時間:2023-03-20 16:13:16
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇汽車電子專業(yè)論文,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
論文摘要:實時操作系統(tǒng)(RTOS)是復(fù)雜控制系統(tǒng)中必不可少的一部分,它能按照任務(wù)的優(yōu)先級實現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度,通過信號量、事件標(biāo)志來實現(xiàn)任務(wù)的同步,消息隊列和郵箱機(jī)制來實現(xiàn)任務(wù)之間的通訊,中斷機(jī)制來實現(xiàn)突發(fā)事件的管理。較傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng),它具有更高的實時性、穩(wěn)定性。介紹了當(dāng)前在國際汽車工業(yè)界日益占據(jù)主導(dǎo)地位的汽車電子開放式平臺系統(tǒng)(OSEK/VDX)規(guī)范。介紹了NEC汽車電子專用實時操作系統(tǒng)RX850,列舉了其他RTOS并分析了其優(yōu)缺點,建立了基于RX850的RTOS軟件開發(fā)平臺,實現(xiàn)了汽車發(fā)動機(jī)控制模塊任務(wù)的調(diào)度,并對RTOS的多任務(wù)進(jìn)行了軟仿,這對于復(fù)雜軟件系統(tǒng)開發(fā)是非常有實際意義的。
引言
隨著國內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的不斷升級和研發(fā)投入不斷加大,國內(nèi)生產(chǎn)的汽車電子簡單的ECU已經(jīng)越來越普及,例如車載音響,儀表,車身控制BCM,動力轉(zhuǎn)向EPS等等。越來越多的企業(yè)將精力投入到比較復(fù)雜的控制領(lǐng)域,比如發(fā)動機(jī)控制,防抱死系統(tǒng)(ABS)等,對于這些邏輯復(fù)雜、實時性和安全性高的控制任務(wù),傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)模式非實時處理的弊端越來越呈現(xiàn),這就勢必需要用到實時操作系統(tǒng)來管理這些任務(wù)。
OSEK標(biāo)準(zhǔn)是1993年德國汽車工業(yè)界聯(lián)合推出了“汽車電子的開放式系統(tǒng)及接口軟件規(guī)范”,即OSEK(opensystemandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics)。1994年法國汽車工業(yè)界的相似規(guī)范VDX(vehicledistributedexecutive)和OSEK規(guī)范合并,從而形成OSEK/VDX規(guī)范體系。當(dāng)前OSEK標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為汽車電子軟件開發(fā)領(lǐng)域中的通用標(biāo)準(zhǔn),旨在增強(qiáng)軟件代碼安全性、移植性,減少軟件開發(fā)周期。
目前,市場上通用的開源RTOS有很多,比如μC/OS-Ⅱ,F(xiàn)reeRTOS,Linux-2.6等,但是這些核多半是用于通用領(lǐng)域或者安全性要求不太高的領(lǐng)域,如果將這些移植到汽車電子動力安全控制領(lǐng)域,是不太合時宜的;而且,這些核本身不是基于OSEK標(biāo)準(zhǔn),如果引入OSEK標(biāo)準(zhǔn),無疑加大了內(nèi)核移植的難度。NEC電子的實時操作系統(tǒng)RX850是一款基于OSEK標(biāo)準(zhǔn)的汽車級專用RTOS,其內(nèi)核的實時性已經(jīng)得到第三方的專業(yè)測試。它已經(jīng)被移植到了NEC芯片的集成開發(fā)環(huán)境PMPlus和GreenHills,客戶只需要在IDE(IntegratedDevelopEnvironment)中編寫腳本文件來配置RTOS即可通過編譯,使得客戶從底層驅(qū)動編寫到RTOS任務(wù)調(diào)度輕松實現(xiàn)“無縫結(jié)合”,大大縮短了RTOS移植的開發(fā)周期。本文建立了基于NEC電子32位車身專用芯片V850/Fx3的軟件平臺,并介紹了如何實現(xiàn)RX850操作系統(tǒng)的配置,以發(fā)動機(jī)控制模塊為控制模型來實現(xiàn)多任務(wù)的實時調(diào)度,最后通過軟仿工具來分析該內(nèi)核的效率和任務(wù)調(diào)度的實時性。
一、系統(tǒng)平臺介紹
本系統(tǒng)采用NEC電子的32位車身專用芯片V850/Fx3系列,V850是NEC電子的32位微處理器核,5級流水線控制,內(nèi)部32個32位寄存器,乘法/除法指令,數(shù)據(jù)空間支持最大4GB線性尋址能力,代碼空間支持64M線性尋址能力,內(nèi)部1MB的codeflash,60KB的RAM空間,32KB的dataflash用作EEPROM模擬。
基于OSEK標(biāo)準(zhǔn)的RX850實時操作系統(tǒng)符合以下標(biāo)準(zhǔn):操作系統(tǒng)規(guī)范(OSEKOS)、通信規(guī)范(OSEKCOM)、網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范(OSEKNM)和OSEK實現(xiàn)語言(OSEKOIL)。其中OSEKOS是針對汽車應(yīng)用特點而專門制定的一個小型RTOS規(guī)范,著重以下幾個方面:(1)可移植性,所有API都是標(biāo)準(zhǔn)化的并且在功能上都有明確的定義;(2)可擴(kuò)展性,OSEKOS旨在通用于任何類型的ECU,因此一方面系統(tǒng)要高度的模塊化,另一方面又要能進(jìn)行靈活的配置;(3)汽車應(yīng)用的特定需求,諸如可靠性、實用性和代價敏感性等。相應(yīng)的,OSEKOS靜態(tài)配置可以通過OS2EKOIL語言實現(xiàn),用戶在系統(tǒng)生成時靜態(tài)制定任務(wù)的個數(shù)、需要的資源和系統(tǒng)服務(wù)。OSEKCOM為通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議。OSEKNM為監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的流量提供了一組標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù),以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。
二、RX850內(nèi)核配置
由于RX850已經(jīng)被嵌入到IDE,因此用戶直接編寫內(nèi)核腳本文件即可,下面介紹如何來配置內(nèi)核。
1.系統(tǒng)時鐘設(shè)置
clkhdrINTTM0EQ0//選定TimerM為時間片中斷源
2.堆棧設(shè)置
