数字电子与FPGA技术课程思政探索与实践

推进课程思政建设,重点是探索如何利用好课堂教学这个主渠道,在专业课程教学过程中深入挖掘育人元素。以数字电子与FPGA技术课程思政建设为载体进行教学改革实践,教学内容和教学设计与时俱进,利用混合式教学模式将思政教育贯穿教育教学全过程,全面提高学生的综合素质和职业素养。

“新工科”背景下基于“CDIO+翻转课堂”的“FPGA技术”课程教学改革研究

针对目前“FPGA技术”课程教学普遍存在的教学手段单一、教学内容陈旧、创新性不足、无法满足高新技术领域对FPGA技术人才的需求等问题,将CDIO工程教育理念与翻转课堂相结合的教学模式(CDIO+翻转课堂)应用于“FPGA技术”课程教学中,积极探索“FPGA技术”课程教学新模式。整个教学模式以工程教育理念为主线,以项目驱动为抓手,以翻转课堂为载体,以创新创业大赛为契机,从教学方法、实践内容、实践方式和考核方式4个方面着手,提高学生FPGA数字系统综合设计能力,以及发现问题、分析问题、解决问题的工程能力,达到培养创新型工程科技人才的目的,满足“新工科”背景下人才需求。

基于FPGA技术的电子互感器数据快速采集系统

为适应电力计量设备的数字化发展趋势,获取完整且准确的电子互感器运行数据,文中利用FPGA技术设计一种电子互感器数据快速采集系统。首先,改装数据采集器与数据转换器,加设FPGA器件,调整电路的连接方式,利用模拟信号隔离器实现硬件设备之间的隔离;然后在硬件系统的支持下,构建电子互感器的等效模型,在该模型下设置数据采集参数;最后,利用FPGA技术编码转换采集数据,通过设置数据滤波、传输等环境实现对电子互感器数据的快速采集。实验结果表明:所设计系统能够成功采集电流互感器与电压互感器的运行数据;与传统采集系统相比,该系统数据采集完整度系数提高了0.975%。

基于无线射频与FPGA技术的数据采集系统

为解决精密仪器的状态监控、桥梁的健康监测等问题,结合无线射频技术与FPGA技术研制的无线数据采集系统,应用无线单片机nRF24E1实现了无线通信功能,与有线传输方式相比,无线传输方式可以避免信号传输线对现场操作的牵绊。应用FPGA器件EP1C3T144C6实现了数据采集,性能大大优于传统的单片机控制数据采集系统。结果证明,该系统操作简单,工作稳定可靠,快速高效,具有广阔的应用前景。

基于FPGA技术的嵌入式应用型人才培养教学体系

以哈尔滨理工大学2010年计算机科学与技术专业培养方案修订为背景,针对FPGA技术在嵌入式系统中日益广泛的应用,提出嵌入式技术与应用专业方向基于FPGA设计技术的嵌入式应用型人才培养的课程体系,结合学校现有的教学条件,详细介绍基于Xilinx FPGA实验平台的课程体系设置、课程的理论和实验教学内容等。该课程体系围绕FPGA技术由浅入深展开教学,在培养学生全面掌握FPGA器件开发技术的同时,也培养其基于FPGA的嵌入式系统设计与应用的能力。

基于FPGA技术的数字中频系统的设计

在数字中频的理论基础上,研究了数字中频的FPGA实现技术。包括NCO混频器、多速率信号处理(抽取和内插)模块、FIR滤波器模块在FPGA上的实现方式和结构。然后对数字中频系统中的各个模块利用MATLAB和DSP Builder进行了仿真,并使用QuartusⅡ编程实现。通过在软件上仿真数字中频系统,验证了本设计方案的正确性和可行性。

基于CDIO工程教育理念的FPGA技术课程教学改革探索

基于CDIO工程教育理念,高校FPGA技术课程教学应针对教学方法、实践内容、实践方式以及考核方式等方面进行改革探索。教师可综合运用演示法、对比式、案例式等教学方法提高学生的学习兴趣;将当前社会主流的FPGA应用项目分解于实验内容中,使学生在课堂实践接触的内容与当前社会需求接轨;以项目或任务的方式建立课外创新小组,形成课堂课外线上线下多元实践方式,充分调动学生的积极性,提高其工程实践能力;结合CDIO工程教育标准在考核,方式上侧重于实践操作能力考核。通过这些改革措施最终能培养学生利用已学的理论知识解决工程实际问题的创新精神和综合能力,以满足当前社会对高质量FPGA技术人才的需求。

