計(jì)算機(jī)工程畢業(yè)論文精選范文參考
計(jì)算機(jī)工程畢業(yè)論文精選范文參考
uter Technology)是工程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的一套完整的系統(tǒng)技術(shù),涉及到設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)計(jì)算機(jī)所采用的電路技術(shù)、互連技術(shù)、組裝技術(shù)以及散熱技術(shù)等。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的計(jì)算機(jī)工程畢業(yè)論文，供大家參考。
計(jì)算機(jī)工程畢業(yè)論文范文一：校企合作機(jī)制工程型人才培訓(xùn)
1長(zhǎng)期穩(wěn)定的校企合作必須從建立有效的運(yùn)行機(jī)制入手
1.1校企合作是工程型人才培養(yǎng)的必由之路
西安郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院自2006年起廣泛開(kāi)展校企合作，重點(diǎn)與東軟、神州數(shù)碼、NEC等二十多家國(guó)內(nèi)知名IT企業(yè)、上市公司建立了緊密合作關(guān)系。我們建立的校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)基地獲得信息產(chǎn)業(yè)部、北京中關(guān)村軟件園、深圳軟件園、西安高新開(kāi)發(fā)區(qū)認(rèn)可并授牌，與企業(yè)的校外基地共同構(gòu)成學(xué)生長(zhǎng)期理想的實(shí)習(xí)環(huán)境。每學(xué)年都有超過(guò)300名學(xué)生在大四一學(xué)年內(nèi)在合作企業(yè)的校內(nèi)外基地參加實(shí)習(xí)，90%以上的學(xué)生實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量就業(yè)。這說(shuō)明校企合作在計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)中起著至關(guān)重要的作用。近期，教育部啟動(dòng)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，采用高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)分為在校學(xué)習(xí)和企業(yè)學(xué)習(xí)兩部分。在國(guó)家通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，由學(xué)校和企業(yè)共同制定具有特色的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該計(jì)劃將學(xué)生的工程教育置于現(xiàn)代工程背景下，學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)一年，得到構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行完整的過(guò)程體驗(yàn)。該計(jì)劃的特點(diǎn)之一就是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過(guò)程。卓越計(jì)劃體現(xiàn)了我國(guó)當(dāng)前教育思想的轉(zhuǎn)變，也從理論上說(shuō)明校企合作是工程型人才培養(yǎng)的必由之路。
1.2企業(yè)需求是校企合作長(zhǎng)期發(fā)展的前提
我校計(jì)算機(jī)學(xué)院與企業(yè)的合作有如下特點(diǎn)。
1)合作企業(yè)大都為國(guó)內(nèi)有實(shí)力的知名IT企業(yè)。如神州數(shù)碼、文思創(chuàng)新、NEC、東軟軟件等。
2)公司需求的都是IT領(lǐng)域緊缺人才。如軟件開(kāi)發(fā)、軟件測(cè)試、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)工程師等。
3)企業(yè)希望與學(xué)校建立長(zhǎng)期關(guān)系，大量輸送人才。北京神州數(shù)碼西安研發(fā)中心三年定制培養(yǎng)200名學(xué)生，東軟軟件股份公司兩年定制培養(yǎng)180名學(xué)生。近兩年，學(xué)校向企業(yè)輸送了600多名學(xué)生。
4)合作企業(yè)的主動(dòng)性、積極性非常高。企業(yè)參與教學(xué)管理及授課，采用資助辦學(xué)經(jīng)費(fèi)、捐助實(shí)驗(yàn)設(shè)備、資助學(xué)生科技活動(dòng)，提供實(shí)用工具軟件、提供教師培訓(xùn)等多種方式提高學(xué)院辦學(xué)效果。
5)提供的校外實(shí)習(xí)條件優(yōu)越。如北京神州數(shù)碼、東軟軟件定制班，組織學(xué)生到企業(yè)參加4～6個(gè)月的實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供理想的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，并指派優(yōu)秀的項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行指導(dǎo)，為學(xué)生補(bǔ)貼赴公司實(shí)習(xí)的交通費(fèi)、住宿費(fèi)及生活費(fèi)。
