基于FPGA的“数字电路实验”教学改革

在专业学时压缩的背景下,对“数字电路技术”和“EDA技术”进行了课程融合研究,采用手工布线+FPGA逻辑设计的教学手段和“3+3+1”的实验内容模式,精简了传统实验教学内容,增强了以FPGA为设计平台和以硬件描述语言为主要设计手段的实验教学方式,即分别从实验平台、实验内容和教学方法上进行了精心设计。通过层层递进、环环相扣的实验项目培养学生从数电基础到复杂数字电路系统的全面认知能力。

基于FPGA的永磁同步电机SVPWM的数字电路设计

针对永磁同步电机矢量控制算法中的空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)中不能直接实现正余弦计算、无理数乘法的问题进行优化设计。设计了基于查表法和一次线性补偿的正余弦数值计算、有符号数的√3乘法计算模块,并使用Cyclone IV FPGA的硬件乘法器资源,对反Park变换、扇区判断和三相作用时间的计算进行了时序约束,对输入电机编码器数值、旋转坐标系的V_d和V_q参数经过进行计算,输出带死区功能的三相七段式PWM控制信号。在FPGA中实现SVPWM算法精度为3.0×10^(-5),计算时间为1.6μs,对比高性能STM32F429微处理器有一定优势,满足了永磁同步电机的矢量控制要求。

一种支持SoC数字电路老化及寿命的评估方法

使用Spice可靠性仿真技术和高温稳态寿命(HTOL)实验相结合的方法,研究不同的MOSFET器件组成的环振电路在持续翻转状态下,不同应力时间和应力电压对其寿命退化的影响。依据仿真结果和Power-Law模型建立数字电路的寿命预测理论模型。通过HTOL实验验证模型的准确性。结果表明,随着时间的增加,器件的寿命退化率逐渐增加,且随着时间的推移,寿命的变化率越来越小。随着应力电压的增加,器件的寿命退化率更快趋向于稳定。器件退化符合R-D模型,仿真结果与试验结果高度,进一步证实了本模型对SoC数字电路寿命预测的准确性。通过这种组合仿真和实验的方法,可以更加准确地评估数字电路的寿命,为芯片制造过程中的可靠性设计提供参考。

数字电路在线实物实验平台建设与教学

围绕如何突破实验教学时空限制,以及满足高阶性数字电路实验教学需要,建设了数字电路在线实物实验教学平台。依托平台打造了线上线下相融合的实验模式,开发了系列在线实验教学项目,以DDS信号发生器设计为例介绍在线实物实验教学设计和实验特色;基于平台开发的实验项目已在国内多所高校推广使用,为同类课程信息化建设与教学改革提供了可借鉴的经验。

数字电路实验教学改革的探索与实践

分析当前数字电路实验教学现状,提出基于Logisim的仿真平台和FPGA的EDA平台的数字电路实验改革思路,从实验平台选择、实验内容设置、教学环节实施几方面具体阐述改革实施过程,并说明改革成效。

黑盒与逆向工程概念在数字电路基础实验教学中的应用

随着电子信息技术的飞速发展,传统数字电路实验内容虽较为经典,其授课模式难以真实反映学生实验完成情况,难以有效促进学生对理论课程知识的深入理解。对此摒弃传统FPGA黑盒实验系统中的正向验证方式,采取逆向分析方法,通过对电路外特性测试,进行电路功能判断,强化学生数字电路理论知识,提高学生逆向工程、自主设计和工程应用能力。实验设计符合工程教育认证标准,提高数字电路实验教学质量。

“数字电路与逻辑设计”课程改革与实践

针对“数字电路与逻辑设计”课程教学过程存在的问题,以培养学生系统设计能力、软硬件协同设计和调试能力为目标,完善教学大纲和课件,建设“学习通”线上课程教学资源,采取线上线下混合教学模式,制作微课视频和课程案例库,增加课程大作业,重新修订实验指导书,采取多元化的考核和评价体系。实践表明,课程改革实施效果较好,提高了学生工程实践能力,兼顾了基础和系统的人才培养导向。

基于面包板的“数字电路”实验教学内容设计

“数字电路”实验是高校电子类专业必修且非常重要的课程,针对该课程普遍采用工具箱完成实验存在的问题,提出采用面包板来完成所有实验,学生需要在面包板上进行整体布局设计,再完成每一个实验电路并进行电路正确性的验证。利用面包板完成数字电路实验更加灵活,学生发挥的空间更大,能够很好地提高学生实验的积极性。由于采用面包板进行数字电路实验,学生需要完成更多的电路搭建,通过对实验内容的合理设计,学生能够综合考虑多个实验之间的关系,节约时间且能够加深学生对各知识点之间联系的理解。经过两年实验课程的验证,收到了不错的效果,学生既掌握了理论知识,又能高效地完成实验。

虚实融合三位一体的数字电路与逻辑设计实验教学模式创新

在数字电路与逻辑设计实验教学中,采用线下实验室实验、互联网虚拟仿真实验室远程实验、基于Multisim的EDA软件平台仿真实验虚实融合、三位一体的创新实验模式,引入验证性实验—设计性实验—综合性实验的递进性实验模式,使线下实验资源与网络实验资源的优势得以互补,取得良好的实验效果,可以提高电子实践教学的效率,培养学生的实践能力与创新思维。