“新工科”及工程教育专业认证背景下FPGA技术教学下移的研究与实践——以“数字电子技术基础”课程为例

近年来,“数字电子技术基础”课程为满足“新工科”和工程教育认证的要求,进行了全面落实FPGA技术内容的改革,并获得了成功。尤其是在实验环节采用植入的方法值得推荐。植入是在不增加学时的条件下,将FPGA技术放入教学大纲和授课计划中。实验课在学时不变的基础上将传统的通用逻辑器件实验与FPGA技术进行融合。通过以学生为主体、教师为主导的思路,以及“做中学,学中做”的方法,实现了FPGA技术在原实验课中的植入。

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CPLD/FPGA技术的数字系统设计

概要介绍在ALTERE公司研制的MAX+PLUSⅡCPLD软件开发系统上,进行数字系统设计的特点、方法。并列举了应用在系统编程的用户片,实现十字路口交通灯控制系统设计的过程。

FPGA技术在煤矿数字通信压缩编码中的应用

根据煤矿井下移动通信频带窄的特点，提出了利用ＦＰＧＡ技术实现全数字式话音压缩编码方案。该方案具有设计调试简单、体积小。

基于FPGA技术的GF（2^m）域乘法器的研究和设计

椭圆曲线密码体制以其密钥短、安全强度高的优点获得了广泛的重视和应用,而GF(2m)有限域乘法运算是该密码体制最主要的运算。本文研究了基于FPGA芯片的多项式基乘法器的快速设计方法,并给出了面积与速度的比较和分析。

用FPGA技术实现H．221建议中BAS码的提取

本文首先简要阐述了Ｈ．２２１建议的帧结构，然后着重介绍了用ＦＰＧＡ技术实现Ｈ．２２１建议中ＢＡＳ码提取的方法．

基于FPGA技术的计算机组成与结构课程实验教学探索

在分析课程特点及实验教学现状后,讨论了引入EDA技术的实验教学,提出利用FPGA实验的实施方案,并以算术逻辑单元(ALU)的设计为实例阐述了使用ISE 9.2进行实验的方法和步骤。实践证明引入FPGA技术的实验方法有利于提高学生综合设计能力和创新能力。

“FPGA技术应用”课程的混合式教学实践研究

随着教育信息化改革的进一步深入,能够将线上教学与线下教学相结合,实现优势互补的混合式教学,成为高校教育改革的热点之一。针对“FPGA技术应用”课程混合式教学实践中所遇到的问题进行分析,探究解决问题的对策,为电子信息类课程混合式教学实践提供启发和参考。

FPGA技术在自动监测与控制中的应用

介绍了一种基于FPGA的自动监测与控制装置的系统组成,如性能,其特点是以FPGA芯片作为算法的核心运算部件,完成高速采样、算法滤波等具有高速度要求的任务,因而对与之接口的MCU的性能要求大为降低。

基于FPGA技术的SDH交换芯片设计与实现

介绍一种基于FPGA技术实现SDH宽带交换功能的方法,采用Altera的EP1SGX25F芯片完成了16路2.488Gb/s的接收、发送、成帧、解帧和交换功能,运用T-S-T三级交换结构达到了交换粒度为STM-1的40Gb/s无阻塞交换能力。

虚拟仿真手段在EDA实验教学中的应用——FPGA技术在出租车计费智能系统中的设计与研究

文章介绍了虚拟实验平台的国内外发展概况，提出把虚拟仿真手段应用在高校EDA实验教学中。通过举例出租车计费智能系统，利用FPGA技术对其进行设计和相关综合仿真。实验表明，把虚拟实验平台应用到EDA实验教学中，能更好地扩展高校工科学生的动手能力，让高校学生开发自己的设计能力，并更快地掌握技能，与社会接轨。

航空电子系统设计中FPGA技术的应用

现场可编程门阵列(FPGA)核心的实施体现了先进的现代航空电子设计方法。这项技术的特点是废弃组件管理、降低设计风险、提高集成度、减小体积、降低功耗和提高故障平均间隔时间(MTBF)等,而在FPGA基础上加入一项知识产权核心,即MIL-STD-1553这项技术,从而彻底告别了ASIC传统,使航空电子系统设计获得一种与众不同的特性,而成为一个非常专业的高级系统。