點法、斷點法等等。其中，最小二乘法精度比較高，此處利用它進行直線擬合。根據最小二乘法，假定是一組測量值，是相應的擬合值，mse為均方差，則擬合目標可以表達為，期望mse最小。
LabVIEW中的分析軟件庫提供了多種線性和非線性的曲線擬合算法，例如線性擬合、指數擬合、通用多項式擬合等等。本程序選擇Linear Fit.Vi 來實現最小二乘法線性擬合。
標定子程序的工作流程如下：用戶先通過多次采樣，獲得各個輸入量對應的輸出量，通過While循環的移位寄存器保存這些值。博士論文，標定。采樣完成后，把這些值輸入Linear Fit.Vi進行擬合，擬合的曲線在Graph控件中顯示出來，同時該Vi自動求出方程y=ax+b中的斜率a和截距b，這樣，輸入輸出量之間的函數關系就可以確定下來了，如圖4所示。
圖4 標定程序擬合前面板
4 小結
基于虛擬儀器的力傳感器標定程序能夠方便地對力傳感器進行標定。博士論文，標定。該系統具有人機界面友好，靈活方便，自動化程度高等特點。
參考文獻：
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【3】.NationalInstrumentsCorporation.LabVIEWHelp[CD].ni.com/china,2008
關鍵詞：EDA技術，項目化教學方法，課程改革
EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎，具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是，傳統的教學模式是將兩門課程分開，先上數字電路，后上EDA技術，分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端，減弱了課程之間的聯系，降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革，以實訓的方式采用項目教學法，使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統，從數字系統的單元電路，如譯碼器、計數器等入手，加深對數字電路基礎理論的認識，逐漸完成數字系統設計。
1. EDA技術及其在教學中的應用
1.1 EDA技術
EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式，是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。
圖1 EDA設計流程圖
1.2 EDA技術在教學中的應用
在教學過程中，EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺，使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易，讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來，將精力集中在電路的設計上。同時，采用EDA技術實現數字電路設計，不但提高了系統的穩定性，也增強了系統的靈活性，方便學生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容，使教學更上一個臺階，學生的開發創新能力進一步得到提高。
2.課程教學改革實施
2.1課程改革思路
課程改革本著體現鞏固數字電路基礎，掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法，以設計應用為基本要求，開發基于工作過程的項目化課程，以工作任務為中心組織課程內容，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法，以實訓的方式展開，讓學生在“學中做，做中學”。
2.2課程改革措施
以電子線路設計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚，使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容，并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程，將語言與EDA工程技術有機結合，以實現良好的教學效果，同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。
