时间：2023-03-17 17:57:59
导语：在电子设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
我校引进慧鱼创意组合模型10套，每套模型中包括9个组合包。机器人电子设计认识实习分班级开展，4个学生为一个实习小组。整个实习过程分为五个阶段进行：项目资料收集阶段、基本知识准备阶段、操作练习阶段、项目产品装配、编程、调试阶段、项目验收阶段。
1.1收集项目资料教师根据学生的特点，给出若干项目题目，例如，移动机器人、叉车机器人、颜色识别机器人、抓取机械手、轨迹搜寻机器人等。并由学生自由分组，根据个人兴趣和能力进行项目选择。选定题目后，每组成员根据所选项目的任务要求，开始分头执行各自的任务。包括搜集所用数据资料，阅读交流。在此过程中，教师要指导学生如何搜集信息和处理信息，要让学生了解哪些是相关的信息，如项目产品的实际应用背景、工作过程、注意事项等。指导学生整理和储存信息。
1.2准备基本知识教师采用计算机辅助教学方法对慧鱼创意组合模型进行讲解。结合慧鱼创意组合模型及实习任务要求，通过课件介绍和上机演示对慧鱼组合模型、装配方法等、ROBOTX控制器的使用、ROBOPRO软件编程等内容进行讲解。ROBOPRO软件编程采用图形化的语言，通过接口板与PC机相连，大一学生能够很快掌握和上手。同时它的直观性也容易调动学生学习和创新的积极性。
1.3操作练习教师以一个典型模型为例，根据不同的功能要求，进行师范编程，实现提出的功能。学生分组操作，教师提出不同的功能要求，并进行现场指导。
1.4项目产品装配、编程、调试学生根据所选项目领取所需的实验器材，包括慧鱼创意组合模型包、慧鱼专用电源、慧鱼接口板等。根据项目任务要求，分析项目工作原理和步骤等。以叉车机器人为例，其工作步骤如下。(1)叉车从轨道端点A出发，此时叉车前叉升高(由限位开关控制其最高位置)。(2)按压起动按钮，叉车开始沿环形轨道运行。(3)在叉车运行过程中，根据轨迹传感器的检测信息实时调整叉车的运行方向(通过调整左右两侧车轮的运行速度实现运行方向的调整)。(4)叉车运行到轨道端点B后，叉车停止运行，并降低前叉(由限位开关控制其最低位置)，然后向前运行到工件位置，前叉升高，叉起工件，掉头沿原路返回。(5)叉车运行到端点A后，放下前叉，将工件放置在指定位置(端点A处)，后退一定距离，升起前叉，然后掉头，恢复到出发状态。至此叉车的一次工件搬运工作结束。小组成员理解了项目任务后，进行组内协商分工，开始模型装配、编程、调试等实际操作，这是项目完成的关键步骤。在进行模型装配之前，让学生认真阅读慧鱼公司提供的资料，从而获得大量的感性认识。之后，根据生产实践和生活经验进入动手创意阶段，大胆设想，进行设计组合和装配，构件项目中的结构模型，并搭接电路、气路连接线。然后根据项目工作原理和步骤进行图形化编程(如图2所示)。[4]在初步完成了软件编程后，先检查程序有无编写规范上的错误，通过仿真功能可以进一步检查错误。初步检查之后，将接口板连接到电脑，进行硬件测试，即可在线调试。如果调试程序无误，并且确保接口板与电脑的端口连接正确，即进行程序下载。下载完成系统将给予提示，此时即可断开电脑与接口板之间的连线，在下载模式下运行慧鱼模型。装配、调试完成的几个项目产品模型如图3所示，包括叉车机器人、抓取机械手等。这些产品模型使知识具体化、形象化，为学生感知、理解和记忆知识创造了条件。从而减少学生掌握抽象概念的困难，助其形成明确的概念，发展其观察能力和思维能力，提高学生的学习兴趣和积极性。
1.5项目验收最后进行实习项目验收答辩，检验实习成效。各小组在完成实习项目后，要写出实习报告，详细叙述实习项目的设计思路与实现方法、遇到的问题及解决方法、项目小组的体会。并进行现场答辩：陈述制作过程、展示产品运行过程、解释关键工作原理和采用的方法、回答教师的提问。
2结束语
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
[1]陈旭,王成华.建好电工电子基地培养面向21世纪的高素质人才[A].国家工科基础课程教学的基地建设研讨会论文集[C].武汉:华中理工大学出版社,1999.4.(166).
[2]赵云娣等.电子技术教学基地的实验室建设[J].高等工程教育研究,1999增刊(77)
统一思想，明确目的．大学生电子设计大赛是考察在校大学生专业知识和实践能力的综合型竞赛，是检验学校办学能力的高水平竞赛，同时保证参加大赛的同学能通过大赛这一平台有所收获和进步．指导教师通过比赛积累经验，实现比赛在学校可持续发展，实现以赛促管、以赛促学、以赛促改．大学生电子设计大赛组织过程分为宣传、动员、报名、培训、筛选、强化、竞赛、奖励、总结．赛前准备包含赛前组织和赛前培训．赛前组织包括人员组织、经费组织、设备与耗材组织，赛前培训是对学生进行针对性高强度模拟训练，赛前精心准备是竞赛成功的一半，让每位指导老师和同学在电子设计大赛赛前、赛中、赛后都有所收获．
1．1赛前组织
1．1．1人员组织
学校成立电子设计大赛领导小组．全国大学生电子设计大赛和省级大学生电子设计大赛轮流隔年举办一次，领导小组是常设机构，负责电子竞赛组织、管理、协调工作．电子设计大赛领导小组组长一般由主管教学副校长担任，副组长由学校教务处处长和相关学院院长共同担任，办公室主任由电工电子实验中心主任担任．办公室设在实验中心，负责处理大赛日常事务，成员包括指导老师、实验员及大赛相关人员．电子设计大赛领导小组负责相关部门协调和政策落实和大赛组织和宣传，负责参赛人员管理和学生培训，负责赛前制定培训计划收集整理资料，负责与赛区组委会联络和大赛专项经费管理，负责元器件及耗材保管、整理、发放、采购和培训竞赛场地管理，负责培训竞赛后勤保障和学生管理．电子设计大赛人员组织包含指导老师的组织和参赛学生的组织．强有力的指导老师团队是电子设计大赛取得成功的基础．随着技术发展，大赛专业知识广度和深度不断加深，题目更加新颖贴近生活，包括电源类、控制类、无线收发类、仪器仪表类等，涉及电子技术各领域和方向，对指导老师综合素质和能力提出了更高要求．指导老师需要精通模拟电路、数字电路、高频电路，精通51单片机和熟练运用CORTEX－M3嵌入式系统、CPLD/FPGA可编程逻辑器件、DSP数字信号处理器等，有丰富的实践经验和极强攻坚能力．根据实际情况组建指导教师团队给学生全方位的指导，充分发挥指导教师特长，取长补短，相互学习，共同提高．参赛学生是大赛主体，加强宣传，吸引更多同学参与大赛，同时保证竞赛质量和水平，经选拔合格或任课老师推荐才能正式报名参加．大三学生知识结构和实践能力强于大二学生，选拔时以大三学生为主，适当选取大一、大二学生保证后备力量，组成电子设计大赛参赛队伍．通过学校宣传、领导小组动员、辅导员讲解，使参赛同学全方位多角度了解电子设计大赛的意义和目的，对就业和成长的帮助，调动学生竞赛积极性和热情．