由以上特點(diǎn)可以看出：第一，產(chǎn)業(yè)要發(fā)展、大量IT人才緊缺，是企業(yè)與高校合作的基礎(chǔ)。第二，通過(guò)與高校合作，企業(yè)降低了人才培養(yǎng)成本，招聘到滿意的人才，是企業(yè)的利益驅(qū)動(dòng)使然。第三，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)方向有廣泛深厚的市場(chǎng)基礎(chǔ)和校企合作的有利條件，學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生有共同的利益，完全可以做到多方共贏。
1.3機(jī)制是校企合作有效運(yùn)行的根本保障
校企合作教育使企業(yè)由單純的用人單位變?yōu)槁?lián)合培養(yǎng)單位，雙方需要共同組織管理、共同實(shí)施培養(yǎng)過(guò)程。如果沒(méi)有一個(gè)有效的運(yùn)行機(jī)制，很難保證校企合作順暢執(zhí)行。一方面，學(xué)校需要有專(zhuān)門(mén)的組織，為企業(yè)提供相應(yīng)的服務(wù)，同時(shí)也要有能力協(xié)調(diào)學(xué)校內(nèi)部各教學(xué)環(huán)節(jié)，而一般學(xué)校都不具備這種服務(wù)功能。如果沒(méi)有領(lǐng)導(dǎo)層面自上而下的推動(dòng)，或者二級(jí)單位還不具備充分的自主權(quán)，建立校企合作教育運(yùn)行機(jī)制難度很大。我們計(jì)算機(jī)學(xué)院的做法是建立IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心，將其作為與企業(yè)對(duì)接的窗口，在很大程度上為企業(yè)提供了必要的服務(wù)，逐漸形成一種規(guī)范化的運(yùn)行保障機(jī)制。該機(jī)制主要由校企合作管理體系以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、政策激勵(lì)、管理服務(wù)、環(huán)境保障、質(zhì)量管理、法制保障等構(gòu)成，不僅具有針對(duì)不同企業(yè)的靈活性和適應(yīng)性，同時(shí)能夠堅(jiān)持本科教學(xué)的必要基礎(chǔ)，使不同企業(yè)的多樣化需求有一個(gè)統(tǒng)一的實(shí)施規(guī)范。該機(jī)制使校企雙方能夠快速實(shí)現(xiàn)階段性目標(biāo)并形成成果，比較適合學(xué)校由傳統(tǒng)教育向工程教育過(guò)渡階段的校情。該機(jī)制的核心價(jià)值在于明確了學(xué)校與企業(yè)既是合作伙伴又互為服務(wù)對(duì)象的關(guān)系，學(xué)校必須走出象牙塔，成為市場(chǎng)中產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)，以能為企業(yè)提供合格人才為己任。由上可見(jiàn)，從企業(yè)的需求出發(fā)，尋找校企合作教育的切入點(diǎn)，是建立校企合作教育運(yùn)行機(jī)制的前提;校企合作教育運(yùn)行機(jī)制建立后的規(guī)范化運(yùn)作是雙方合作成功的關(guān)鍵;而高校能否在這種機(jī)制下為企業(yè)提供服務(wù)是校企合作教育長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的根本保障。
2校企合作教育運(yùn)行機(jī)制的構(gòu)成
2.1校企合作互利雙贏的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)制
校企合作必須互利雙贏。以雙基地合作伙伴北京神州數(shù)碼西安研發(fā)中心為例，雙方的合作關(guān)系為：校內(nèi)實(shí)習(xí)基地由學(xué)院提供實(shí)驗(yàn)設(shè)施和場(chǎng)地，企業(yè)承擔(dān)教學(xué)費(fèi)用。有意參加培訓(xùn)的學(xué)生先由企業(yè)招聘，對(duì)于通過(guò)筆試和面試的學(xué)生，學(xué)校根據(jù)企業(yè)要求，與企業(yè)共同組織他們進(jìn)行前期培訓(xùn)。培訓(xùn)從大三暑假開(kāi)始到大四上學(xué)期，學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間完成第一階段的技術(shù)培訓(xùn)。這期間，學(xué)生既是西安郵電學(xué)院的學(xué)生，又是神州數(shù)碼的見(jiàn)習(xí)員工。在校內(nèi)實(shí)習(xí)基地培訓(xùn)考核通過(guò)者將成為企業(yè)的見(jiàn)習(xí)工程師，到企業(yè)校外實(shí)習(xí)基參加真實(shí)項(xiàng)目實(shí)習(xí)。參加項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)月后，學(xué)生進(jìn)行適崗度考核，通過(guò)后成為正式員工。企業(yè)為不錄用的學(xué)生出具見(jiàn)習(xí)表現(xiàn)證明，以便其重新求職。被錄取者繼續(xù)參與企業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，在企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在學(xué)校答辯，畢業(yè)后正式入職[1]。這種定制培養(yǎng)方式體現(xiàn)了企業(yè)對(duì)人才需求的迫切性和參與的積極性。企業(yè)通過(guò)參與共同培養(yǎng)學(xué)生的過(guò)程獲得滿意合格的人才，同時(shí)也降低了人才流動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)和入職培訓(xùn)的成本;而學(xué)校則深化了教學(xué)改革，節(jié)約了教學(xué)經(jīng)費(fèi)，提高了教學(xué)質(zhì)量，鍛煉了教師隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生就業(yè)。雙方都獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙贏。