RX850的堆棧分為系統(tǒng)堆棧和任務(wù)堆棧,
POOL0功能:系統(tǒng)基本表信息、準(zhǔn)備隊列、每個管理塊、任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
POOL1功能:任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
POOL0和POOL1都可以作為任務(wù)堆棧,即使沒有POOL1也可以。配置如下:
intstk0x400:pool0//系統(tǒng)堆棧大小為0x400
tskTSK1_TSK10x050:pool10x06TTS_DMT0x00ei//TSK_ID_1ms任務(wù)堆棧大小0x50
3.允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)
maxpri0x1f//允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)為0x1f
4.信號量設(shè)置
semSem_Task10x00//設(shè)置了信號量Sem_Task1為0
semSem_Task20x00//設(shè)置了信號量Sem_Task2為0
5.事件標(biāo)志設(shè)置
flgflg_Task1//設(shè)置了事件標(biāo)志flg_Task1
flgflg_Task2//設(shè)置了事件標(biāo)志flg_Task2
5.郵箱設(shè)置
mbxID_Task1TA_MPRI//設(shè)置Task1的郵箱
mbxID_Task2TA_MPRI//設(shè)置Task2的郵箱
6.中斷設(shè)置
RX850的中斷分為直接中斷和間接中斷兩種,直接中斷不受RX850制約的中斷句柄,理論上接近硬件中斷的速度,其缺點是需要用戶自己寫中斷處理句柄,包括:(1).寄存器壓棧;(2).換向,跳轉(zhuǎn)到中斷句柄的開始;(3).調(diào)用系統(tǒng)命令;(4).返回到調(diào)度;間接中斷的中斷句柄在RX850的中斷預(yù)處理后才被啟動,優(yōu)點是簡化了句柄處理過程,缺點是由于RX850的預(yù)處理降低了速度,其處理過程如下:
間接中斷配置如下:
inthdrINTAD_AD_Interrupt//AD間接中斷句柄配置
inthdrINTC1REC_CAN_Ch1RxInt//CAN間接中斷句柄配置
7.固定/可變內(nèi)存池設(shè)置
當(dāng)系統(tǒng)需要交換較大的數(shù)據(jù)時,此時任務(wù)堆棧是不夠用的,需要開辟一段內(nèi)存來使用。RX850支持兩種方式的內(nèi)存配置,固定內(nèi)存池和可變內(nèi)存池。固定內(nèi)存池由用戶自定義內(nèi)存池的大小,可變內(nèi)存池根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)的定義所需內(nèi)存大小,配置如下:
mpfMPF_ID_MBX0x08:pool150
//固定內(nèi)存以0x08字節(jié)為單位排列,大小為50*0x08;
mplMPL_ID_Task10x08:pool1
//可變內(nèi)存0x08字節(jié)為單位排列
8.系統(tǒng)周期循環(huán)中斷設(shè)置
cycCYC_INT_TIMER_CYC_IntTimerTCY_OFF10
//系統(tǒng)周期循環(huán)中斷時間為10個時間片
以上完成了操作系統(tǒng)的配置,然后通過NEC的IDE即可生成操作系統(tǒng)的.s和.h文件,將此兩個文件包含在工程文件中即可。超級秘書網(wǎng)
三、RX850軟仿及結(jié)論
通過以上配置,選擇發(fā)動機(jī)控制模塊為對象,下面對RX850進(jìn)行軟仿。NEC電子提供專門的軟仿工具AZ,在IDE中打開AZ。
通過上圖可以很方便的看到每個任務(wù)的實時調(diào)度情況和CPU內(nèi)核的使用效率。目前CPU的空閑率為94%,很多任務(wù)實際上沒有被調(diào)用,用戶可以根據(jù)實際情況將更多的功能模塊放在API任務(wù)中來運行。軟仿只能提供模擬的仿真,如果用戶需要更精確的trace工具,則需要用硬仿來實現(xiàn)。
論文摘要: 實時操作系統(tǒng)(RTOS)是復(fù)雜控制系統(tǒng)中必不可少的一部分,它能按照任務(wù)的優(yōu)先級實現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度,通過信號量、事件標(biāo)志來實現(xiàn)任務(wù)的同步,消息隊列和郵箱機(jī)制來實現(xiàn)任務(wù)之間的通訊,中斷機(jī)制來實現(xiàn)突發(fā)事件的管理。較傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng),它具有更高的實時性、穩(wěn)定性。介紹了當(dāng)前在國際汽車工業(yè)界日益占據(jù)主導(dǎo)地位的汽車電子開放式平臺系統(tǒng)(OSEK/VDX)規(guī)范。介紹了NEC汽車電子專用實時操作系統(tǒng)RX850, 列舉了其他RTOS并分析了其優(yōu)缺點,建立了基于RX850的RTOS軟件開發(fā)平臺,實現(xiàn)了汽車發(fā)動機(jī)控制模塊任務(wù)的調(diào)度,并對RTOS的多任務(wù)進(jìn)行了軟仿,這對于復(fù)雜軟件系統(tǒng)開發(fā)是非常有實際意義的。
引 言
隨著國內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的不斷升級和研發(fā)投入不斷加大,國內(nèi)生產(chǎn)的汽車電子簡單的ECU已經(jīng)越來越普及,例如車載音響,儀表,車身控制BCM,動力轉(zhuǎn)向EPS等等。越來越多的企業(yè)將精力投入到比較復(fù)雜的控制領(lǐng)域,比如發(fā)動機(jī)控制,防抱死系統(tǒng)(ABS)等,對于這些邏輯復(fù)雜、實時性和安全性高的控制任務(wù),傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)模式非實時處理的弊端越來越呈現(xiàn),這就勢必需要用到實時操作系統(tǒng)來管理這些任務(wù)。
OSEK標(biāo)準(zhǔn)是1993年德國汽車工業(yè)界聯(lián)合推出了“汽車電子的開放式系統(tǒng)及接口軟件規(guī)范”,即OSEK(open system and the corresponding interfaces for automotive electronics)。1994年法國汽車工業(yè)界的相似規(guī)范VDX(vehicle distributed executive)和OSEK規(guī)范合并,從而形成OSEK/VDX規(guī)范體系。當(dāng)前OSEK標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為汽車電子軟件開發(fā)領(lǐng)域中的通用標(biāo)準(zhǔn),旨在增強(qiáng)軟件代碼安全性、移植性,減少軟件開發(fā)周期。