FPGA动态可重构数字电路容错系统的研究

在介绍FPGA动态可重构技术原理的基础上 ,探讨了该技术在数字电路容错系统中的应用方法和构成原理 ,并针对某心脏起搏器电路系统 ,采用FPGA动态可重构方法进行了系统的容错设计与实验 .结果表明 ,FPGA动态可重构容错系统作为数字电路容错系统设计的新方法 ,和传统的容错系统相比 ,不仅大大节省硬件资源的开销 ,且自适应能力强 。

数字电路虚拟仿真教学中NI Multisim软件的应用与探索

随着信息技术的发展,数字电路课程逐渐从传统实验教学向虚拟仿真教学转变,NI Multisim软件作为一种功能强大的电路仿真工具,在数字电路教学中得到了广泛应用。探讨了NI Multisim软件的广泛应用,分析了其在数字电路虚拟仿真教学中的重要性,总结了数字电路虚拟仿真教学中存在的问题,并提出了改进对策,以期为相关人员提供参考。

高速数字电路的FPGA实现技巧

高速数字电路是工程设计的一个难点和重点;FPGA和EDA工具提供了实现高速数字电路的资源和技术,把高速数字电路设计与FPGA技术相结合,依靠FPGA芯片和EDA工具所提供的功能来设计高速数字电路,将大大简化高速数字电路的设计难度和工程时间;在FPGA实现高速数字电路的过程中经常遇到的3个问题:时钟偏移、同步器的亚稳态性,以及高速传输接口的处理;在深入理解亚稳态,时钟偏移的产生机理和充分利用FPGA和EDA软件的基础上,可以比较快速地解决以上问题。

探究性数字电路综合实验教学设计与实践

传统的数字电路实验实施方案单一,无法兼顾学生个体差异化需求,同时受实验设备、场地管理和时间等因素限制,难以实施高阶性、创新性和具有一定挑战度的实验。在新工科教育背景下,贯彻OBE和CDIO教育理念,通过“五步法”设计数字电路综合实验教学任务。以火箭发射模拟器为项目进行实践,采用国产Robei可视化设计+仿真平台,融合FPGA技术对其进行创新设计,实现虚实结合,引导学生不断探究,培养学生的创新思维和工程实践能力。

采用主流FPGA的数字电路在线生长进化方法

采用主流FPGA器件构建了在线进化平台,提出了一种适合较大规模数字电路在线进化的生长进化方法。该方法模拟植物生长机理进化以解决进化速度缓慢问题,采用增长验证评估方法取代传统的穷举式验证评估方法来解决在线验证评估难题;应用免疫遗传算法克服遗传算法的早熟收敛问题;采用多参数级联十进制整数编码方法缩短染色体长度;采用生长进化方法成功地进化出了16位加法器和8位乘法器。对比实验结果表明,采用生长进化方法无论是进化出的电路规模,还是进化速度均优于传统的直接进化方法。

FPGA技术在数字电路实验中的应用

现场可编程门阵列器件及其开发系统是开发大规模数字集成电路的最新技术。本文介绍了利用ＦＰＧＡ技术实现数字电路实验的方法。

基于FPGA器件的数字电路实验系统

基于ＦＰＧＡ器件的数字电路实验系统南京邮电学院李兵，陈新随着数字电路集成度水平的不断提高，新的器件不断出现，大大改善了电子设备的性能，减少成本，降低功耗，缩小体积，增加了可靠性。为了使高集成度的芯片得到广泛可用性，用户可编程的器件大量出现了、ＦＰＧＡ...

数字电路教学及实验与FPGA的结合

随着计算机技术和半导体技术的发展,传统的硬件设计方法已大大落后于当今技术的发展。文章通过分析传统数字电路教学及实验的特点,介绍FPGA的特点和优势,提出了数字电路教学及实验与FPGA相结合的构想。分析了将FPGA融入数字电路教学及实验中去的方法。

基于CPLD/FPGA的数字电路设计方法变革必要性研究

大规模可编程逻辑器件的应用已经为数字系统的设计带来了极大的灵活性。标准化逻辑设计语言的引入,极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念。作为大学的技术基础教学环节,应做出相应的调整。分别通过组合逻辑和时序逻辑设计实例比较了传统设计方法存在的问题和现代逻辑设计方法的优势。通过对比可以看到,现代逻辑设计技术取代传统的数字系统设计方法而成为数字电路设计的主流,是电子技术发展的必然趋势。

基于数字电路的线上实验教学模式探索

数字电路实验是理工科高等院校的基础实验课程,现有实验箱授课方式时空不够灵活,虚拟仿真实验授课方式无法还原真实实验操作,两者均不能满足学生的课程学习需求。针对以上问题,该文构建了基于实际硬件电路的远程在线实验教学平台,通过互联网保证学生能随时随地在真实的硬件电路上进行实验操作。设计多层次多类型的实验教学内容和利用线上数字化教学资源,构建远程数字电路课程的实验教学体系,使在线实验教学与线下实验教学在实验设计、操作方法、测试步骤等方面实质等效,提升了实验教学效果。

“数字电路与系统设计”课程改革与实践

“数字电路与系统设计”是电子信息类专业重要的专业基础课。针对课程教学中存在的问题,对课程进行了改革。对课程内容进行重构,形成了更高效的从数字逻辑基础到复杂数字系统设计的学习路径;在教学实践中,采用自顶向下的设计方法培养学生的工程思维和能力,使用线上资源提高教学效率。课程改革提高了教学效率,也提高了学生的工程实践能力,取得了良好的教学效果。