2.2政府在促進(jìn)校企合作中的政策激勵(lì)機(jī)制
政府在加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)、政策支持、建立人才培養(yǎng)基地等多方面為校企合作搭建了理想的平臺(tái)。2005年，我校計(jì)算機(jī)學(xué)院獲得信息產(chǎn)業(yè)部授予的國(guó)家級(jí)“電子信息產(chǎn)業(yè)高技能人才培訓(xùn)基地”稱(chēng)號(hào);2006年成為北京中關(guān)村軟件園的合作院校及人才培養(yǎng)基地;2007年成為西安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)“西安高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)IT人才實(shí)訓(xùn)基地”。2008年，深圳軟件園授予我校“深圳軟件園軟件與信息服務(wù)外包人才高校實(shí)訓(xùn)基地”稱(chēng)號(hào)。2007年，“西安郵電學(xué)院IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心”被評(píng)為陜西省人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)。政府還通過(guò)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)扶持政策，如“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域緊缺人才培養(yǎng)工作的意見(jiàn)”，為企業(yè)和教育機(jī)構(gòu)在軟件外包、集成電路設(shè)計(jì)等方向的人才培養(yǎng)提供場(chǎng)地、稅收、培訓(xùn)、實(shí)習(xí)、招聘等多方面的補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策。這些國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域緊缺人才幾乎涵蓋了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的所有方向。國(guó)家的扶持政策促進(jìn)了企業(yè)與高校的合作。
2.3學(xué)校在校企合作中的管理組織與服務(wù)機(jī)制
校企合作教育機(jī)制的建立在學(xué)校目前的管理體制和運(yùn)行體制下將會(huì)遇到種種困難。學(xué)校不僅需要克服來(lái)自?xún)?nèi)部形成的習(xí)慣和阻力，還需要從組織機(jī)構(gòu)、人員條件、政策環(huán)境上予以充分認(rèn)識(shí)和保證。我校計(jì)算機(jī)學(xué)院通過(guò)建立校企合作教育管理體系，在組織上予以保障。該體系由校企合作教育工作委員會(huì)及其下屬執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，委員會(huì)由院領(lǐng)導(dǎo)、合作企業(yè)代表和各系部負(fù)責(zé)人組成，負(fù)責(zé)整體規(guī)劃，制定政策，協(xié)調(diào)學(xué)院各方面資源，下設(shè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心，負(fù)責(zé)日常管理與實(shí)施。為滿足與企業(yè)合作的需要，需要賦予合作教育組織以傳統(tǒng)教學(xué)管理機(jī)構(gòu)所不具備的功能，包括校企合作窗口，日常教學(xué)管理協(xié)調(diào)，制定考核、評(píng)價(jià)和獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)，校企合作模式探索，職業(yè)素質(zhì)教育，就業(yè)服務(wù)與指導(dǎo)，教師到企業(yè)進(jìn)修實(shí)習(xí)以及學(xué)籍管理(學(xué)分置換)等，使實(shí)訓(xùn)中心真正成為校企合作共同管理的平臺(tái)，能夠承擔(dān)起規(guī)范化服務(wù)的職能，確保合作的順利進(jìn)行。“如果合作教育的校方能夠提供上述服務(wù)，那么合作教育主要參與方的被動(dòng)局面必然被打破，企業(yè)參與合作教育的內(nèi)在積極性必然被激發(fā)，學(xué)校單方面上門(mén)尋求企業(yè)對(duì)合作教育的支持，將變?yōu)殡p向參與的互利互惠雙贏合作[2]。”
2.4合作教育實(shí)施的教學(xué)環(huán)境保障機(jī)制