目前,市場上通用的開源RTOS有很多,比如μC/OS-Ⅱ,F(xiàn)reeRTOS,Linux-2.6等,但是這些核多半是用于通用領(lǐng)域或者安全性要求不太高的領(lǐng)域,如果將這些移植到汽車電子動力安全控制領(lǐng)域,是不太合時宜的;而且,這些核本身不是基于OSEK標(biāo)準(zhǔn),如果引入OSEK標(biāo)準(zhǔn),無疑加大了內(nèi)核移植的難度。NEC電子的實時操作系統(tǒng)RX850是一款基于OSEK標(biāo)準(zhǔn)的汽車級專用RTOS,其內(nèi)核的實時性已經(jīng)得到第三方的專業(yè)測試。它已經(jīng)被移植到了NEC芯片的集成開發(fā)環(huán)境PM Plus和Green Hills,客戶只需要在IDE(Integrated Develop Environment)中編寫腳本文件來配置RTOS即可通過編譯,使得客戶從底層驅(qū)動編寫到RTOS任務(wù)調(diào)度輕松實現(xiàn)“無縫結(jié)合”,大大縮短了RTOS移植的開發(fā)周期。本文建立了基于NEC電子32位車身專用芯片V850/Fx3的軟件平臺,并介紹了如何實現(xiàn)RX850操作系統(tǒng)的配置,以發(fā)動機(jī)控制模塊為控制模型來實現(xiàn)多任務(wù)的實時調(diào)度,最后通過軟仿工具來分析該內(nèi)核的效率和任務(wù)調(diào)度的實時性。
1 系統(tǒng)平臺介紹
本系統(tǒng)采用NEC電子的32位車身專用芯片V850/Fx3系列,V850是NEC電子的32位微處理器核,5級流水線控制,內(nèi)部32個32位寄存器,乘法/除法指令,數(shù)據(jù)空間支持最大4GB線性尋址能力,代碼空間支持64M線性尋址能力,內(nèi)部1MB的code flash,60KB的RAM空間,32KB的data flash用作EEPROM模擬。
基于OSEK標(biāo)準(zhǔn)的RX850實時操作系統(tǒng)符合以下標(biāo)準(zhǔn):操作系統(tǒng)規(guī)范(OSEKOS)、通信規(guī)范(OSEKCOM)、網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范(OSEKNM)和OSEK實現(xiàn)語言(OSEKOIL)。其中OSEKOS是針對汽車應(yīng)用特點而專門制定的一個小型RTOS規(guī)范,著重以下幾個方面:(1)可移植性,所有API都是標(biāo)準(zhǔn)化的并且在功能上都有明確的定義;(2)可擴(kuò)展性,OSEKOS旨在通用于任何類型的 ECU,因此一方面系統(tǒng)要高度的模塊化,另一方面又要能進(jìn)行靈活的配置;(3)汽車應(yīng)用的特定需求,諸如可靠性、實用性和代價敏感性等。相應(yīng)的,OSEKOS 靜態(tài)配置可以通過OS2EKOIL語言實現(xiàn),用戶在系統(tǒng)生成時靜態(tài)制定任務(wù)的個數(shù)、需要的資源和系統(tǒng)服務(wù)。OSEKCOM為通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議。OSEKNM為監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的流量提供了一組標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù),以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。
2 RX850內(nèi)核配置
由于RX850已經(jīng)被嵌入到IDE,因此用戶直接編寫內(nèi)核腳本文件即可,下面介紹如何來配置內(nèi)核。
1.系統(tǒng)時鐘設(shè)置
clkhdr
INTTM0EQ0 //選定TimerM為時間片中斷源
2.堆棧設(shè)置
RX850的堆棧分為系統(tǒng)堆棧和任務(wù)堆棧,
POOL0功能: 系統(tǒng)基本表信息、準(zhǔn)備隊列、每個管理塊、任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
POOL1功能: 任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
POOL0和POOL1都可以作為任務(wù)堆棧,即使沒有POOL1也可以。配置如下:
intstk 0x400: pool0 //系統(tǒng)堆棧大小為0x400
tsk TSK1 _TSK1 0x050 : pool1 0x06
TTS_DMT 0x00 ei // TSK_ID_1ms任務(wù)堆棧大小0x50
3.允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)
maxpri 0x1f //允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)為0x1f
4. 信號量設(shè)置
sem Sem_Task1 0x00 //設(shè)置了信號量Sem_Task1為0
sem Sem_Task2 0x00//設(shè)置了信號量Sem_Task2為0
5.事件標(biāo)志設(shè)置
flg
flg_Task1 //設(shè)置了事件標(biāo)志flg_Task1
flg
flg_Task2 //設(shè)置了事件標(biāo)志flg_Task2
5.郵箱設(shè)置
mbx ID_Task1 TA_MPRI //設(shè)置Task1的郵箱
mbx ID_Task2 TA_MPRI //設(shè)置Task2的郵箱
6.中斷設(shè)置
RX850的中斷分為直接中斷和間接中斷兩種,直接中斷不受RX850制約的中斷句柄,理論上接近硬件中斷的速度,其缺點是需要用戶自己寫中斷處理句柄,包括:(1). 寄存器壓棧;(2). 換向,跳轉(zhuǎn)到中斷句柄的開始;(3). 調(diào)用系統(tǒng)命令;(4). 返回到調(diào)度;間接中斷的中斷句柄在RX850的中斷預(yù)處理后才被啟動,優(yōu)點是簡化了句柄處理過程,缺點是由于RX850的預(yù)處理降低了速度,其處理過程如下:
圖1 直接中斷調(diào)度圖
間接中斷配置如下:
inthdr INTAD _AD_Interrupt //AD間接中斷句柄配置
inthdr INTC1REC _CAN_Ch1RxInt //CAN間接中斷句柄配置
圖2 間接中斷調(diào)度圖
7.固定/可變內(nèi)存池設(shè)置
當(dāng)系統(tǒng)需要交換較大的數(shù)據(jù)時,此時任務(wù)堆棧是不夠用的,需要開辟一段內(nèi)存來使用。RX850支持兩種方式的內(nèi)存配置,固定內(nèi)存池和可變內(nèi)存池。固定內(nèi)存池由用戶自定義內(nèi)存池的大小,可變內(nèi)存池根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)的定義所需內(nèi)存大小,配置如下:
mpf MPF_ID_MBX 0x08 : pool1 50
//固定內(nèi)存以0x08字節(jié)為單位排列,大小為50*0x08;