1．1．2经费组织
电子设计大赛经费使用原则:预算清晰，专人管理，专款专用，合理使用，厉行节约，保证运行，各项开支在预算内完成，开支与预算一致．经费来源分为学校年度预算和校内部门筹集，用于电子设计大赛基本运行和指导教师课时补贴．基本运行包含报名费、管理费、电子元器件及耗材采购添置、竞赛期间餐费及其他杂费．指导教师课时补贴指赛前教师培训课时费、竞赛期间指导教师补贴．电子设计大赛经费不含教师差旅费和竞赛获奖后学校发放奖金，赛后根据政策另行拨付．
1．1．3设备耗材组织
大赛设备耗材专人管理，专人采购，统一分配;培训类耗材由培训教师提出计划统一采购．
1．2赛前培训
电子设计大赛赛前对学生的培训是学生提高的重要过程，很大程度上决定了比赛成绩．指导教师根据历年竞赛内容和特点，结合自身特长制定详尽的培训计划和方案．大三学生知识相对全面但实践应用能力较差，没有系统设计经验，知识点孤立难以将各门课程融合到一起，大二学生专业知识结构不完整，认识片面，指导教师根据学生实际情况因材施教做出个性化的培训与辅导，使培训效果达到最佳．培训分两个阶段，时间5～6周．第一阶段(3～4周)采用集中授课与实际制作相结合的方式，第二阶段(2～3周)采用三人一组半开放自主设计的方式．第一阶段包含模块电路分析、设计、调试、制作、参数测试、基本仪器使用及报告书写，对往届比赛重点模块电路进行有针对性专题讲座和制作．重点模块有电源电路、信号调理与运算放大电路、传感器与微弱信号检测电路、信号发生电路、通信电路、电压与频率转换电路，单片机最小系统、人机交互电路、数据采集电路、驱动电路等．设计报告内容包含:摘要，叙述核心技术、实现方法与发挥;系统设计方案，叙述方案选择、系统结构、实现方法;硬件电路设计与分析计算，叙述硬件电路原理、计算、设计与实现;软件设计，叙述软件程序思想、流程、实现方法与重点程序;测试结果与分析，叙述测试仪器、测试方法、测试结果、数据分析;总结与展望，总结题目完成情况、存在问题与展望．第一阶段使学生掌握基本模块电路，对电子设计进一步了解和认识，优秀学生脱颖而出，具备冲击奖项实力，指导教师对这部分同学重点关注，毕竟指导教师精力有限，不可能面面俱到，拿奖也是一项重要而艰巨的任务．第二阶段3人一队进行赛前热身．按比赛要求自主设计，锻炼同学们系统分析与设计、制作与调试、参数测试、团队分工与协作能力．每队由3名同学自愿组合组成，1名同学负责软件编写，1名同学负责硬件制作，1名同学负责报告撰写．实际比赛有很多突况需共同讨论、共同参与、共同应对、共同解决．指导教师可以根据以往题目特点、内容和难度自行设计题目，也可以直接选择往届典型题目．第二阶段模拟训练展现了各队水平和能力，也暴露存在的问题，指导教师根据每队实际情况进行赛前辅导．
2赛期管理
比赛前2～3周，组委会发放比赛用单片机和开发平台，提前让参赛队熟悉开发环境，赛前一周公布本届电子设计大赛可能用到的元器件测试仪器，指导教师团队根据公布元器件清单估计本届比赛可能出现的题目和用到的模块．指导教师对器件进行分析，列出本次大赛可能用到元器件详细清单，交器件管理员清理汇总，不足部分立即准备和采购，采购应确保器件质量，排除器件质量问题带来的故障和干扰．参赛队在赛前调试好竞赛场地仪器设备，查看元器件清单结合指导老师分析对新器件和不熟悉模块进行搭建与调试，为比赛正式开始做好准备．4天3夜的电子设计大赛开始后，第一天选择题目、设计方案与具体电路，领取元器件及耗材，不足的元器件汇总立即采购．第二天完成软件编写和部分模块电路搭建．第三天完成软硬件联调和报告书写．第四天完成参数测试，有能力的同学完成发挥部分设计．
3赛后总结
在新媒体时代的影响下，电子书籍的设计是科学技术与艺术语言相融合的产物，其在原有的文字、图像、色彩等视觉元素设计的基础上，融入了三维图像、交互设计、flas、音频、视频等动态立体图像表达形式，并通过音频播放功能，把文字信息以声音的形式有效、生动地传递给读者，使书籍真正营造出视、听、嗅、触、味五感于一体的阅读氛围。对于电子书籍教学与传统书籍相比较,对书籍设计如何体现“五感”有一个新的认识。“视”的体现：将传统书籍版式与动态技术结合，动静结合。“听”的体现：在电子书籍中融入听觉元素更好的传达信息的同时，提高了书籍听觉感染力。“触”的体现，从以往传统书籍对材料的触觉提升到以读者与书籍交互性设计和参与性，通过读者对屏幕的触摸或是鼠标的点击、拖动，运用动态图像使读者体会触觉的主动性。“嗅”与“味”的体现，电子书籍无法从食物的方面传达嗅觉，只有间接的从图像、色彩等视觉元素来刺激读者。总之，在电子书籍的教学中要强调书籍内涵艺术化、设计风格简约化、设计信息多元化、设计服务合理化的原则，贯穿到整个电子书籍设计的教学环节中去。
2对电子书籍设计课程教学模式的尝试
2.1培养模式的改革电子书籍的教学中以综合学科知识运用与新媒体技术结合的方式，改变单一教学模式，以开放式态度对待学生和教学。在电子书籍的内容采集阶段，提倡凸显个性化特征；在创意阶段，鼓励学生突破、创新；在电子书籍的制作阶段，以合理化运用新媒体技术为原则，将视听多媒体元素进行有效的编辑和安排。教师应把握学生在每一个阶段的学习，以不同阶段的要求对学生进行指导，不能一味追求新媒体技术带来的全新效果，而是要本着传统书籍技巧与电子书籍技术结合的方式，确立艺术与技术相结合的人才培养模式。
2.2电子书籍设计教学内容的设置优秀的电子书籍设计是以实用性、艺术性、文化性相结合的产物，教师在电子书籍设计的教学内容中需要注意以下几个方面：强调版式设计：在电子书籍教学中信息传达是电子书籍版面设计中的重点，虽然电子书籍不同于传统书籍的纸质媒介和形态，融合了音频视频以及图形图像为一体的心得表达形式，但是它的呈现，在读者阅读时，仍然以图形、文字、色彩为主要构成，所以将传统设计元素与视频、音频相结合的方式来传达信息。强调适量的设计元素，避免视觉混乱进行有序的设计，准确把握整体和部分的关系。提倡交互式设计：相较于传统书籍，电子书籍运用交互式技术使读者通过界面中的按钮、图标、菜单等交互式设置，来实现阅读的主动性，所以引导学生通过交互式设计来增加读者阅读的互动性、趣味性和主动性是电子书籍设计教学的重点，但在电子书籍中交互设计应当适度、合理，带动读者的参与，调动读者的阅读积极性。鼓励运用新技术：由于电子书籍中的媒体多元化，所以对于新技术（软硬件）的掌握与操作尤为重要，鼓励学生将新技术在电子书籍设计上进行运用，利用flas、视频音频、3D模拟虚拟空间等手法，使学生在电子书籍在个性风格和艺术表现上更为丰富，但这也是教学的难点与挑战，需要学生指导掌握综合知识与技术。在课题设置训练上：以网络上招标的电子书籍设计项目来作为学生训练项目，如：电子杂志、电子书刊、电子报纸等，而不是局限于虚拟课题设计，提升学生的设计能力和兴趣，引导学生结合市场的需求来创意，设计出优秀的电子书籍。