合作教育所需的教育環(huán)境資源由學(xué)校和企業(yè)在校建立的實(shí)驗(yàn)室和校外基地共同組成。主要包括：1)計(jì)算機(jī)學(xué)院所屬的包括工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，軟件工程實(shí)驗(yàn)室以及硬件、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式等六個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。2)省級(jí)“計(jì)算機(jī)與微電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”、省級(jí)人才培養(yǎng)模式示范區(qū)“西安郵電學(xué)院IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心”、信產(chǎn)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“西郵專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)中心”、軟件研究所、陜西省通信專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究中心(陜西省13115工程)。3)同企業(yè)合作建立的一批聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，包括東軟集團(tuán)合作建立的雙真實(shí)驗(yàn)室(真實(shí)的企業(yè)環(huán)境和真實(shí)的項(xiàng)目)、廣州周立功單片機(jī)系統(tǒng)公司成立的“嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”、美國(guó)Altera公司成立的“SOPC聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”、與美國(guó)Intel公司共建的“英特爾多核技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”等。4)與神州數(shù)碼、東軟、用友、NEC、中興、華為、大唐電信等著名IT企業(yè)建立的校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地。執(zhí)行機(jī)構(gòu)“IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心”占地3000多平方米，累計(jì)投資加上企業(yè)捐贈(zèng)，總價(jià)值超過(guò)4000萬(wàn)元。校企合作不僅使學(xué)校獲得了大量企業(yè)資助的教學(xué)設(shè)備，豐富了教學(xué)資源，改善了辦學(xué)條件，而且給學(xué)校帶來(lái)了緊跟市場(chǎng)發(fā)展的最新信息技術(shù)和項(xiàng)目課題，和學(xué)校教師的科研項(xiàng)目一起，共同為學(xué)生提供了理想的實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)境。
2.5合作教育實(shí)施的教學(xué)運(yùn)行和質(zhì)量保障機(jī)制
計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)必須以社會(huì)需求為導(dǎo)向，高度重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。根據(jù)企業(yè)需求，我校計(jì)算機(jī)學(xué)院采取了靈活彈性的專(zhuān)業(yè)選修課設(shè)置和考核與管理模式，加大了各專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等，都制定了嚴(yán)格規(guī)范的指導(dǎo)書(shū)或?qū)嵤┘?xì)則，并根據(jù)企業(yè)的需求信息，及時(shí)充實(shí)調(diào)整培養(yǎng)方案。如企業(yè)對(duì)學(xué)生的語(yǔ)言交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等有一定要求，學(xué)校就以選修課的形式開(kāi)出“IT職業(yè)規(guī)劃與職業(yè)化塑造”課程，聘請(qǐng)企業(yè)人力資源經(jīng)理、項(xiàng)目經(jīng)理到校為學(xué)生授課。這些調(diào)整得到了企業(yè)的認(rèn)可與支持，取得了很好的效果。根據(jù)校企合作的目標(biāo)要求，雙方建立了一整套教學(xué)過(guò)程評(píng)估體系。對(duì)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)習(xí)日志和實(shí)訓(xùn)總結(jié)進(jìn)行考察;對(duì)學(xué)生的成績(jī)考核，在不同階段采用不同的考核方法，如校內(nèi)基地技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)采用考試的方式，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)結(jié)束采用項(xiàng)目驗(yàn)收的方式;校外基地見(jiàn)習(xí)工程師實(shí)習(xí)采用適崗度考核，見(jiàn)習(xí)半年以上的學(xué)生將參加360度考核，標(biāo)準(zhǔn)與正式員工相同;特別重視學(xué)生下企業(yè)后實(shí)習(xí)階段中項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)。對(duì)教師的考核主要采取學(xué)生填寫(xiě)教學(xué)反饋表的方式，對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容、方法、效果等十余個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。這是按照企業(yè)化管理的過(guò)程控制而形成的教學(xué)運(yùn)行及質(zhì)量保障機(jī)制。