mpl MPL_ID_Task1 0x08 : pool1
//可變內(nèi)存0x08字節(jié)為單位排列
8.系統(tǒng)周期循環(huán)中斷設(shè)置
cyc CYC_INT_TIMER _CYC_IntTimer TCY_OFF 10
//系統(tǒng)周期循環(huán)中斷時間為10個時間片
以上完成了操作系統(tǒng)的配置,然后通過NEC的IDE即可生成操作系統(tǒng)的.s和.h文件,將此兩個文件包含在工程文件中即可。
3 RX850軟仿及結(jié)論
通過以上配置,選擇發(fā)動機(jī)控制模塊為對象,下面對RX850進(jìn)行軟仿。NEC電子提供專門的軟仿工具AZ,在IDE中打開AZ,運行程序后可以看到如下:
圖3 任務(wù)調(diào)度仿真圖
圖4 任務(wù)對CPU的占用率
也可以通過RD850來實時檢測各任務(wù)的狀態(tài)如下:
圖5 任務(wù)運行狀態(tài)
通過上圖可以很方便的看到每個任務(wù)的實時調(diào)度情況和CPU內(nèi)核的使用效率。目前CPU的空閑率為94%,很多任務(wù)實際上沒有被調(diào)用,用戶可以根據(jù)實際情況將更多的功能模塊放在API任務(wù)中來運行。軟仿只能提供模擬的仿真,如果用戶需要更精確的trace工具,則需要用硬仿來實現(xiàn)。
論文摘要:實時操作系統(tǒng)(rtos)是復(fù)雜控制系統(tǒng)中必不可少的一部分,它能按照任務(wù)的優(yōu)先級實現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度,通過信號量、事件標(biāo)志來實現(xiàn)任務(wù)的同步,消息隊列和郵箱機(jī)制來實現(xiàn)任務(wù)之間的通訊,中斷機(jī)制來實現(xiàn)突發(fā)事件的管理。較傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng),它具有更高的實時性、穩(wěn)定性。介紹了當(dāng)前在國際汽車 工業(yè) 界日益占據(jù)主導(dǎo)地位的汽車電子開放式平臺系統(tǒng)(osek/vdx)規(guī)范。介紹了nec汽車電子專用實時操作系統(tǒng)rx850,列舉了其他rtos并分析了其優(yōu)缺點,建立了基于rx850的rtos軟件開發(fā)平臺,實現(xiàn)了汽車發(fā)動機(jī)控制模塊任務(wù)的調(diào)度,并對rtos的多任務(wù)進(jìn)行了軟仿,這對于復(fù)雜軟件系統(tǒng)開發(fā)是非常有實際意義的。
引言
隨著國內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的不斷升級和研發(fā)投入不斷加大,國內(nèi)生產(chǎn)的汽車電子簡單的ecu已經(jīng)越來越普及,例如車載音響,儀表,車身控制bcm,動力轉(zhuǎn)向eps等等。越來越多的 企業(yè) 將精力投入到比較復(fù)雜的控制領(lǐng)域,比如發(fā)動機(jī)控制,防抱死系統(tǒng)(abs)等,對于這些邏輯復(fù)雜、實時性和安全性高的控制任務(wù),傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)模式非實時處理的弊端越來越呈現(xiàn),這就勢必需要用到實時操作系統(tǒng)來管理這些任務(wù)。
osek標(biāo)準(zhǔn)是1993年德國汽車工業(yè)界聯(lián)合推出了“汽車電子的開放式系統(tǒng)及接口軟件規(guī)范”,即osek(opensystemandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics)。wWW.133229.COm1994年法國汽車工業(yè)界的相似規(guī)范vdx(vehicledistributedexecutive)和osek規(guī)范合并,從而形成osek/vdx規(guī)范體系。當(dāng)前osek標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為汽車電子軟件開發(fā)領(lǐng)域中的通用標(biāo)準(zhǔn),旨在增強(qiáng)軟件代碼安全性、移植性,減少軟件開發(fā)周期。
目前,市場上通用的開源rtos有很多,比如μc/os-ⅱ,freertos,linux-2.6等,但是這些核多半是用于通用領(lǐng)域或者安全性要求不太高的領(lǐng)域,如果將這些移植到汽車電子動力安全控制領(lǐng)域,是不太合時宜的;而且,這些核本身不是基于osek標(biāo)準(zhǔn),如果引入osek標(biāo)準(zhǔn),無疑加大了內(nèi)核移植的難度。nec電子的實時操作系統(tǒng)rx850是一款基于osek標(biāo)準(zhǔn)的汽車級專用rtos,其內(nèi)核的實時性已經(jīng)得到第三方的專業(yè)測試。它已經(jīng)被移植到了nec芯片的集成開發(fā)環(huán)境pmplus和greenhills,客戶只需要在ide(integrateddevelopenvironment)中編寫腳本文件來配置rtos即可通過編譯,使得客戶從底層驅(qū)動編寫到rtos任務(wù)調(diào)度輕松實現(xiàn)“無縫結(jié)合”,大大縮短了rtos移植的開發(fā)周期。本文建立了基于nec電子32位車身專用芯片v850/fx3的軟件平臺,并介紹了如何實現(xiàn)rx850操作系統(tǒng)的配置,以發(fā)動機(jī)控制模塊為控制模型來實現(xiàn)多任務(wù)的實時調(diào)度,最后通過軟仿工具來分析該內(nèi)核的效率和任務(wù)調(diào)度的實時性。
1系統(tǒng)平臺介紹
本系統(tǒng)采用nec電子的32位車身專用芯片v850/fx3系列,v850是nec電子的32位微處理器核,5級流水線控制,內(nèi)部32個32位寄存器,乘法/除法指令,數(shù)據(jù)空間支持最大4gb線性尋址能力,代碼空間支持64m線性尋址能力,內(nèi)部1mb的codeflash,60kb的ram空間,32kb的dataflash用作eeprom模擬。
基于osek標(biāo)準(zhǔn)的rx850實時操作系統(tǒng)符合以下標(biāo)準(zhǔn):操作系統(tǒng)規(guī)范(osekos)、通信規(guī)范(osekcom)、 網(wǎng)絡(luò) 管理規(guī)范(oseknm)和osek實現(xiàn)語言(osekoil)。其中osekos是針對汽車應(yīng)用特點而專門制定的一個小型rtos規(guī)范,著重以下幾個方面:(1)可移植性,所有api都是標(biāo)準(zhǔn)化的并且在功能上都有明確的定義;(2)可擴(kuò)展性,osekos旨在通用于任何類型的ecu,因此一方面系統(tǒng)要高度的模塊化,另一方面又要能進(jìn)行靈活的配置;(3)汽車應(yīng)用的特定需求,諸如可靠性、實用性和代價敏感性等。相應(yīng)的,osekos靜態(tài)配置可以通過os2ekoil語言實現(xiàn),用戶在系統(tǒng)生成時靜態(tài)制定任務(wù)的個數(shù)、需要的資源和系統(tǒng)服務(wù)。osekcom為通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議。oseknm為監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的流量提供了一組標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù),以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。