3教学中可能遇到的问题
1.1RF输出单元：输出滤波器是RF输出单元的主要器件，它主要影响发射机的无用发射性能，由于数字电视发射机的无用发射是连续的，因此必须采用带通滤波器。
1.2监控部分：数字电视的监控系统由五部分构成，主要包括传感器、微处理器和PC机等。它的主要作用就是对发射机的工作状态、信号传输、电视机故障处理等进行监控，以此保证发射机的稳定工作。
2数字电视发射机的技术与应用
2.1数字电视发射技术与模拟电视发射机技术。数字电视发射技术和模拟电视发射技术都是全固态、单通道发射，两者在大功率合成、供电系统、冷却系统、控制单元等技术上存在互通的关系，在设计理念上，两者都实现了设计的模块化、智能化、自动化、网络化特点，综上所述，数字电视发射机与模拟发射机存在很多相似之处。但是数字电视发射技术与模拟技术又存在着一定的差异性。数字电视发射技术在激励器方面采用了信道编码，这项技术是国标规定的内容，颁布国标之后，信道编码已经顺利解决了国标部分的问题，伴随着我国数字电视发射机技术的发展，中国厂商在发射机产品制造中解决了基带预矫正、平均功率、低相噪本振和单频网等技术难题，这些关键性技术难题的克服都离不开数字化技术水平的提高。
2.2调频广播发射的数字技术特点。数字化技术的发展使得调频广播的发射具备了以下特点：抗干扰能力强、信号稳定、电台频道变宽。调频广播的信号传播受到自然环境、工业生产活动、家用电器干扰等等因素的影响，诸多因素在信号传播过程中一旦一起参与进来就难以被分辨出来，调频收音机却可以通过限幅变化切除掉干扰信号。数字调频激励器的引入，使得调频广播发射机改进了同步指标，降低了传播过程中的噪音影响，使人们获得了更好的音频质量。数字音频信号传输节约了系统同步性用时，提高了系统调试和维护的工作强度。调频广播系统是一个全方位的信息传播平台，具有较大的社会实用性。随着科技的进步，数字化技术还会不断更新，数字化广播也会有更长足的发展和进步。
2.3数字微波通信技术。数字微波通过技术经过近半个世纪的发展，已经取得了一定的成绩，且在一段时期内是通信系统传输的主要方式之一，但是由于近年来各种信息传输技术的快速发展，如光纤技术、卫星技术等，使得微波技术进行了新的发展期，面临的挑战也更多。现代通信传输的三大支柱是卫星技术、光纤技术和数字微波通信技术。当前我国的广播电视领域，已经将光纤传播作为主要的信号传输方式，我国广电行业早已开展以光纤网络为基础的网络建设。光纤通信技术的特点是容量大、抗干扰能力强、损耗程度低，在广播电视信号的传输过程中基本不会受到中继引起的噪声影响，减少了接受信号延时较长的现象。光纤传播技术是高质量的视频和音频传输介质，它的传输效果非常理想化，逐步成为了直播或者远地传播最为主要的方式，也成为了广播电视城域网最稳定可靠的数字电视和数据传输链路。随着数字电视的不断普及，电视正在由给人们提供单项接收信息向双向互动方向发展，光纤传播技术在电视传播中的使用，扩展了传输的长度和宽度，还使电视传播具备了很强的信号质量，带动了广播电视技术的双向发展。综上所述，数字电视发射机技术不仅使数字电视行业得到了高效的发展，其在社会生活的各个领域中都发挥着重要的作用。
关键词：电子政务，顶层设计，地方政府，前台-后台服务体系
一、背景
近两年来，有关电子政务或信息化的“顶层设计”这个概念用得非常频繁；但是，时至今日，人们对此却仍然没有一个权威的定义与说法。其实，简单地说，所谓顶层设计即是就某个对象进行全面系统的规划与设计。从起源上看，顶层设计这个概念最初来自自然科学或大型技术工程领域，如人类基因组工程研究、航天工程研究等。例如，中国航天科技集团总经理王礼恒院士在谈到我国载人航天与绕月探测工程时，就先后多次提到要进行顶层设计，“加强航天发展的顶层设计，从国家和全局的高度来统筹安排航天发展”（王礼恒：“载人航天绕月探测同步推进时机成熟”，/home/news/Inland/200403/08/214153.html。）。中国国防科工委副主任、国家航天局局长栾恩杰曾在2003年6月11日表示，中国航天需要政府从国家战略的高度出发，做好顶层设计和整体规划，调整结构、整合资源（“专家认为：中国航天需政府做好顶层设计和整体规划”，。）提到“建设新一代运载火箭型谱化系列”，其中的“型谱”即是产品设计方面的顶层设计。从这些自然科学与大型技术工程领域的案例来看，顶层设计的基本内容是指，为完成某一大型科技项目，必须实现理论上一致、功能上协调、结构上统一、资源共享、部件标准化。
但是，就电子政务来说，要“实现理论上一致、功能上协调、结构上统一、资源共享、部件标准化”，却不是件那么容易和简单的事情，因为科技项目与工程的顶层设计与作为政策体系的电子政务顶层设计毕竟存在着很大的差异。从基本内容来看，电子政务的顶层设计应该是就电子政务建设的基本问题进行总体的、全面的设计，不仅应该包括网络建设、安全管理、信息资源建设等诸多技术层面的内容，也应该包括行政管理体制、政府职能、政府绩效管理及具体业务类型之间的关系。
时至今日，尚没有哪个国家以顶层设计来命名自己的电子政务政策或文件。不过，就基本内容来看，美国联邦政府的“联邦政府组织架构（FEA）”和英国政府的“电子政务互操作模型（e-GIF）”可以看作是他们本国的电子政务顶层设计。例如，就FEA来说，美国政府将电子政务的主要问题都纳入其五个参考模型，即绩效参考模型（PRM）、业务参考模型（BRM）、服务构件参考模型（SRM）、数据参考模型（DRM）、技术参考模型（TRM），从而使其对电子政务的管理由原先的注重具体项目、业务细节与资金配给的特别管理转向基于绩效评估、业务规范与技术标准的制度化的例行管理。可见，顶层设计正在成为一些国家电子政务建设的重要方向。
二、我国地方电子政务顶层设计的基本内容是建立“电子政务前台-后台服务体系”