2.6確保合作教育順暢執(zhí)行的合同管理和法制保障機(jī)制
在合作中，由于各個(gè)企業(yè)的情況和合作方式不同，為了使計(jì)劃順暢執(zhí)行，校企雙方在合作培養(yǎng)的各方面都做出了詳細(xì)規(guī)定。不僅有校企雙方的合作協(xié)議，還有與學(xué)生在培訓(xùn)、實(shí)習(xí)、就業(yè)、違約等各個(gè)環(huán)節(jié)的三方協(xié)議，確保學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生密切合作，責(zé)任明確，利益共享，長(zhǎng)久穩(wěn)定，形成校企合作辦學(xué)能夠有效運(yùn)行的合同管理和法制保障機(jī)制。在校企合作中，雙方都特別注重對(duì)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)教育，包括對(duì)職業(yè)人的自律、自覺(jué)、責(zé)任和守約意識(shí)教育，針對(duì)大學(xué)生履約意識(shí)不足的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)學(xué)院還增加了與就業(yè)有關(guān)的教育部三方就業(yè)協(xié)議、新實(shí)施的勞動(dòng)合同法等內(nèi)容的講解，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐漸形成良好的職業(yè)習(xí)慣，以企業(yè)員工的標(biāo)準(zhǔn)要求自己。
3結(jié)語(yǔ)
西安郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院校企合作教育運(yùn)行機(jī)制的建立是在與企業(yè)的多年合作中逐漸形成的。隨著國(guó)家“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”這一高等工程教育領(lǐng)域重大改革項(xiàng)目的推廣，人們思維觀念和學(xué)校環(huán)境氛圍的改變，已有的組織模式和形成機(jī)制也會(huì)發(fā)生變化，因此該機(jī)制還需要不斷調(diào)整和完善。
計(jì)算機(jī)工程畢業(yè)論文范文二：嵌入式計(jì)算機(jī)工程化設(shè)計(jì)分析
1引言
某控制管理系統(tǒng)主要用于收集外部傳感器數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及邏輯判斷,最后向外部設(shè)備輸出處理后的數(shù)據(jù)及控制指令。系統(tǒng)中嵌入式計(jì)算機(jī)模塊的主要任務(wù)是處理外部通信接口的大量數(shù)據(jù)收發(fā),數(shù)據(jù)及控制邏輯處理任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單。嵌入式計(jì)算機(jī)要求具備異步串口、網(wǎng)絡(luò)接口、離散量接口等資源,滿足控制任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求,便于應(yīng)用軟件的研制、維護(hù)及升級(jí)并且能夠適用于惡劣的使用環(huán)境。傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)軟件聯(lián)合編譯、統(tǒng)一加載,不便于工程應(yīng)用。為滿足某控制管理系統(tǒng)的功能及工程化需求,對(duì)傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了改進(jìn),給出了采用MPC8265處理器[1]實(shí)現(xiàn)該嵌入式計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案,指出了工程應(yīng)用中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
2硬件設(shè)計(jì)
整個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件功能模塊主要由電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路、中央處理器、FPGA、接口電路和存儲(chǔ)系統(tǒng)等部分組成。FPGA主要實(shí)現(xiàn)模塊的控制邏輯、LBE總線邏輯及部分外圍資源,比如串口、雙口等;接口電路主要實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)外接口信號(hào)的隔離及信號(hào)電平的變換以及串口和網(wǎng)口等。各硬件功能模塊的組成及設(shè)計(jì)要點(diǎn)與其他嵌入式計(jì)算機(jī)類(lèi)似,下面對(duì)主要功能模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。
(1)中央處理器
中央處理器選用MPC8265芯片,工作頻率為150~300MHz,內(nèi)核電壓為1.7~2.2V。中央處理器的電路設(shè)計(jì)主要包括對(duì)一些關(guān)鍵信號(hào)的端接處理、處理器工作電源的分配及濾波、工作頻率設(shè)置電路及調(diào)試接口設(shè)計(jì)等。在工程應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于該控制管理系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度范圍要求較寬,為保證中央處理器在高溫環(huán)境中運(yùn)行的可靠性,處理器設(shè)定的工作頻率應(yīng)低于最高值,比如200MHz;為提高中央處理器在低溫環(huán)境中運(yùn)行的穩(wěn)定性,處理器的內(nèi)核電壓應(yīng)設(shè)置為可選范圍的上限電壓值,比如200MHz的主頻,內(nèi)核電壓值應(yīng)設(shè)定為1.9V。