2rx850內(nèi)核配置
由于rx850已經(jīng)被嵌入到ide,因此用戶直接編寫內(nèi)核腳本文件即可,下面介紹如何來配置內(nèi)核。
1.系統(tǒng)時鐘設(shè)置
clkhdrinttm0eq0//選定timerm為時間片中斷源
2.堆棧設(shè)置
rx850的堆棧分為系統(tǒng)堆棧和任務(wù)堆棧,
pool0功能:系統(tǒng)基本表信息、準(zhǔn)備隊列、每個管理塊、任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
pool1功能:任務(wù)堆棧、中斷句柄堆棧(系統(tǒng)堆棧)、可變長度內(nèi)存、不變長度內(nèi)存。
pool0和pool1都可以作為任務(wù)堆棧,即使沒有pool1也可以。配置如下:
intstk0x400:pool0//系統(tǒng)堆棧大小為0x400
tsktsk1_tsk10x050:pool10x06tts_dmt0x00ei//tsk_id_1ms任務(wù)堆棧大小0x50
3.允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)
maxpri0x1f//允許最大優(yōu)先級任務(wù)數(shù)為0x1f
4.信號量設(shè)置
semsem_task10x00//設(shè)置了信號量sem_task1為0
semsem_task20x00//設(shè)置了信號量sem_task2為0
5.事件標(biāo)志設(shè)置
flgflg_task1//設(shè)置了事件標(biāo)志flg_task1
flgflg_task2//設(shè)置了事件標(biāo)志flg_task2
5.郵箱設(shè)置
mbxid_task1ta_mpri//設(shè)置task1的郵箱
mbxid_task2ta_mpri//設(shè)置task2的郵箱
6.中斷設(shè)置
rx850的中斷分為直接中斷和間接中斷兩種,直接中斷不受rx850制約的中斷句柄,理論上接近硬件中斷的速度,其缺點是需要用戶自己寫中斷處理句柄,包括:(1).寄存器壓棧;(2).換向,跳轉(zhuǎn)到中斷句柄的開始;(3).調(diào)用系統(tǒng)命令;(4).返回到調(diào)度;間接中斷的中斷句柄在rx850的中斷預(yù)處理后才被啟動,優(yōu)點是簡化了句柄處理過程,缺點是由于rx850的預(yù)處理降低了速度,其處理過程如下:
圖1直接中斷調(diào)度圖
間接中斷配置如下:
inthdrintad_ad_interrupt//ad間接中斷句柄配置
inthdrintc1rec_can_ch1rxint//can間接中斷句柄配置
圖2間接中斷調(diào)度圖
7.固定/可變內(nèi)存池設(shè)置
當(dāng)系統(tǒng)需要交換較大的數(shù)據(jù)時,此時任務(wù)堆棧是不夠用的,需要開辟一段內(nèi)存來使用。rx850支持兩種方式的內(nèi)存配置,固定內(nèi)存池和可變內(nèi)存池。固定內(nèi)存池由用戶自定義內(nèi)存池的大小,可變內(nèi)存池根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)的定義所需內(nèi)存大小,配置如下:
mpfmpf_id_mbx0x08:pool150
//固定內(nèi)存以0x08字節(jié)為單位排列,大小為50*0x08;
mplmpl_id_task10x08:pool1
//可變內(nèi)存0x08字節(jié)為單位排列
8.系統(tǒng)周期循環(huán)中斷設(shè)置
cyccyc_int_timer_cyc_inttimertcy_off10
//系統(tǒng)周期循環(huán)中斷時間為10個時間片
以上完成了操作系統(tǒng)的配置,然后通過nec的ide即可生成操作系統(tǒng)的.s和.h文件,將此兩個文件包含在工程文件中即可。
3rx850軟仿及結(jié)論
通過以上配置,選擇發(fā)動機(jī)控制模塊為對象,下面對rx850進(jìn)行軟仿。nec 電子 提供專門的軟仿工具az,在ide中打開az,運行程序后可以看到如下:
圖3任務(wù)調(diào)度仿真圖
圖4任務(wù)對cpu的占用率
也可以通過rd850來實時檢測各任務(wù)的狀態(tài)如下:
圖5任務(wù)運行狀態(tài)
通過上圖可以很方便的看到每個任務(wù)的實時調(diào)度情況和cpu內(nèi)核的使用效率。目前cpu的空閑率為94%,很多任務(wù)實際上沒有被調(diào)用,用戶可以根據(jù)實際情況將更多的功能模塊放在api任務(wù)中來運行。軟仿只能提供模擬的仿真,如果用戶需要更精確的trace工具,則需要用硬仿來實現(xiàn)。
【論文摘要】本文首先探討了近似計算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問題,其次分析了納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊,最后電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究。因此,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應(yīng)用價值。
一、近似計算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用
在電子技術(shù)中應(yīng)運中,近似計算貫穿其始終。然而,沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術(shù)中往往行不通,也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差,但這個誤差控制得好,不會對分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆眨貏e是如何應(yīng)用近似計算。
在工作點穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析,就必須求出三極管的基電壓,必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣,我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過程及結(jié)論。