能力
目標
學習情境
項目載體
課時
QuartusⅡ開發工具使用能力
QuartusⅡ開發環境、實驗系統
二選一音頻發生器設計
6
VHDL語言編程能力
VHDL語言基本結構
計數器電路設計
6
VHDL語言并行語句
8位加法器設計
8
VHDL語言順序語句
7段數碼顯示譯碼器設計
8
VHDL語言綜合運用
數控分頻器的設計
8
層次化調用方法
4位加減法器的設計
4
綜合開發調試能力
8位16進制頻率計設計；
十字路通燈設計；
數字鐘設計；
波形信號發生器設計，等。
(任選一題)
20
總計
為規范本科生畢業論文（設計）撰寫格式，進一步保證本科生畢業論文（設計）質量，特制定本規范。
一、畢業論文（設計）撰寫結構要求
1、題目：應簡潔、明確、有概括性，字數不宜超過20個字。
2、文獻綜述：一般不少于1000字。
3、摘要：要有高度的概括力，語言精練、明確。同時有中、英文對照，中文摘要約300—400漢字；英文摘要約200—300個實詞。
4、關鍵詞：從論文標題或正文中挑選3～5個最能表達主要內容的詞作為關鍵詞，同時有中、英文對照，分別附于中、英文摘要后。
5、目錄：寫出目錄，標明頁碼。
6、正文：
（1）畢業論文正文：包括前言、本論、結論三個部分。
前言（引言）是論文的開頭部分，主要說明論文寫作的目的、現實意義、對所研究問題的認識，并提出論文的中心論點等。前言要寫得簡明扼要，篇幅不要太長。
本論是畢業論文的主體，包括研究內容與方法、實驗材料、實驗結果與分析（討論）等。在本部分要運用各方面的研究方法和實驗結果，分析問題，論證觀點，盡量反映出自己的科研能力和學術水平。
結論是畢業論文的收尾部分，是圍繞本論所作的結束語。其基本的要點就是總結全文，加深題意。
（2）畢業設計說明書正文包括前言、本論、結論三個部分。
前言（引言）：說明本設計的目的、意義、范圍及應達到的技術要求；簡述本課題在國內外的發展概況及存在的問題；本設計的指導思想；闡述本設計應解決的主要問題。
本論：
①設計方案論證：說明設計原理并進行方案選擇。說明為什么要選擇這個設計方案（包括各種方案的分析、比較）；闡述所采用方案的特點（如采用了何種新技術、新措施、提高了什么性能等）。
②計算部分：這部分在設計說明書中應占有相當的比例。要列出各零部件的工作條件、給定的參數、計算公式以及各主要參數計算的詳細步驟和計算結果；根據此計算應選用什么原器件或零部件；對應采用計算機的設計還應包括各種軟件設計。
③結構設計部分：包括機械結構設計、各種電氣控制線路設計及功能電路設計、計算機控制的硬件裝置設計等，以及以上各種設計所繪制的圖紙。
④樣機或試件的各種實驗及測試情況：包括實驗方法、線路及數據處理等。
⑤方案的校驗：說明所設計的系統是否滿足各項性能指標的要求，能否達到預期效果。校驗的方法可以是理論驗算（即反推算），包括系統分析；也可以是實驗測試及計算機的上機運算等。
結論：概括說明設計的情況和價值，分析其
優點和特色、有何創新、性能達到何水平，并應指出其中存在的問題和今后改進的方向。
7、謝辭：簡述自己通過做畢業論文（設計）的體會，并應對指導教師和協助完成論文（設計）的有關人員表示謝意。
8、參考文獻：在畢業論文（設計說明書）末尾要列出在論文（設計）中參考過的專著、論文及其他資料，所列參考文獻應按文中參考或引證的先后順序排列。
9、注釋：在論文（設計說明書）寫作過程中，有些問題需要在正文之外加以闡述和說明。
10、附錄：對于一些不宜放在正文中，但有參考價值的內容，可編入附錄中。例如，公式的推演、編寫的算法、語言程序等。
二、畢業論文（設計）撰寫格式要求
1、畢業論文一律打印，采取a4紙張，頁邊距一律采取：上、下2.5cm，左3cm,右1.5cm，行間距取多倍行距（設置值為1.25）；字符間距為默認值（縮放100%，間距：標準），封面采用教學管理部統一規定的封面。
2、字體要求
論文所用字體要求為宋體。
3、字號
第一層次題序和標題用小三號黑體字；第二層次題序和標題用四號黑體字；第三層次及以下題序和標題與第二層次同；正文用小四號宋體。
4、頁眉及頁碼
畢業論文各頁均加頁眉，采用宋體五號宋體居中，打印“河北大學工商學院xxxx屆本科生畢業論文（設計）”。頁碼從正文開始在頁腳按阿拉伯數字（宋體小五號）連續編排，居中書寫。
5、摘要及關鍵詞
中文摘要及關鍵詞：“摘要”二字采用三號字黑體、居中書寫，“摘”與“要”之間空兩格，內容采用小四號宋體。“關鍵詞”三字采用小四號字黑體，頂格書寫，一般為3—5個。