由于信息化发展水平的差异，国外进行电子政务顶层设计的方法显然不能直接应用于我国的电子政务顶层设计。但是，尽管如此，它们却为我们提供了顶层设计的基本思路，而且其中的一些具体的过程、工具和手段，更是可以直接地应用到我们的顶层设计当中。所以，在电子政务顶层设计的具体构建过程当中，一方面，必须充分考虑到我国的政治、经济发展现实；另一方面，也必须借鉴其他国家在进行电子政务顶层设计时所采用的科学合理的思路与方法，以使我国电子政务更能发挥提高行政管理效率、实现资源共享、减少重复建设的目的。
根据对国外有关国家的电子政务顶层设计的分析，结合我国行政管理体制特点及电子政务发展实际，笔者就作为一级地方政府的电子政务顶层设计构造一套结构模型，并将其称为“电子政务前台-后台服务体系”模型。
该模型包含两部分。第一部分是基本模型，主要包括模型的骨干架构，基本内容可以概括为四个流程主体、三项业务要求（如图1、图2所示）。四个流程主体为各政府部门（以及由其业务网络所构成的内部网）、行政服务中心、政府门户网站、公众（及其服务界面）；三种基本业务要求为集中、整合以及互动。第二部分是扩展模型，是在基本模型基础之上的业务扩展。从图中可以看出，该模型本身就是一个系统流程，电子政务建设的几乎全部内容均能涵盖其中。
“电子政务前台-后台服务体系”具有如下特点：
1.与目前我国政府管理特点相契合。电子政务通常要求对业务流程和组织机构进行调整，因而在实际执行过程中容易让某些部门产生抵触情绪，协调起来存在一定的困难。所以，在上述模型中，内网（局域网）及其网上办公业务是在统一规划下由各部门根据自身业务需要分别建设的，一些相应的后台业务仍然需要本部门去解决，这样可以充分地调动各政府部门开展电子政务的积极性。
2.体现了信息技术对政府行政管理体制改革的要求与影响。这主要表现在三个方面：一是对行政业务、信息资源与政府财务管理的大集中；二是行政服务中心在整个一级政府的电子政务建设中的枢纽地位，为信息时代的政府机构调整提出了改革的方向；三是突出强调了政府门户网站在整个系统流程中的重要地位，体现了电子政务发展的基本要求。
3.明确了电子政务所存在的三层“前台-后台”关系。第一层是公众（企业和公民）与政府门户网站之间的“前台-后台”关系，第二层是政府门户网站与行政服务中心之间的“前台-后台”关系，第三层是行政服务中心与各政府部门之间的业务关系。其实，在不同的信息化和电子政务发展水平下，“前台-后台”层级关系数量及其密切程度都会存在很大的差异。在电子政务发展水平较低的情况下，层级数量较少，其密切程度也较低；随着发展水平的提高，层级数量应逐渐增加，其密切程度也会相应地增加。
4.模型具有较大的伸缩性能。该模型只是从逻辑上表示一级政府的电子政务服务体系结构，因而能够包容很多实际操作过程与建设方式。如就行政服务中心而言，本身可以是地域分布性的，能够满足管辖范围较大的一级政府对分片管理的要求；另外，行政服务中心是一种综合性管理机构的总称，可以表示行政审批中心、办证中心、市民服务中心等机构。不过，尽管其名称可以不一致，但是与政府门户网站的唯一的“前台-后台”关系却是必须坚持的，政府不应该就每一种所谓的中心单建一套信息化系统，这样是与信息化的大集性相违背的，也是没有效益的。
5.能够容纳顶层设计与政府行政管理体制创新的诸多技术与方法。这里可以举几个具体的例子。
例子一，就政府绩效管理与评估而言，由于各政府部门是单独地向行政服务中心提供自己的网上对外办公事务，政府信息公开以及行政业务网上办理情况都能分别地加以考察。
例子二，行政服务中心在整合相关的行政业务时，可以采用美国政府在FEA中所采用的业务系统规划法（BSP）遴选一些共性的业务内容。
例子三，由于行政服务中心承接来自各政府部门的业务并要求对其进行整合，因此知识管理技术与客户关系管理技术等技术方法，能够极大地提高政府服务于公民和企业的能力与效益。与此同时，由于行政服务中心直接管理政府门户网站，与政府各部门密切联系，因此它也能处理很多通过手机、电话等非互联网业务，仍然继续发挥传统手段下的政府服务管理内容与形式，以适应当前信息化过渡期内群众信息化应用水平不高的实际情况。
三、地方政府电子政务顶层设计的政策建议
目前，不少地方政府（特别是地级市政府）已经或正在进行自己的电子政务顶层设计。不过，从顶层设计的角度来看，其内容仍然显得不够全面，对一些比较重要的问题没能进行详细的讨论和分析。作者认为，图2的“电子政务前台-后台服务体系”可以作为构建地方电子政务顶层设计的基础，即围绕该模型并从政府绩效管理、网络、业务、信息资源、组织结构等诸多方面进行各地的电子政务总体设计。因此，作者提出以下的政策建议。
（一）建立科学规范的地方政府电子政务绩效管理与评估模型
绩效参考模型是美国FEA的核心内容，是决定其他四个参考模型的基础，而且美国政府在实施电子政务战略的24个总统优先项目时，同样也是以此为考核依据的。实际上，我国一些地方也在建立政府绩效管理制度，并提出了建立责任型政府的要求，但是从具体内容来看，电子政务尚未纳入政府绩效管理制度范畴。为此，今后各地方政府可以采取以下政策措施：
1.明确电子政务的绩效考核单位及其各自的电子政务发展的具体目标。通过图2的“电子政务前台-后台服务体系”，我们能够实现这样一种双重的目标：既能单独地对各部门进行绩效考核，又能实现跨部门的业务整合。为便于对各部门的电子政务开展情况进行分别地考核，必须科学合理地设计电子政务前台-后台服务体系流程，即在进入行政服务中心之前，各部门是独立完成自己的电子政务业务设计与管理的。为此，地方政府首先必须针对各政府部门的业务情况制定详细的信息化发展计划，明确地为各部门订立电子政务发展的具体的阶段目标。
确立发展目标是电子政务发展的出发点。但是在确立发展目标时，必须充分地考虑本地方电子政务的发展阶段，从与自身发展实际相符的条件出发来制定各部门的电子政务业务发展目标。在确立具体方法
时，应该选择合适的方法，如目标管理法、记分平衡卡法等。由于记分平衡卡法相对复杂，因而建议采用目标管理法来确立各部门的电子政务业务发展目标。
2.根据地方电子政务发展实际，构建自己的“绩效参考模型”。具体工作包括两个方面：一是明确可以具体考核的业务内容及其考核指标。“绩效参考模型”所包括的内容和指标其实非常广泛，就地方电子政务来说，难以完全地按照该模型来进行绩效考核，为此必须就实际情况选择业务流程及其绩效考核指标。在这方面，可以考虑挑选经济综合部门以及社会综合服务部门进行试点，通过试点并获得经验后再逐步地全面推广。二是绩效评估方法与方式的选择。根据不同的分类标准，绩效评估方法可以有内评估、外评估、事前评估、事后评估等多种。建议采取两种评估方式，一是由纪律检查委员会、监察局和信息化办公室一道进行内评估，就政府各部门的信息化绩效进行考核；二是聘请独立的中介机构对政府各部门的电子政务业务成效进行评估。值得注意的是，如果进行全面评估有难度、或者为配合专项工作的需要，也可就具体某项业务进行单独评估。