二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級,因此,其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同,理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問題需要解決,如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此,納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面,其主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工
要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度,最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋印⒐饪痰燃夹g(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中,不同層通常是由不同勢能的半導(dǎo)體材料制成的,構(gòu)建成納米尺度的量子勢阱,這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。
(2)分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線,但把這些元件組裝成一個可以運轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上;另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管,Purdue University等研究機(jī)構(gòu)在這個方向上取得了可喜的進(jìn)展,但該技術(shù)何時能夠走出實驗室進(jìn)入實用,仍無法斷言。
(3)超高密度量子效應(yīng)存儲器
超高密度存儲量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來納米計算機(jī)的主要部件,它可以為具備快速存取能力但沒有可動機(jī)械部件的計算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲手段。但是,有了制造納米電子邏輯器件的能力后,如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應(yīng)存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。
(4)納米計算機(jī)的“互連問題”
一臺由數(shù)萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局,而整體結(jié)構(gòu)問題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說,就是計算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問題。納米計算機(jī)要把海量信息存儲在一個很小的空間內(nèi),并極快地使用和產(chǎn)生信息,需要有特殊的結(jié)構(gòu)來控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)的諸多元件,而納米計算元件之間、計算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計算機(jī)設(shè)計的微型化而言,由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”,這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制,連接的數(shù)量不可能無限制地增加。因此,納米計算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
(5)納米 / 分子電子器件制備、操縱、設(shè)計、性能分析模擬環(huán)境
當(dāng)前,分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計算、計算機(jī)并行技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展,利用這些技術(shù)建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計與性能分析的模擬虛擬環(huán)境,并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現(xiàn)有計算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問題,目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術(shù)手冊
交互式電子技術(shù)手冊經(jīng)歷了5個發(fā)展階段,根據(jù)美國國防部的定義:加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術(shù)手冊、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊、基于數(shù)據(jù)庫的電子技術(shù)手冊和集成電子技術(shù)手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術(shù)手冊并不存在,大多數(shù)電子技術(shù)手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是,各類電子技術(shù)手冊雖然代表不同的發(fā)展階段,但是各有優(yōu)點,較低級別的電子技術(shù)手冊目前仍然有著各自的應(yīng)用價值。由于類以上的電子技術(shù)手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點。
簡單的說,電子技術(shù)手冊就是技術(shù)手冊的數(shù)字化。為了獲取信息的方便,數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式,電子技術(shù)手冊的發(fā)展就是圍繞這一過程來進(jìn)行的。
四、電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用
時間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個參數(shù),可由時間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn),兩者可共用的一個基準(zhǔn)。