英文摘要應與中文摘要相對應，字體為小四號times new roman。
6、目錄
“目錄”二字采用三號字黑體、居中書寫，“目”與“錄”之間空兩格，第一級層次采用小三號宋體字，其他級層次題目采用四號宋體字。
7、正文
正文的全部標題層次應整齊清晰，相同的層次應采用統一的字體表示。第一級為“一”、“二”、“三”、等，第二級為“1.1”、“1.2”、“1.3”等，第三級為“1.1.1”、“1.1.2”等，具體格式要求詳見模板（模板從教務處主頁下載專區下載）。
8、參考文獻
參考文獻要另起一頁，一律放在正文后，在文中要有引用標注，如××× [1]，具體格式要求詳見模板（模板從教務處主頁下載
專區下載）。
關鍵詞：串口通訊，PDA嵌入式操作系統，WinCE
1引言
掌上電腦PDA（Personaldigital assistants，個人數字助理）以其輕便、廉價、功能強大、便于野外作業的特點，越來越受到測繪界人士的青睞。在某些領域有逐漸替代臺式機和筆記本電腦的趨勢。基于PDA的嵌入式應用軟件研究與開發是目前測繪領域中的一個熱點，已經開發成功的掌上型測繪系統中，大多數是基于Windows CE嵌入式操作系統。Windows CE之所以能在嵌入式系統市場上取得如此輝煌的成果，與其自身與Windows操作系統的兼容性和相似性是分不開的。未來，將PDA用于常規的測量中，實現內、外業一體化、自動化是提高測量效率的必然趨勢。
2嵌入式系統研究
2.1 嵌入式系統
根據國際電氣和電子工程師協會（IEEE）的定義，嵌入式系統是“devices used to control, monitor, or assist the operation ofequipment, machinery or plants”，即控制、監視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置。一般而言，整個嵌入式系統的體系結構可以分成四部分：嵌入式處理器、嵌入式外圍設備、嵌入式操作系統和嵌入式應用軟件，如圖1所示。
圖1 嵌入式系統的組成
嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、并且軟、硬件可裁剪、適應于對功能、可靠性、成本、體積及功耗有嚴格要求的專用計算機系統[1]。嵌入式系統包含硬件和軟件兩部分：硬件架構上以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設；軟件部分以軟件開發平臺為核心，向上提供應用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包（BSP）。嵌入式系統中，軟件和硬件緊密配合，協調工作，共同完成系統預定的功能。從軟件方面講，嵌入式系統使用的操作系統一般是實時操作系統（RTOS）。目前廣泛使用的RTOS有EPOC、Palm、Windows CE、嵌入式linux等。
與其競爭對手相比，Windows CE功能更為強大，尤其是在多媒體應用方面。Windows CE是微軟開發的以組件為基礎的嵌入式操作系統，專門用于手持設備和信息家電。它的模塊化設計方式使得軟件開發人員可以根據不同的開發產品來自己設計系統。此系統與Windows OS極為相似，尤其是在GUI(即圖形用戶接口)方面，熟悉Windows OS的用戶掌握Windows CE很容易。目前，使用Windows CE的掌上電腦除微軟的Handheld PC外，還有CASIO、惠普、NEC和三星等廠家生產的手持設備。
2.2嵌入式開發研究
2.2.1 嵌入式應用軟件開發
嵌入式應用軟件一般是針對特定的應用領域（例如：旅游、餐飲、娛樂及本文提到的測繪等），基于某一固定的硬件和軟件平臺，用來達到用戶預期目標的計算機軟件。本文提到的硬件平臺指的是掌上電腦HP iPAQ hx2100，軟件平臺即HP內置的WinCE操作系統，全站儀可以認為是嵌入式外圍設備。嵌入式軟件系統的開發流程如圖2所示。
圖2 嵌入式系統的開發流程
2.2.2嵌入式系統開發環境分析
嵌入式系統通常是一個資源受限的系統，因此直接在嵌入式系統平臺上編寫軟件比較困難，有時候甚至是不可能的。免費論文參考網。目前一般采用的解決辦法是首先在PC機或筆記本電腦上編寫程序，然后通過交叉編譯環境（即常見的模擬器）部署成目標平臺上可以運行的可執行文件，最后再下載到目標平臺上的特定位置上安裝運行。免費論文參考網。