(2)時(shí)鐘設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)中存在3種時(shí)鐘頻率,分別為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外部總線使用的100MHz時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)接口電路使用的25MHz時(shí)鐘以及異步串行接口使用的14.7456MHz時(shí)鐘。其中100MHz是主時(shí)鐘信號(hào),采用全局時(shí)鐘的設(shè)計(jì)原則,經(jīng)CY2305芯片驅(qū)動(dòng)后,輸出給MPC8265器件和SDRAM器件。由于MPC8265器件和SDRAM器件MT48LC8M32的建立、保持時(shí)間存在差異,因此,兩者的輸入時(shí)鐘信號(hào)時(shí)序需進(jìn)行控制,最為簡(jiǎn)便的方法是控制時(shí)鐘信號(hào)的傳輸距離。工程應(yīng)用中,根據(jù)MPC8265器件和MT48LC8M32器件的建立、保持時(shí)間要求,同時(shí)結(jié)合印制板的布線面積以及所使用的FR4材料,最終要求輸入MPC8265的時(shí)鐘信號(hào)線需要比輸入MT48LC8M32的長(zhǎng)約15cm。
(3)復(fù)位設(shè)計(jì)
復(fù)位設(shè)計(jì)包括加電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、COP接口復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位等設(shè)計(jì),復(fù)位控制邏輯統(tǒng)一處理所有輸入的復(fù)位電路信號(hào),并且實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件配置字的訪問(wèn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中,MPC8265硬件配置字一般不會(huì)改變,因此,為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),提高生產(chǎn)效率,直接把硬件配置字配置在FPGA邏輯中,從而略去生產(chǎn)過(guò)程中的硬件配置字燒寫(xiě)步驟。
(4)存儲(chǔ)器系統(tǒng)
存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括SDRAM存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和雙口存儲(chǔ)器。SDRAM存儲(chǔ)器分配在存儲(chǔ)空間的低端。在系統(tǒng)運(yùn)行中被劃分成3個(gè)功能區(qū),即操作系統(tǒng)駐留區(qū)、應(yīng)用程序駐留區(qū)、保留區(qū)。程序存儲(chǔ)器分配在存儲(chǔ)空間的高端,程序存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序區(qū)和用戶程序區(qū)。系統(tǒng)程序區(qū)用于保存系統(tǒng)程序,包括操作系統(tǒng)、底層測(cè)試與監(jiān)控軟件等程序。用戶程序區(qū)用于保存用戶應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和雙口存儲(chǔ)器分別分布在存儲(chǔ)空間的高端和中端。在工程應(yīng)用中,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件和用戶軟件完全獨(dú)立的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā),存儲(chǔ)器系統(tǒng)必須為系統(tǒng)軟件和用戶軟件提供完全獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域和運(yùn)行區(qū)域。
(5)總線接口設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用32位機(jī)載航空計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(LBE)總線作為對(duì)外總線接口。LBE總線與處理器總線間的橋接邏輯采用FPGA實(shí)現(xiàn),主要包括地址和數(shù)據(jù)信號(hào)的處理單元、信號(hào)的時(shí)序同步單元和控制信號(hào)邏輯實(shí)現(xiàn)單元。數(shù)據(jù)和地址信號(hào)處理單元用于實(shí)現(xiàn)處理器及LBE總線間數(shù)據(jù)和地址信號(hào)的轉(zhuǎn)換、緩沖、輸入輸出控制等。數(shù)據(jù)總線處理單元包括數(shù)據(jù)緩沖、字節(jié)交換、字節(jié)選擇輸出等模塊,支持對(duì)外部存儲(chǔ)器的對(duì)齊與不對(duì)齊的字、半字等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)寬度的讀寫(xiě)操作以及突發(fā)傳輸?shù)取r(shí)序同步單元用于對(duì)控制信號(hào)邏輯單元產(chǎn)生的控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)和地址信號(hào)處理單元產(chǎn)生的地址信號(hào)進(jìn)行時(shí)序控制。時(shí)序同步單元功能分為兩部分,可以分別按照處理器總線和LBE總線的時(shí)序要求完成同步控制?？刂菩盘?hào)邏輯單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器及LBE總線間的所有控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換和訪問(wèn)模式的轉(zhuǎn)換,以及地址譯碼控制信號(hào)的產(chǎn)生等。