（二）根据政府职能设计电子政务业务参考模型
在1988年的国务院机构改革过程当中，我们明确地提出了“转变政府职能”的概念。此后，政府职能转变成为我国关于政府行政体制改革的理论基础，因此在讨论电子政务顶层设计时，首先必须从政府职能的角度来设计电子政务的业务参考模型，遵循目前“三定方案”的基本原则来规划政府机构的电子政务业务。但是，从FEA的业务参考模型来看，我们是看不到政府职能的思路的，美国政府在设计该模型时采取的是业务例举法。
根据行政管理理论，政府职能是分层次的，如图3所示。考虑到具体情况，我们认为将电子政务的业务划分为图4的四级结构比较适合我国这些年来对政府行政管理改革的要求（李广乾，“电子政务与政府职能转换”，国务院发展研究中心中青年课题，2005年。）。为此，图4就基本职能的“政治职能”的“政府管理”的内容进行了比较详细的划分。值得注意的是，目前尚无权威的资料对政府职能层次及其明细结构进行全面的界定。因此，就地方政府的电子政务业务参考模型来说，其余的具体内容还必须在针对整个政府的业务情况、根据图4的基本结构进行充分的业务调研之后才能具体地确定。
根据图2，必须由行政服务中心对上述业务内容进行流程整合，在整合后通过门户网站向公众统一提供跨部门的服务。为此，地方政府必须对行政服务中心加以授权，赋予其相应的职能、机构与编制，使之能协调各相关部门的业务流程。
（三）根据业务需要构造电子政务管理模块体系
为使业务模型能够发挥有效的作用，必须建立一些能够重复利用政府行政业务流程并提高跨部门的业务协调能力的服务构件和模块。这既是FEA模型的初衷，也是开展电子政务的必需。从SRM来看，其中包含了很多服务构件，其中的一些构件对我们目前的电子政务来说，往往是超前的或不合适的。因此，我们在参考使用这些服务构件时，应该从实际出发借鉴切合地方电子政务业务发展需要的那些构件。
在采用服务构件时，必须注意以下几个方面的问题：
一是必须考虑服务构件的应用范围。不同的服务构件，其适用性存在着较大的差异，有的可以适用于整个一级政府及各政府部门（如财政管理系统等），而有的则只能在专业性政府部门使用。
二是整合已有的业务应用系统。由于很多政府部门开展信息化应用已经很久了，且各部门是分别进行的，因此就存在着重复使用或不兼容的问题。因此，在建立电子政务管理模块体系时，必须充分地考虑这个现实问题。
三是加紧在行政服务中心推广使用CRM、知识管理等构件。这些内容将有力地促进地方政府服务企业和老百姓的能力，例如，就CRM的服务类型来说，就包括呼叫中心管理、客户分析、产品销售与市场营销、产品管理、品牌管理、客户账户管理、日常往来管理、合作关系管理、客户反馈、信息统计等构件。
（四）整合政府信息资源服务平台，构建数据与信息参考模型
在构建数据与信息参考模型方面，一方面可以参考国外进行电子政务信息资源管理的基本技术方法，另一方面也必须结合前面所介绍的对政府职能层次划分的理论方法，通过政府职能四级明细划分来建立相应的数据分类、数据交换机制及数据结构。
1农机车载电子设备常用界面简介
农业现场的电子设备通常以监测控制为主，监测和控制设备一般是在农机运行前进行参数设置，在运行过程中进行数据显示，在很多情况下监测和控制是合二为一的，因此要求界面是非阻塞式的，能在各种状态下方便的相互切换，并可以通过菜单项选择实现一定的功能（如：启动，停止）。农业上常用的计量单位标准尚不统一，通常还需实现计量单位切换功能。工业控制常用的界面分为5种类型：菜单屏、变量屏、选择屏、设定屏和显示屏[5]。与之类似将界面类型分为：菜单选择屏、静态文本屏、动态文本屏和参数设定屏。各个类型界面的功能见表1。基于以上界面类型，参照一般人机交互的按键系统考虑到通用性及便捷性，系统设计时采用7键制，分别为：上、下、左、右、确定、设置、返回。以下介绍各界面的元素类型和操作分析：菜单选择界面主要用于自顶向下的树状界面操作，为界面设计中常用的类型，用户通过此类界面进行界面跳转，功能设定。静态标签一般为提示性文字，静态选项为带被选择功能文字。菜单选择界面的一般操作为：上下键变更选项，左右键翻页，确定键进入下一界面，或实现某一功能，返回键返回上一界面，设置键的功能一般不使用。静态文本界面主要用于显示固定的内容，一般用于信息提示，帮助文档，版权信息的显示，即它只包含静态标签。因为静态文本界面本身操作较少，所以其按键响应也相对简单，只包含滚屏和返回，操作方法与菜单选择界面类似。动态文本界面主要用于变量数据，运行状态的实时显示，用户主要通过这类界面实现对系统实时状态的了解，其界面由静态标签和动态标签组成，而动态标签又由固定文字，变量文字组成。像静态文本界面一样动态文本界面本身并不需要太多操作，所以其按键响应也相对简单与静态文本界面相同。参数设定界面也是用户界面中常用的界面，主要用于用户对系统中的变量进行设置。它包含了几乎所有的界面常用功能，其组成如图1所示。这里的动态选项指的是既可以被选中，又会因变量和单位的改变而变化显示内容的选项。参数设定界面的操作相对复杂，因其有两种状态，即选项切换和变量修改，其操作逻辑如图2所示。以上分析了界面的组成和操作。在操作上采用了和目前大多数手持设备相仿的操作模式，并且在各种类型界面间保持了操作风格的统一。
2农机车载电子设备界面的数据结构设计
目前常见的界面框架数据结构都以菜单为单位，缺少对菜单项的精细化分，这使得界面显示和操作函数对各种类型的菜单很难做到通用，而基于菜单项的菜单组织结构可以很好解决这个问题。将以上分析抽象为实际的数据结构，则形成菜单和项两种数据结构，其中项是菜单的子结构，为了适应较小的屏幕，并简化显示和操作函数，一项即实际屏幕显示中的一行。
2.1项数据结构设计项中含有文本内容，即格式化字符串，用于格式化输出的字符串；含有数据变量地址和单位变量地址，用于填入格式化字符串中的变量内容；含有项状态标志，用于区别项的类型，以便在显示和操作时加以区分；含有跳转菜单指针，用于表明该项所应该跳转的菜单。特别指出将数据变量类型定义为无类型指针，从而使得同一种数据结构可以实现多种数据变量类型的表示。其中第一个元素表示了要显示的数据和变量元素的显示格式；第二、三个元素分别是数据变量地址和单位字符串首地址，在设置模式时可以利用这些指针修改变量原始值，实现数据设置和单位更改；第四个元素是项状态标志，表示该项是可选中项，用于区分标题和选项；最后一个元素表示选择此项后跳转的目标菜单。通常定义项数据时是定义一个项数组用来组成一个菜单，以减少存储空间，并实现随机存储。