需要交叉開發環境（CrossDevelopment Environment）的支持是嵌入式應用軟件開發時的一個顯著特點，交叉開發環境是指編譯、鏈接和調試嵌入式應用軟件的環境，它與運行嵌入式應用軟件的環境有所不同，通常采用宿主機／目標機模式，如圖3所示。
RS232/USB鏈路
圖3 交叉開發環境
宿主機（Host）是一臺通用計算機（如PC機或者筆記本電腦），它通過串口或者USB接口與目標機通信。宿主機的軟硬件資源比較豐富，不但包括功能強大的操作系統（如Windows和Linux），而且還有各種各樣優秀的開發工具（Microsoft的Embedded Visual C++或本文提到的VS.NET2005等），能夠大大提高嵌入式應用軟件的開發速度和效率。目標機（即本文提到的HP PDA）可以是嵌入式應用軟件的實際運行環境，也可以是能夠替代實際運行環境的仿真系統，但軟硬件資源通常都比較有限。
3 開發環境與通訊方式選擇
3.1 開發環境
目前，基于PDA的嵌入式開發主要有兩種方式，一種是基于EVC4.0開發WinCE應用程序，另一種方式是基于VS.NET的智能設備應用程序開發。前者安裝過程和環境配置比較復雜，主要是補丁和漢化包較多，在開發WinCE應用程序之初，用戶往往因為軟件安裝不夠齊全或環境配置不當等原因，造成開發環境無法正常使用。而后者可以避免前者的缺點，應用于開發比較方便。
Visual Studio.NET是.NET平臺下最為強大的開發工具(目前最高版本為Visual Studio.NET2005)，無論是軟件服務商，還是企業應用程序的部署與，Visual Studio.NET都可以提供近乎完美的解決方案[4]。Visual Studio.NET提供了包括設計、編碼、編譯調試、數據庫聯接操作等基本功能和基于開放架構的服務器組件開發平臺、企業開發工具和應用程序重新工具以及性能評測報告等高級功能。隨著微軟Visual Studio.NET開發平臺的推出，在其上開發移動應用程序，有著EVT（包括EVB和EVC）無法比擬的優點。本文主要用到的是.NET平臺下的智能設備應用開發。免費論文參考網。
3.2通訊方式選擇
目前最常見的硬件之間的數據通訊有串口通訊和USB通訊兩種方式，而USB通訊常常涉及到驅動問題，實現起來相對比較困難。這樣串口通信常常成為首選的通訊方式，可以設計相應的串口通信程序，完成設備之間的數據通信任務。
大多數計算機應用系統與外圍數據設備之間通訊只需使用3到5根信號線即可工作。這時，除了TXD、RXD以外，還需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信號線[2]。（當然，在程序中也需要對相應的信號線進行設置。）
圖4 發送數據TXD（2號引腳）與接收數據RXD（3號引腳）跳線
采用以上接法，在設計程序時，直接進行數據的接收和發送就可以了，不需要對信號線的狀態進行判斷或設置。
4 HP PDA與尼康全站儀雙向通訊程序實現
4.1 PDA與全站儀通訊協議分析
為了實現PDA控制全站儀、實時的全站儀測量數據上傳/下載，必須在PDA與全站儀間實現雙工數據通訊。本文以Nikon DTM-352全站儀為例介紹雙向通訊問題。凡涉及到通訊問題首先我們要解決的是通訊協議，表1為Nikon全站儀通訊協議格式[3]。
表1：
[關鍵詞] 89C51單片機 洗衣機 控制器
作為人們日常生活中不可缺少的一種家用電器，洗衣機為人們提供了很多便利。本論文將設計一款由微電腦控制的全自動洗衣機。采用的芯片為51系列的單片機。
為了更好地理解本論文的設計內容，先來全面介紹一下全自動洗衣機的工作原理：
將衣物放入洗衣機后，打開進水龍頭的閥門，選擇好正確的水位及工作程序后接通電源。閉合倉門，門安全開關閉合，此時水位開關內部的公共觸點和脫水觸點相通，進水閥通電進水。當桶內水位到達指定高度時，在氣壓的作用下水位開關內部公共觸點斷開脫水觸點而接通洗滌觸點，進水閥斷電停止進水，電動機電源被接通。電動機運轉后，周期性正轉、反轉，通過離合器帶動波輪正轉、反轉，波輪的轉動會帶動桶內的水及衣物形成旋轉水流，衣物在水流中相互摩擦而達到洗衣的目的。當洗滌過程完成后，排水電磁閥通電工作，排水閥門被打開，桶內的水向外排出，同時聯動桿也把離合器從洗滌狀態切換到脫水狀態。當排水完成后桶內大氣壓力下降，水位開關的公共觸點復位接通脫水觸點，排水電磁閥繼續保持通電狀態，電動機通電運轉帶動脫水桶高速旋轉而甩干衣物，洗衣程序結束后斷開水電而停機。至于中間的過程要洗多少次，洗衣時間的長短，由程序控制。