3軟件設(shè)計(jì)
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的駐留軟件是非常重要的一部分。目前,較為常用的方式是系統(tǒng)軟件及用戶應(yīng)用軟件分別獨(dú)立設(shè)計(jì),最后把兩者代碼聯(lián)合編譯、調(diào)試并生成最終的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)駐留軟件,通過(guò)仿真器加載、固化駐留軟件。這種聯(lián)合編譯及軟件加載的方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但是任務(wù)界面不清晰,維護(hù)不便,不利于工程化。為此,對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),在傳統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)上增加了狀態(tài)監(jiān)控軟件及維護(hù)系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)軟件及用戶應(yīng)用程序的單獨(dú)編譯、調(diào)試以及維護(hù)系統(tǒng)軟件、操作系統(tǒng)及用戶應(yīng)用程序的單獨(dú)加載。改進(jìn)的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)層次如圖4所示,圖中無(wú)底色部分的軟件模塊包括板級(jí)支持包、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)及系統(tǒng)應(yīng)用軟件,這些軟件模塊的功能及組成與其他嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本相同;加底色部分為在傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加的系統(tǒng)軟件,其主要功能及組成如下所述。
(1)狀態(tài)監(jiān)控軟件
狀態(tài)監(jiān)控軟件位于BSP軟件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件之上,在BSP和設(shè)備驅(qū)動(dòng)完成對(duì)計(jì)算機(jī)主要硬件資源和設(shè)備的初始化后運(yùn)行[2],負(fù)責(zé)收集設(shè)備的狀態(tài)信息,引導(dǎo)設(shè)備進(jìn)入不同的工作模式。設(shè)備的狀態(tài)信息由計(jì)算機(jī)外部離散量或IO設(shè)備提供,不同的狀態(tài)信息對(duì)應(yīng)不同的工作模式。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作模式分為運(yùn)行態(tài)及維護(hù)態(tài)兩種模式,其中運(yùn)行態(tài)模式是計(jì)算機(jī)的默認(rèn)模式,該模式下計(jì)算機(jī)將調(diào)用并運(yùn)行操作系統(tǒng)和用戶軟件。維護(hù)態(tài)運(yùn)行模式下,系統(tǒng)將調(diào)用并運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)軟件。軟件的主要功能模塊有兩個(gè),一是模式檢測(cè)模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同模式的檢測(cè)及引導(dǎo);二是程序搬移模塊,實(shí)現(xiàn)程序從固存向內(nèi)存的搬移。
(2)維護(hù)系統(tǒng)
該軟件主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的維護(hù),包括調(diào)試模式、加載模式及測(cè)試模式等3種模式,計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)行模式由用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)外部離散量或IO設(shè)備選擇。調(diào)試模式下,計(jì)算機(jī)建立了一個(gè)多任務(wù)運(yùn)行環(huán)境,可以實(shí)現(xiàn)用戶軟件的在線調(diào)試,常用于軟件故障定位及軟件調(diào)試;加載模式下,可以完成對(duì)Vx-Works操作系統(tǒng)和用戶軟件的升級(jí),常用于產(chǎn)品的維護(hù)及更新;測(cè)試模式下,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試軟件對(duì)主要的硬件資源進(jìn)行測(cè)試并輸出結(jié)果。維護(hù)系統(tǒng)的主要功能模塊有3個(gè),一是軟件調(diào)試模塊,實(shí)現(xiàn)用戶軟件的動(dòng)態(tài)加載、調(diào)試;二是軟件加載模塊,實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)或用戶軟件的接收、緩存、燒入及更新;三是測(cè)試模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源的測(cè)試。