1952 年國際天文協(xié)會定義的時間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的,分別稱為世界時(UT)和歷書時(ET)。這種基于天文方面的宏觀計時標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備龐大,操作麻煩,精度僅達(dá)10- 9 。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù),由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn),如(133 Cs)頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后,將過去基于宏觀的天體運動的計時標(biāo)準(zhǔn),改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運動的時間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡化,體積、重量大減??;另一方面使頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高(可達(dá)10- 12 —10- 14量級,即30 萬年——300 萬年差1 秒)。1967 年第13 屆國際計量大會正式通過決議,規(guī)定:“一秒等于133 Cs 原子基態(tài)兩超精細(xì)能級躍遷的9192631770 個周期所持續(xù)的時間”。該時間基準(zhǔn),發(fā)展了高精度的測頻技術(shù),大大有助于宇宙航行和空間探索,加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長度計量提供了新的測試手段。
總之,在探討了近似計算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊后,廣大科技工作者對電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識的初步了解和認(rèn)識。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮,尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時,國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會的構(gòu)建離不開我們科技工作者對新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用,因此說,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應(yīng)用價值是不足為虛的。
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(1)從實驗教學(xué)體系的整體出發(fā),綜合考慮,明確各實驗環(huán)節(jié)的任務(wù)和目標(biāo)要求,以此為指導(dǎo)制訂出新的實驗教學(xué)大綱。圍繞課程目標(biāo)和教學(xué)大綱的要求,按照分層次、成模塊、一體化、漸次遞進(jìn)的原則,精心規(guī)劃設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容。編寫與之相配套的實驗教材和實驗講義。(2)重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)之間的相互銜接。在本實驗教學(xué)體系中,每一個環(huán)節(jié)都有其任務(wù)目標(biāo),有比較明確的責(zé)任分工,突出強(qiáng)調(diào)其相互聯(lián)系、相互銜接、層層遞進(jìn)的內(nèi)在關(guān)系,避免相互割裂、彼此孤立。(3“)基礎(chǔ)課程實驗—綜合課程訓(xùn)練實驗—課外創(chuàng)新性實驗—創(chuàng)新性科技活動”新的實驗體系為主線,貫穿整個實驗教學(xué)體系。
第一層次(基礎(chǔ)課程實驗):我們把汽車構(gòu)造實驗和汽車駕駛實驗兩門實驗課程獨立設(shè)課,加強(qiáng)學(xué)生實踐動手和專業(yè)理解能力,也為后續(xù)實驗和工程訓(xùn)練能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。項目組成員克服沒有資金的情況下,克服困難,在實驗中心反復(fù)做一些實驗,然后開出一些針對性強(qiáng)的課程實驗來支撐整個實驗體系,并完成相關(guān)的實驗大綱,使理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,達(dá)到知識的運用、理解和深化的目的。同時,一些同學(xué)也參與到相關(guān)實驗臺的設(shè)計、制作和實驗開發(fā)中,這個過程也鍛煉了學(xué)生的工程訓(xùn)練能力,專業(yè)設(shè)計能力和實驗開發(fā)能力,而這些能力都是車輛工程專業(yè)人才所必須的。
第二層次(綜合課程訓(xùn)練實驗):從汽車?yán)碚?、汽車實驗學(xué)、汽車設(shè)計、汽車電子等課程結(jié)合基礎(chǔ)實驗開出針對性非常強(qiáng)綜合、設(shè)計性實驗課程,在以課程設(shè)計課題實驗和畢業(yè)設(shè)計(論文)課題實驗為主,通過學(xué)生自己設(shè)計的課題實驗開展綜合性、設(shè)計性的實驗研究,進(jìn)而完成設(shè)計任務(wù),從而提高學(xué)生的綜合能力和汽車設(shè)計水平。
第三層次(課外創(chuàng)新性實驗):這個層次需要調(diào)動學(xué)生的主動性,提高學(xué)生的工程能力。是學(xué)生初步掌握汽車零部件的安裝、性能測試及調(diào)試等方面的技能。我們開放汽車實驗中心,學(xué)生可以自己到汽車實驗中心按照自己的理解,和想法做一些設(shè)計及相關(guān)的測試。例如,有的學(xué)生按照自己的設(shè)計制作一臺車,我們從最初設(shè)計階段開始指導(dǎo),一直到完成;鼓勵學(xué)生更多的參與到實際的項目中去,在汽車電子臺架設(shè)計制作時,學(xué)生就把臺架及相關(guān)的實驗作為畢業(yè)設(shè)計的題目。課程設(shè)計也有的學(xué)生把利用課外時間在實驗中心設(shè)計完成的作品作為自己的設(shè)計題目完成,同時取得了較好的成績。我們還鼓勵學(xué)生更多的參與到老師的科研課題中去,更好的訓(xùn)練學(xué)生的工程能力。這個過程對學(xué)生工程能力的提高是顯而易見的。
第四層次(創(chuàng)新性科技活動):鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,也創(chuàng)造一些條件,鼓勵學(xué)生參加校級及校級以上的各種大賽,如挑戰(zhàn)杯、機(jī)械設(shè)計大賽、電子大賽等。學(xué)院舉辦過三屆創(chuàng)新設(shè)計大賽,給同學(xué)們一個平臺,充分調(diào)動起了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計積極性。
2該教學(xué)體系是特色及創(chuàng)新點