此洗衣機控制器的設計分成硬件設計和軟件設計兩部分。
硬件設計：
洗衣機控制器硬件設計電路包括三部分：水位檢測模塊，電機控制模塊、顯示按鍵模塊。
水位檢測機構由玻璃管、浮子、金屬滑桿等組成。玻璃管與洗衣桶相連，玻璃管中的水位就是洗衣桶內的水位。在放水或進水的過程中，浮子帶動金屬管上下移動，當水位處于最高點或最低點時，金屬滑桿都與金屬地相連，致使引腳INT1處于低電平，向CPU申請中斷，否則INT1被上拉電阻上拉為高電平。
電機控制模塊有兩個控制端，一端控制電動機正向運轉，該端與P1.0相連；另一端控制電動機反向運轉，該端與P1.1相連。電控水龍頭共兩只，一只為進水龍頭，受P3.0控制：另一只為出水龍頭，受P3.1控制。當電控水龍頭的控制端為“1”時，水龍頭打開，當電控水龍頭的控制端為“0”時，水龍頭關閉。
顯示按鍵模塊包括LED顯示器、按鍵和若干指示燈。LED顯示器共兩只，P0控制高位顯示器，P2控制低位顯示器。按鍵4只，分別為“編程選擇”、“增”、“減”和“啟動鍵”，這4只鍵組成2*2鍵的矩陣式鍵盤，該鍵盤使用引腳INT0向CPU申請中斷。蜂鳴器由P1.2控制，當P1.2輸出為“1”時，蜂鳴器發聲。單片機的P1.3、P1.4、P1.5引腳分別接三八譯碼器74LS138的輸入端C、B、A，74LS138的輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分別與7個發光二極管的陰極相連，用于指示工作狀態。其中Y0控制“洗衣剩余時間”指示燈，Y1控制“脫水剩余時間”指示燈，Y2控制“強洗”指示燈，Y3控制“弱洗”指示燈，Y4控制“洗滌次數”指示燈，Y5控制“洗衣時間”指示燈，Y6控制“脫水時間”指示燈。
軟件設計：
整個洗衣程序要經過以下幾個過程：
（1）進水程序：由控制進水閥的開/關時間來完成。
（2）洗滌過程：洗衣機不斷正轉、反轉，是通過單片機對電機的控制來實現的。
（3）排水過程：由單片機控制排水閥的開/關時間來完成。
（4）脫水過程：洗衣機高速旋轉一定時間，是通過單片機對電機的控制來實現的。
因此，本文按照上述過程設計主程序，主程序流程圖如圖1所示：
圖1 程序流程圖
在科學計算、通信和圖像處理等應用中，浮點除法運算是常用的基本操作之一。大部分通用處理器中都實現了浮點除法，如Intel Core i7、IBM Power6和AMDK7[1]等。相對于浮點加、減、乘運算，處理器運算除法更為復雜，所耗時間更長，因此設計并實現高性能的浮點除法器是十分必要的。
目前，除法的硬件實現算法中提出了一種改進的Goldschmidt算法，使商值的收斂速度以立方的速度增長，但其實現結構非常復雜。就運算速率而言，基于Goldschmidt算法實現的除法器較基于Newton Raphson算法實現的除法器更具優勢。因為Newton Raphson算法每次迭代需要順序的運算兩次乘法，而在Goldschmidt算法中每次迭代需要運算的兩次乘法可以并行，這樣就縮短了單次迭代時間。實現基于Goldschmidt算法的除法器，需要解決的主要問題包括如何控制迭代過程中產生的誤差，如何設計面積盡可能小的迭代初值倒數查找表以及如何調度整個迭代過程使其充分利用硬件資源。
1 Goldschmidt算法及誤差分析
Goldschmidt算法[2-3]是計算除法的一種函數迭代算法，這種算法可以使商的精度隨迭代次數呈指數增長，每次迭代需要計算兩個并行的乘法，需要較大的硬件開銷。在除法器設計中，這種算法更適合作高速率、高精度的除法運算。如果用Goldschmidt算法計算A/B，那么運算過程如圖1所示。
商Ni的精度隨迭代次數呈指數增長。迭代次數k的取值由1/B的初始精度pi和運算結果所要達到的目標精度pt共同決定k=lb （pt/pi）。
在Goldschmidt算法迭代計算過程中，需要對中間計算結果進行舍入處理，這種舍入處理會影響運算結果的精度。為了控制誤差在目標精度可以接受的范圍之內，需要根據目標精度來確定迭代初值的精度、迭代次數以及中間結果舍入位數。
計算雙精度浮點除法時，根據IEEE（Institute for Electrical and Electronic Engineers）754標準[5]浮點運算結果精度的誤差要控制在±0.5ulp（unit of least precision）以下，即相對誤差P（N）<2-54。運算過程中Ni-1Fi-1的結果向零舍入賦給Ni，Di-1Fi-1的結果向零舍入賦給Di，2-Di的結果向零舍入賦給Fi。舍入時產生的相對誤差分別為m′、n′、 f′。考慮舍入誤差之后的迭代計算如下。