4應(yīng)用情況
本方案實(shí)現(xiàn)的基于MPC8265處理器的嵌入式計(jì)算機(jī),通過(guò)了某控制管理系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)高強(qiáng)度的使用驗(yàn)證,滿足該系統(tǒng)小型化、實(shí)時(shí)性以及惡劣的使用環(huán)境要求。經(jīng)過(guò)軟件設(shè)計(jì)人員和產(chǎn)品用戶現(xiàn)場(chǎng)使用,該嵌入式計(jì)算機(jī)可以有效提高應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)效率,增加軟件維護(hù)的便利性,有利于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、維護(hù)和升級(jí)。目前,該嵌入式計(jì)算機(jī)已在多個(gè)類(lèi)似的控制管理系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。
5設(shè)計(jì)建議
根據(jù)實(shí)際的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在基于MPC8265的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,下面兩點(diǎn)需要特別注意。(1)內(nèi)核供電MPC8265器件的內(nèi)核供電電壓與工作頻率密切相關(guān),工作頻率越高,內(nèi)核電壓值越高,最高不能超過(guò)2.5V,工作頻率與內(nèi)核電壓推薦值關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)選用的MPC8265工作頻率和表2的推薦來(lái)選擇內(nèi)核電壓。如果內(nèi)核電壓設(shè)置為下限值,可在一定程度上降低硬件功耗,但是在特殊的低溫應(yīng)用環(huán)境中,電路的工作穩(wěn)定較差;如果內(nèi)核電壓設(shè)置為上限值,硬件功耗較高,而且在特殊的高溫應(yīng)用環(huán)境中,電路的工作穩(wěn)定較差。對(duì)于大多數(shù)普通應(yīng)用環(huán)境的設(shè)計(jì)而言,內(nèi)核電壓值可以選擇推薦范圍的中間值。因此,建議內(nèi)核電壓供電電路的輸出電壓設(shè)計(jì)成可調(diào)的。實(shí)際設(shè)計(jì)中,綜合考慮應(yīng)用環(huán)境和硬件設(shè)計(jì)的具體情況,最好通過(guò)應(yīng)用環(huán)境摸底測(cè)試最終確定內(nèi)核電壓值,根據(jù)該電壓值調(diào)整內(nèi)核電壓的供電。(2)時(shí)鐘信號(hào)設(shè)計(jì)由于MPC8265器件輸出信號(hào)保持時(shí)間小于大多數(shù)SDRAM器件輸入信號(hào)的最小保持時(shí)間,因此,在MPC8265和SDRAM器件的時(shí)鐘信號(hào)電路設(shè)計(jì)中，為保證兩者信號(hào)的建立,保持時(shí)間滿足要求并具有一定的余量,需要對(duì)兩者的輸入時(shí)鐘信號(hào)時(shí)序進(jìn)行控制。建議采用延長(zhǎng)(相對(duì)輸入SDRAM的時(shí)鐘信號(hào)而言)輸入MPC8265的時(shí)鐘信號(hào)傳輸距離,使得輸入MPC8265的時(shí)鐘信號(hào)比輸入SDRAM的晚,從而保證MPC8265和SDRAM間信號(hào)滿足特定時(shí)序要求。工程設(shè)計(jì)中,選用的MPC8265器件輸出信號(hào)的最小保持時(shí)間為0.5ns,SDRAM器件MT48LC8M32輸入信號(hào)要求的最小保持時(shí)間為1ns;MPC8265器件輸入信號(hào)的保持時(shí)間要求必須大于0.5ns,MT48LC8M32數(shù)據(jù)信號(hào)輸出保持時(shí)間最小為2.5ns,因此,為滿足時(shí)序設(shè)計(jì)要求,輸入MPC8265的時(shí)鐘信號(hào)必須比輸入SDRAM的晚t時(shí)間(0.5ns<t<2ns)。根據(jù)FR4材料印制板中內(nèi)層信號(hào)典型的傳輸延遲約70.87ps/cm,可以換算出輸入MPC8265的時(shí)鐘信號(hào)線需要在輸入SDRAM的時(shí)鐘信號(hào)線基礎(chǔ)上延長(zhǎng)約7.06~28.19cm。
6結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)某控制管理系統(tǒng)的實(shí)際工程需求,給出了基于MPC8265處理器的嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案,結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),指出了工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn),給出了設(shè)計(jì)建議和軟件改進(jìn)方法,對(duì)工程應(yīng)用中的嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
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