2.2菜单数据结构设计菜单是用于表达一个界面内容和状态的数据结构。它应该含有项数组首地址，用于表示界面显示的内容；含有界面状态标志位，用于表明界面的状态和界面的功能；含有被选项，用于表明当前界面的被选项；含有页顶项，用于控制界面视图位置；含有最大项数，用于防止项数组越界；含有按键响应函数，用于相应按键操作。其中按键响应函数采用带参函数指针形式，利用界面的状态和按键共同决定需要执行的操作，既实现了统一接口，又增强了可扩展性。菜单间的关系只由项与菜单的指针决定，而与项的顺序无关。一个常见的菜单数据其中第一个元素表示了该菜单对应的项数据数组；第二个元素是菜单状态标志，表示该菜单是参数设置类型，该元素也可以在运行过程中被改为正在设置状态；第三、四个元素默认填充0，在程序实际运行中可更改，以变更选项或视图；第五个元素是菜单最大项，与项数据数组长度相当；第六个元素是操作响应函数，对应的函数为参数设定界面的操作函数。
3农机车载电子设备界面框架实现
3.1菜单显示将以上数据结构作为基础，菜单的操作实现也呼之欲出。界面显示函数，每次从PageTopSelect对应项开始显示，显示接下来的若干项到屏幕（受屏幕显示最大行影响），显示项数据时，先分析项字符串中的变量类型和显示宽度，再将项数据中对应的变量插入到显示字符串中。同时可以利用MenuSelect变量值反显选中行。如此可以显示超过屏幕长度本身的菜单，每次只显示对应屏幕大小的一部分内容，相当于扩展了屏幕。具体流程图如图3所示。
3.2操作功能实现树状菜单结构使用堆栈，即主界面为栈底，每次执行菜单跳转时执行压栈操作，菜单返回时执行出栈操作，并且堆栈操作都使用指针方式实现，这样既可以较少的代价实现多级菜单跳转，又将菜单的操作和菜单数据本身分离，使得在修改菜单数据时避免了对其他菜单关系的影响。每个菜单可以使用不同的按键响应函数，相同类型菜单之间还可以共用响应函数，兼顾了灵活性与复用性。将菜单显示和操作分开，用户可以将显示刷新放在定时中断中，将操作放在外部中断中，增强了编程的灵活性。一个典型的界面操作流程如图4所示。菜单操作对应的软件实现方式见表2。
3.3菜单修改对于已经编写好的菜单对其修改非常简单，以下介绍几种常见的菜单修改方式：（1）要增加（删除）菜单中某项，直接增加（删除）该项数据，并修改相关菜单数据的最大项参数即可。（2）要修改项数据显示格式，直接修改项数据中的格式化字符串即可。（3）要调节菜单项顺序，直接调整项数组的顺序而不用修改其他数据内容。（4）要修改某项跳转的菜单，直接替换掉该项数据后的跳转菜单指针。（5）要修改某项显示的变量，直接修改该项数据中的变量指针指向即可。（6）要将菜单中的某项移至同类型其他菜单，直接将相关项数据移至目标菜单项数组，并修改两个菜单数据的最大项参数即可。（7）要增加（删除）某菜单只需将与其相关的项数据同时增加（删除），并修改相关菜单数据的最大项参数即可。这些修改完全不涉及整个菜单的结构调整，项与项，菜单与菜单之间没有直接关系，在修改时也不会相互影响。
4结语
关键词：无线发射FSK射频发射器nRF902
1概述
nRF902是一个单片发射器芯片，工作频率范围为862～870MHz的ISM频带。该发射器由完全集成的频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成。由于nRF902使用了晶体振荡器和稳定的频率合成器，因此，频率漂移很低，完全比得上基于SAW谐振器的解决方案。nRF902的输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程。电源电压范围为2.4～3.6V，输出功率为10dBm，电流消耗仅9mA。待机模式时的电源电流仅为10nA。采用FSK调制时的数据速率为50kbits/s。因此，该芯片适合于报警器、自动读表、家庭自动化、遥控、无线数字通讯应用。
2引脚功能和结构原理
nRF902采用SIOC-8封装，各引脚功能如表1所列。
表1nRF902的引脚功能
引脚端符号功能
1XTAL晶振连接端/PWR-UP控制
2REXT功率调节/时钟模式/ASK调制器字输入
3XO8基准时钟输出（时钟频率1/8）
4VDD电源电压（+3V）
5DIN数字数据输入
6ANT2天线端
7ANT1天线端
8VSS接地端（0V）
图1所示是nRF902的内部结构，从图中可以看出：该芯片内含频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等电路。
通过nRF902的天线输出端可将平衡的射频信号输出到天线，该引脚同时必须通过直流通道连接到电源VDD，电源VDD可通过射频扼流圈或者环路天线的中心接入。ANT1/ANT2输出端之间的负载阻抗为200～700Ω。如果需要10dBm的输出功率，则应使用400Ω的负载阻抗。
调制可以通过牵引晶振的电容来完成。要达到规定的频偏，晶振的特性应满足：并联谐振频率fp应等于发射中心频率除以64，并联等效电容Co应小于7pF，晶振等效串联电阻ESR应小于60Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL均应小于10pF。由于频率调制是通过牵引晶振的负载（内部的变容二极管）完成的，而外接电阻R4将改变变容二极管的电压，因此，改变R4的值可以改变频偏。
将偏置电阻R2从REXT端连接到电源端VDD对可输出功率进行调节。nRF902的工作模式可通过表2所列方法进行设置。
表2nPF902的工作模式设置
引脚
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
时钟模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK数据VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK数据
在FSK模式时，调制数据将从DIN端输入，这是nRF902的标准工作模式。
ASK调制可通过控制REXT端来实现。当R2连接到VDD时，芯片发射载波。当R2连接到地时，芯片内部的功率放大器关断。这两个状态可用ASK系统中的逻辑“1”和逻辑“0”来表示。在ASK模式，DIN端必须连接到VDD。