通過對結果誤差控制來確定迭代過程中的舍入位數。對于雙精度浮點數，結果尾數的目標精度要達到53位，綜合性能和面積的考慮，本文設計采用具有14位精度的迭代初值，迭代次數k取2。根據文獻[6]中的結論，為了確保計算結果達到目標精度，控制迭代過程中的誤差，乘法器的位寬需大于58位，迭代運算中用到的加法器位寬需大于57位。
2 浮點除法器結構
2.1 整體結構
實現基于Goldschmidt算法的高性能雙精度除法器，將其流水化可以提高除法器運算吞吐率。浮點除法器整體結構如圖2所示，其中迭代運算單元是一個整體，查倒數查找表確定迭代初值要在迭代計算前完成，在運算首末要進行數據預處理、規格化及異常判斷。流水站劃分的時候需要考慮給輸入輸出延時預留時間，所以第一 本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨dyLw.nET站和最后一站的邏輯盡量少些。根據以上分析，本文對雙精度浮點除法器流水站作如下劃分：
1）E1站。數據輸入及預處理。在E1站接收以IEEE754標準表示的被除數與除數數據，并解析這兩個輸入操作數以分離出尾數、指數和符號位。
2）E2站。求出除數尾數的倒數近似值，用倒數查找表求解，本文設計使用的倒數查找表為雙查找表[7]，求解相同精度的倒數近似值，雙查找表較直接查找表[8]面積更小，并且雙查找表中的兩個表可以同時查詢，速度更快。
3）E3站。實現Goldschmidt算法迭代單元。Goldschmidt算法的迭代過程中，每次迭代要計算兩次乘法和一次減法。乘法計算需要兩個并行的乘法器，減法運算需要使用補碼加法器，用狀態機控制迭代過程。
4）E4站。規格化。在E3站后規格化模塊將尾數相除結果與指數相減結果按IEEE754浮點標準執行規格化操作。對指數相減結果規格化時，通過檢測尾數相除結果的最高位是否為1，來確定指數相減結果是否借位。另外這一站還包括例外數據判斷操作。
2.2 關鍵硬件實現
2.2.1 倒數查找表
為了得到Goldschmidt算法運算的迭代初值，需要構造14位精度的倒數查找表。采用雙倒數查找表算法[7]，需要分別構造P表和N表，聯合查找這兩個表確定迭代初值。
倒數查找表的構造方法如下：
構造輸入3y+g+1位輸出3y+g-1位的查找表。其中y取整數，g取值為0，1，-1。3y+g+1位輸入操作數1.b3y+gb3y+g-1…b3b2b1b0此處的操作數“1.”表示什么含義，書寫是否正確？請明確。回復：這里的1是輸入操作數的整數部分，因為浮點數的尾數都是1點多的（二進制表示）。的小數部分被分為三部分：Xh=b3y+gb3y+g-1…b2y+g是y+1位高位索引部分，Xm=b2y+g-1b2y+g-2…by是y+g位中間位索引部分，Xl=by-1by-2…b0是y位低位索引部分。三個部分Xh，Xm，Xl分別以y+1位，y+g位和y位的數表示。將輸入操作數的小數部分編碼為[Xh|Xm|Xl]這種形式后，再根據下面給出的算法分別構造出P表和N表。[Xh|Xm]作為P表的2y+g+1位的輸入索引，輸出3y+g+1位。[Xh|Xm]作為N表的2y+1位的輸入索引，輸出y+1位。
算法1 本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨dyLw.nET中點倒數算法。
輸入：整數i≥1， j&g e;1。
返回：i位輸入j位輸出的有限精度中點倒數值。
運算：recipmid（Xi）=RN（2i+j+1/此處的表達式正確嗎？是否少了一個“/”？請明確。（n+1/2））。
2.2.3 補碼加法器
對沒有進行舍入的中間運算結果，按位取反，得到1的補碼。將得到的補碼加1就得到Goldschmidt迭代算法中的Fi←2-Di的運算結果。根據最后一次迭代運算結果的范圍在[0.5，1）還是[1，2）確定指數無偏量是-1還是0。 2.2.4 乘法器
乘法器[9]設計采用Radix4的Booth編碼算法形成部分積，部分積通過42壓縮器進行壓縮，整體設計為三站流水結構。為了準確地用Goldschmidt算法計算出結果，需要把計算過程中的誤差來源考慮到最終結果中。迭代過程中乘法計算結果舍入會產生的誤差，為了達到目標精度，乘法器位寬設置為64×64位。
2.2.5 狀態機控制器
狀態機控制器設計包括兩種狀態：空閑狀態（Idle）和計算狀態（Div_cal）。當狀態機處于Idle狀態時，如果接收到除法有效信號，則狀態從Idle變化到Div_cal。在Div_cal狀態期間，用時鐘計數器（Cnt_div_cal）記錄迭代計算時鐘點，根據迭代時鐘點控制迭代計算正常執行。如乘法器運算一次需要3個時鐘周期，當Cnt_div_cal為4的時候進行第2次迭代運算。當Cnt_div_cal所記錄的時間剛好可以完成本次除法所需的全部迭代計算時，狀態就從Div_cal變化到Idle。通過這種控制方式可以控制Goldschmidt算法迭代過程順利執行。在迭代過程中，乘法器每運算一條乘法需要3個周期，為了達到要滿足的目標精度，需要迭代運算3次，這樣迭代計算共延遲9個周期，而乘法器在這期間并沒有被充分利用，圖4展示了這期間乘法器的流水線填充情況。
如果在迭代過程中能夠充分利用乘法器，除法器的運算吞吐量則會大幅度提高。為此本文對上述的狀態機作了相應改進，使其允許連續三次請求除法運算。當狀態機處于Idle狀態時，如果檢測到除法工作信號有效，就開始獲取迭代初值（Init_v）并將Init_v送入乘法器。除法工作信號被鎖存兩拍之后，狀態從Idle變化到Div_cal，處于此狀態期間，每次迭代送入乘法器的數值Reg_v為上一次迭代計算結果舍入后的數值。迭代次數計數器（Cnt_state）鎖存兩拍之后加1。Cnt_state達到目標迭代次數并鎖存兩拍之后，就完成了一條除法的迭代運算，狀態從Div_cal變化到Idle。表1顯示了迭代過程中狀態與迭代運算數值的隨時鐘周期的變化關系。在這種控制下3條連續的除法就可以順序的流水執行，間隔6個時鐘周期可以繼續送入3次連續的除法請求。這樣流水執行平均運算每條除法僅需要3個時鐘周期。
3 實驗結果 本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨dyLw.nET與性能分析
使用Verilog硬件編程語言實現了上文所描述的雙精度浮點除法器設計，并實現了迭代初值8位的內部乘法器非流水執行結構和迭代初值8位內部乘法器流水執行結構的除法器設計，比較這幾種不同配置的除法器性能、功耗、面積。
采用40nm標準單元庫，在“Typical”典型常溫常壓（1V，25°C）條件下對除法部件進行綜合。時序約束時鐘周期450ps的條件下，綜合頻率可以達到2.2GHz，在相同實驗環境下對4種不同配置的雙精度浮點除法器綜合的結果如表2所示。實驗結果表明，流水結構較非流水結構在作大量數據運算時，運算速度更高。14位迭代初值流水結構相比8位迭代初值流水結構運算速度提高了32.73%，而面積僅增大5.05%。綜合性能和面積的考慮，確定14位精度的迭代初值以及全流水的結構設計為相對最優設計。
在NC仿真環境下對設計進行模擬驗證以檢驗除法器功能正確性和異常處理能力。選取特定功能點操作數及隨機操作數，將NC運行的結果與黃金模型的運算結果對比。通過這種方式分別進行了符號位驗證、指數運算驗證、特殊操作數驗證及尾數除法驗證。驗證結果表明本文設計可以準確并高速計算雙精度浮點除法。圖5為一組測試激勵在NC上仿真出來的部分波形，圖5中顯示了浮點除法運算過程中關鍵信號的變化情況，其中信號FDIV_Src1為被除數，FDIV_Src2為除數，FDIV_Dst為除法運算結果，Fnew、Dnew、Nnew為參與迭代運算的數據。
編寫C語言精度測試程序，程序實現的操作為取兩個浮點操作數相除，將運算結果作為下一次除法運算的被除數，除數不變，循環這一過程1000次。編寫與C語言精度測試程序實現相同運算操作的Verilog測試激勵。將C程序運行結果與NC仿真的結果進行對比，兩種模式下除法的運算結果完全一致。實驗表明本文設計能有效控制誤差，確保運算結果達到目標精度。
相比常見的用于除法器設計的SRT算法，基于Goldschmidt算法實現除法器的優勢在于它可以用更短的時鐘周期計算出除法結果。目前基于SRT算法實現的除法器，計算1條雙精度除法一般需要20個時鐘周期左右，不能通過流水執行大幅度提高運算吞吐率。而本文設計的除法器運算1條除法需要12個時鐘周期，流水執行的情況下平均每條除法運算僅需要3個時鐘周期。如表3[10-13]所示（其中：吞吐率表示批量執行時每周期執行指令數），本文設計與其他處理器中基于SRT算法實現的雙精度浮點除法器相比，運算吞吐率提高了3～7倍；與其他處理器中基于Goldschmidt算法實現的雙精度浮點除法器相比，運算吞吐率提高了2～3倍。