时钟模式可应用于外接微控制器的情况，nRF902可以给微控制器提供时钟。它可在XO8端输出基准时钟，XO8端输出的时钟信号频率是晶振频率的1/8。如晶振频率为13.567MHz，则XO8输出的时钟信号频率为1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的电流消耗仅10nA。在没有数据发射时，芯片可工作在低功耗模式以延长电池的使用时间。电路从低功耗模式转换到发射模式需要5ms的时间，从时钟模式转换到发射模式需要50μs的时间。
图2nRF902的应用电路
汽车设计中一般都有一个高度集成的微控制器，该控制器用来完成大量的计算并实现有关车辆运行的控制，包括引擎管理和制动控制等。汽车电子设计不仅需要在这种噪声环境中实现对MCU的保护，同时也必须规范MCU模块设计，确保MCU模块发射的噪声满足相关的规范。
在概念上，电磁兼容性(EMC)包含系统本身对噪声的敏感性以及噪声发射两个部分。噪声可以通过电磁场的方式传播从而产生辐射干扰，也可以通过芯片上或者芯片外的寄生效应传导。
在大多数汽车控制系统设计中，EMC变得越来越重要。如果设计的系统不干扰其它系统，也不受其它系统发射影响，并且不会干扰系统自身，那么所设计的系统就是电磁兼容的。
在美国出售的任何电子设备和系统都必须符合联邦通讯委员会(FCC)制定的EMC标准，而美国主要的汽车制造商也都有自己的一套测试规范来制约其供应商。其它的汽车公司通常也都有各自的要求，如：
SAEJ1113(汽车器件电磁敏感性测试程序)给出了汽车器件推荐的测试级别以及测试程序。
SAEJ1338则提供关于整个汽车电磁敏感性如何测试的相关信息。
SAEJ1752/3和IEC61967的第二和第四部分是专用于IC发射测试的两个标准。
欧洲也有自己的标准，欧盟EMC指导规范89/336/EEC于1996年开始生效，从此欧洲汽车工业引入了一个新的EMC指导标准(95/54/EEC)。
检查汽车对于电磁辐射的敏感性，应该确保整个汽车在20到1000MHz的90％带宽范围内参考电平限制在24V/米的均方根值以内，在整个带宽范围以内的均方根值在20V/米以内。在测试过程中要试验驾驶员对方向盘、制动以及引擎速度的直接控制，而且不允许产生可能导致路面上任何其他人混淆的异常，或者驾驶员对汽车直接控制的异常。
由于芯片几何尺寸不断减小，以及时钟速度的不断增加都会导致器件发射超过500MHz的时钟谐波，因此EMC设计非常重要。如摩托罗拉公司最新基于e500架构的微控制器MPC5500系列，该芯片采用0.1微米工艺技术，时钟频率为200MHz。
此外，产品成本的要求迫使生产商设计电路板时不使用地层并尽可能减少器件数量，汽车设计工程师将面对非常严格的设计约束挑战。设计的电子系统必须高度可靠，即使一百万辆汽车中有一辆存在一个简单的故障都是不允许的。没有考虑EMC设计而召回所有汽车的事实证明这种做法不仅损失巨大，而且影响汽车厂商的声誉。
在电磁兼容设计中，“受害方”的概念通常指那些由于设计缺乏EMC考虑而受到影响的部件。受害部件可能在基于MCU的PCB或者模块的内部，也可能是外部系统。通常的受害部件是汽车免持钥匙入车(Keyless-Entry)模块中的宽带接收器或者是车库门开启装置接收器，由于接收到MCU发出的足够强的噪声，这些模块中的接收器会误认为接收到了一个遥控信号。
汽车收音机通常也是受害部件：MCU可能产生大量的FM波段谐波，严重降低声音质量。分布在汽车中的其它模块也可能受到类似的影响，基于MCU的模块产生的发射噪声经由线缆传播出去，如果MCU产生足够强的噪声对文本和语音进行干扰，那么无绳电话和寻呼机也容易受到干扰。
EMC设计
很多EMC设计技术都可以应用到电路板和SoC设计中。最具共性的部分就是传输线效应，以及布线和电源分布网络上的寄生电阻、电容和电感效应。当然，SoC设计中存在许多与芯片自身相关的技术，涉及基底材料、器件几何尺寸和封装等。
首先了解传输线效应。如果发送器和接收器之间存在阻抗不匹配，信号将产生反射并且导致电压振铃现象，因而降低噪声容限，增加信号串扰并通过容性耦合对外产生信号发射干扰。IC上的传输线尺寸通常非常小，因此不会发射噪声或者受到辐射噪声的影响，而电路板上的传输线尺寸通常比较大，容易产生这种问题，最常用的解决办法是使用串联终结器。
在SoC设计中，噪声主要通过寄生电阻和电容来传导，而不是以电磁场的方式辐射。CMOS芯片通过一种外延工艺实现极低电阻基底的方法来增强抗闭锁的能力，而基底的底侧为基底噪声提供了一种有效的传导路径，使得很难将噪声源同敏感节点在电气上分隔开来。
许多并行的p＋基底触点(contact)为阻性耦合噪声提供了一个低阻抗路径。在n阱和p沟道晶体管p基底的侧壁以及底部之间会形成寄生电容，因而产生容性耦合噪声，并且在n沟道晶体管的基底和源区之间形成pn结(见图1)。
单个pn结电容非常小，在一个VLSI的SoC设计中并行的电容总和通常是几个纳法，在连接到电源网络之前将源区和基底直接连接可以短路掉这个电容。这种技术还消除了进入基底的瞬时负电流而导致的体效应(bodyeffect)。体效应会增加耗尽区，并导致晶体管的Vt变高。同样的技术也可以应用于n阱p沟道晶体管，以减小容性耦合噪声。
然而，包含层叠晶体管的数字电路或者模拟电路通常都需要隔离源区。在这种情况下，增加Vss到基底或者Vdd到基底的电容能够降低噪声瞬态值。对模拟电路设计来说，体效应通过改变偏置电流和信号带宽降低了电路性能，因此需要使用其它解决办法，如阱隔离。对数字电路，采用单一的阱最理想，可以降低芯片面积。通过认真的设计可以对体效应进行补偿。
基底噪声的另一个来源是碰撞离化(impact-ionization)电流，该噪声跟工艺技术有关，当NMOS晶体管达到夹断(pinch-off)电压时就会出现这种情况。碰撞离化会在基底产生空穴电流(正的瞬间电流)。
通常，基底噪声的频率范围可能高达1GHz，因此必须考虑趋肤效应。趋肤效应是指导体上随着深度的增加感应系数增大，在导体的中心位置达到最大值。趋肤效应会导致片上信号的衰减以及信号在芯片p＋基底层的失真。为最大程度减小趋肤效应，要求基底厚度小于150微米，该尺寸远远小于某些基底允许的最小机械厚度，然而更薄的基底更易碎。
噪声源
微控制器内部存在四种主要的噪声源：内部总线和节点同步开关产生的电源和地线上的电流；输出管脚信号的变换；振荡器工作产生的噪声；开关电容负载产生的片上信号假象。