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4 結語
本文設計并實現了基于Goldschmidt算法的高性能雙精度浮點除法器，提出采用雙查找表法確定迭代初值，有效減小了查找表面積開銷，降低了關鍵路徑延遲；通過流水執行填充乘法器的空閑周期的方法，提高了除法器運算吞吐率。實驗結果證明了本文設計能夠準確計算雙精度浮點除法，并且運算速度和吞吐率相比其他處理器中的除法器更具優越性。
1.1避開就業黃金期
畢業設計任務下達時間應當人性化，服務于學生的需求。高職院校可適當調整教學計劃，第四學期期末便督促學生在暑假完成基本的資料搜集，論文框架的搭建。第五學期開學后，再由老師進行深入細致的指導。以此緩解學生壓力，也有利于提高畢業設計論文質量。而學校需要為學生的畢業設計提供各類硬件或是軟件設施，方便學生查閱資料等。
1.2科學選題，結合實際
選題時，教師應根據高職學生的特點來確定設計具體要求，也就是說，對于論文理論深度、專業知識的涵蓋范圍，這一部分的要求要相應降低，而對于實際動手能力和內容的實用性方面，進行重點考查。可以從以下方面進行改革：1）選題應切合實際，校企合作命題。為了加強畢業設計的實用性、針對性，高職院校可以根據近年專業發展及學生就業的具體情況來設定題目，也可以與長期合作的企業一起命題，或是把企業的真實項目拿來作為畢業設計題目。2）允許學生自行擬定題目。高職學生在頂崗實習階段，工作中會對專業知識有更新更深的體會，也有些學生會有改良或設計的想法，希望能自行擬定設計題目。由于學生所選題目與專業崗位緊密結合，有些甚至是單位亟待解決的問題，因此學生的興趣和積極性都很高，課題的可行性與實用性也得到了充分體現，畢業設計的質量必然會大大提高。
1.3嚴格過程指導及監控
畢業設計持續時間長，任務重，學生相對來說又有比較自由的支配權，因此在設計環節的指導和監控就顯得尤為重要。而學生畢業論文（設計）質量的好壞與指導老師的經驗儲備和水平高低有直接關系。可從以下幾方面做好指導和監控。1)指導教師也需要深入企業，了解它的技術、工藝流程，參與技術服務；同時可活得一些科研項目，供學生前期的研究學習。2）聘請企業高級技術人員，對教師進行技能培訓，或是直接參與指導學生的畢業設計。3）學院應制定適當的論文指導師生比，保證教師有充足的時間和精力進行論文指導。4）學院和系部需對教師的論文指導嚴格監督，建立完善可行的檢查制度。教師應與實習單位加強溝通切實指導學生的論文和實習，對于學生畢業設計中遇到的問題、及頂崗實習情況作出評價，方便下一階段工作的開展。
2考核形式多樣化
過去，大部分高職院校一直采取的都是或畢業設計的畢業考核方法。通過多年教學反饋，我們認為：只要學生能把前面學到的專業知識靈活運用在實踐中，可以參考現有的資料，只要能夠徹底理解，并且能提煉出屬于自己的東西就可以了。所以畢業設計的考核方式也應該不拘一格，形式多樣。以機械類專業為例，考核標準除了畢業論文、畢業設計之外，其余方式如下：1）學生設計具體實物作品學生運用所學知識親自設計或是制作出具體的實物作品，就機械CAD專業學生而言，可以利用逆向工程與3D打印技術制作各種模型，如電子產品外殼、維納斯雕像等；機電一體化專業可設計或制作簡易機器人、信號發生器、自動倒車系統等；數控技術專業可加工各種零件，盤類零件、套類零件、軸類零件；實物作品必須與所學專業的管理對象或是生產對象有關、與本專業的教學或技術推廣有關。整個制作過程都需學生自己獨立完成，由老師指導，以此鍛煉學生的動手、自學、創新以及思維能力。2）獲取省級或全國大賽獎項大賽可以檢驗學生的動手能力，團隊的交流溝通能力、寫作能力、創新能力、實踐應用能力、解決問題的能力以及安全意識的職業素養，由此成功傳遞了職業教育發展改革的信息、方向。比賽驗證的是學生的各項綜合能力，如果學生參加比賽可以獲得省級以上的各類獎項證書，證明了學生在某一方面極強的能力，以后可注重培養該方面。3）搞創新設計和小發明如果學生能夠結合自己特殊的興趣愛好，做出一些創新設計，擁有自己的小發明，將自己所學的專業知識能夠更好地運用實踐中，這就達到了培養學生理論歸納和實踐能力的目標。綜上所述，采取多樣化的畢業考核模式，避免了學生按照以往慣例從網上下載、抄襲論文所需的資料，學生愿意在論文中融入自己的個人興趣，自己動手、動腦完成大學的最后一份答卷——畢業論文，以此將理論與實踐切實地結合起來。因此，對于高職學生專業素質的評價，要隨時代變遷進行多樣化考核方式，而不應僅僅局限于單一的畢業論文。
3結語