许多设计方法可以降低同步开关噪声(SSN)。穿透电流是SSN的一个主要来源，所有的时钟驱动器、总线驱动器以及输出管脚驱动器都可能受到这种效应的影响。这种效应发生在互补类型的反相器中，输出状态发生变化时p沟道晶体管和n沟道晶体管瞬间同时导通。确保在互补晶体管导通之前关断另一个晶体管就可以实现穿透电流最小，在大电流驱动器的设计中，这可能要求一个前置驱动器来控制该节点信号的转换率。
切断不需要使用模块的时钟也可以降低SSN。很明显，该技术同具体应用十分相关，应用该技术可以提高EMC性能。在类似摩托罗拉的MPC555和565这样高度集成的微控制器芯片中，所有芯片的模块都具有这样的功能。
SSN也会产生辐射干扰，瞬间的电源和地电流会通过器件管脚流向外部的去耦电容。如果该电路(包括邦定线、封装引线以及PCB线)形成的环路足够大，就会产生信号发射。而环路中的寄生电感会产生电压降，将进一步产生共模辐射干扰。
共模辐射电场E的强度由下面等式计算：
E=1.26x10-6Iwfl/d
E=1.26x10-6Iwfl/d
这里E的单位是伏特/米，Iw的单位是安培，f是单位为赫兹，l是路径长度，d是到该路径的距离，l和d的单位都是米。复杂设计中频率由特定的应用需求来确定，不可能降低，因此SoC设计工程师必须认真考虑如何通过降低Iw或l来降低电场强度。
处理好时钟域也能降低SSN。许多优秀的SoC设计都是同步电路，这样容易在时钟上下沿处产生很大的峰值电流。将时钟驱动器分布在整个芯片中，而不是采用一个大的驱动器，这样可以使瞬态电流分布开。另外一种可能的办法是确保时钟不互相重叠。当然必须小心避免由于时序不匹配而产生竞争。更重要的是，时钟信号应该在远离敏感的I/O逻辑信号，特别是模拟电路。
当前的复杂嵌入式MCU有许多输出信号，大多数输出信号都必须能够快速地响应电容负载。这些信号包括时钟、数据、地址和高频串行通信信号。对内部节点来说，穿透电流和容性负载都会产生噪声。应用同样的技术处理内部节点可以解决输出管脚驱动器电路噪声问题。另外，管脚上信号的快速变换会产生反射引起的输出信号线上的信号振铃和串扰。
将这种类型的噪声源减到最小有许多解决方案。输出驱动器可以设计成驱动强度可以控制，并且可以增加信号转换速率控制电路来限制di/dt。由于大多数器件测试设备同最终应用相比，测试节点电容更高，所以通常更愿意指定一个固定值来实现驱动强度的控制。例如，假定MPC5XX系列的MCU微控制器芯片的CLKOUT满驱动强度是一个90pF的负载，并且是专为测试目的而设定。除了因为时序而考虑满驱动强度外，最好使用降低的驱动强度。
上面介绍的技术对于降低噪声有积极的作用，由于瞬态电流包络延长，平均的电流实际上会增加。在芯片上实现一个LVDS物理层也可以减小由于输出管脚上大的瞬态电流产生的噪声，这种方式依靠差模电流源来驱动低阻抗的外部负载(图2)。电压的摆幅限制在±300mV范围内。
支持这种技术所需增加的管脚可以通过减少电源管脚来弥补，由于这种实现方式有效地降低了片上瞬态电流，因而输出驱动器通过电源基本上维持一个恒定的直流电流，而传统驱动器中的瞬态电流则会在电容性负载上产生大的电压摆幅。
在振荡器设计中有两个方面会影响到EMC：输入和输出信号波形的形状会产生影响；通过频率抖动来实现频谱展宽并降低其窄带功率的能力。
振荡器从本质上属于模拟电路，因而对工艺、温度、电压和负载效应比SoC中的数字电路更敏感。使用自动增益控制(AGC)电路形式的反馈来限制振荡器信号幅度可以消除大部分这些效应。AGC的另外一种替代实现就是双模式振荡器，可以在高电流模式和低电流模式之间切换。初始状态下，电源接通时使用高电流模式确保较短的启动时间，然后切换到低电流模式确保最小噪声。
在集成了作为振荡器电路一部分的锁相环的SoC设计中，可以利用频率抖动在很小的范围内改变时钟频率，这样随着频率在一个范围上展开，可以减少基本能量。整个系统设计必须仔细考虑确保这种改变的比率以及频率范围不会影响最终应用中关键器件的时序。而在类似CAN、异步SCI和定时的I/O功能等广泛应用于汽车的串行通信中不能采取该方式。芯片上的开关噪声表明其自身就是期望信号输出的一个阻尼振荡，这是电感与芯片上负载电容串联组合而产生的结果。对一个典型的片上总线来说，负载是一个连接到许多三态缓冲器的长的PCB布线，该负载的主体是电容，包括栅极，pn结以及互联电容。
消除电感或者降低di/dt可以减小或者消除噪声。只有当噪声幅度大到会引起连接节错误开关时，才需要认真考虑设计中的噪声问题。
降低对于外部噪声源的敏感性包括对外部器件以及内部设计的考虑。外部的瞬态电流会引起管脚上的两种情况：电压变化会导致容性耦合的电流进入器件；超出电源范围的电压最终会通过电阻路径将电流传导到器件中。
汽车电子设计中，通常用外部RC滤波器来限制瞬态电压摆幅和注入电流。必须小心，确保外部器件值考虑到漏电流效应，尤其是模拟输入时。值得注意的是，MCU和IC的I/O管脚通常多达200个，这种解决方案所需的额外成本和电路板空间使工程师在系统设计中不愿意采用。最好的解决办法是实现在芯片上的高度集成。
硬件和软件技术可以协同实现EMC性能要求。例如，许多MCU都具有在外部总线上输出内部访问的能力，通常情况下这些都是不可见的。这种方式对于调试非常有用，但是在一些设计不当的系统中可能会产生外部的总线竞争，从而使相关噪声增加。
在过去的工作中我曾遇到芯片上A/D变换器读取值不正确的类似问题，该问题看上去似乎噪声在某种程度上干扰了测量或者是变换。通过了解系统的硬件结构图，从表面上了解A/D变换器的输入部分似乎一切都很正常，但是我注意到外部的EPROM以某种方式实现解码，而这种解码方式在某些非常特殊的情况下可能会引起总线竞争，这种竞争不会影响程序的任何运行，但是会产生足够的噪声，因此会出现A/D变换偶然的错误。通过改变解码逻辑就迅速解决了这个问题。
参考文献：
1.H.JohnsonandM.Graham,High-SpeedDigitalDesign,Prentice-HallPTR,EnglewoodCliffs,N.J.,1993.
2.H.W.Ott,NoiseReductionTechniquesinElectronicSystems,secondedition,JohnWiley&Sons,NewYork,1988.
3.C.R.Paul,IntroductiontoElectromagneticCompatibility,JohnWiley&Sons,NewYork,1992.
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