(1)特色是樹立理工科專業(yè)“實驗教學(xué)與理論教學(xué)同等重要,實踐是理工科專業(yè)人才成功之本”的教育理念。突出實踐教學(xué)的重要性。建立“基礎(chǔ)課程實驗—綜合課程訓(xùn)練實驗—課外創(chuàng)新性實驗—創(chuàng)新性科技活動”多層次的實驗教學(xué)體系。(2)創(chuàng)新在于改變傳統(tǒng)實驗課程依附于理論課的傳統(tǒng),形成了理論教學(xué)與實驗教學(xué)相互協(xié)調(diào)的實驗新體系,注重學(xué)生的實踐能力,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3實施效果
自從實施了該實驗體系以后,學(xué)生工程實踐能力有了大幅度提高,學(xué)習(xí)積極性也有了提高,配合該實驗體系,汽車實驗中心也全面開放,鼓勵學(xué)生參與各種實踐活動,這期間也出現(xiàn)了很多好的作品,參加了省級以上的各種大賽,并在近三年省部級大學(xué)生工程綜合訓(xùn)練能力競賽、挑戰(zhàn)杯大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽中獲得一、二、三等獎10余項,在國家推出的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目中也申報成功省級、校級項目十余項,還有三項作品在申報專利中。車輛工程專業(yè)舉辦了三屆“未來汽車杯”創(chuàng)新設(shè)計大賽中,本專業(yè)75%的學(xué)生都申報了作品,參與其中。
4結(jié)語
在電子技術(shù)中應(yīng)運中,近似計算貫穿其始終。然而,沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術(shù)中往往行不通,也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差,但這個誤差控制得好,不會對分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆?,特別是如何應(yīng)用近似計算。
在工作點穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析,就必須求出三極管的基電壓,必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣,我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過程及結(jié)論。
二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級,因此,其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同,理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問題需要解決,如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此,納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面,其主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工
要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度,最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋?、光刻等技術(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中,不同層通常是由不同勢能的半導(dǎo)體材料制成的,構(gòu)建成納米尺度的量子勢阱,這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。
(2)分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線,但把這些元件組裝成一個可以運轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上;另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管,PurdueUniversity等研究機(jī)構(gòu)在這個方向上取得了可喜的進(jìn)展,但該技術(shù)何時能夠走出實驗室進(jìn)入實用,仍無法斷言。
(3)超高密度量子效應(yīng)存儲器
超高密度存儲量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來納米計算機(jī)的主要部件,它可以為具備快速存取能力但沒有可動機(jī)械部件的計算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲手段。但是,有了制造納米電子邏輯器件的能力后,如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應(yīng)存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。
(4)納米計算機(jī)的“互連問題”
一臺由數(shù)萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局,而整體結(jié)構(gòu)問題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說,就是計算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問題。納米計算機(jī)要把海量信息存儲在一個很小的空間內(nèi),并極快地使用和產(chǎn)生信息,需要有特殊的結(jié)構(gòu)來控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)的諸多元件,而納米計算元件之間、計算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計算機(jī)設(shè)計的微型化而言,由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”,這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制,連接的數(shù)量不可能無限制地增加。因此,納米計算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
(5)納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計、性能分析模擬環(huán)境
當(dāng)前,分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計算、計算機(jī)并行技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展,利用這些技術(shù)建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計與性能分析的模擬虛擬環(huán)境,并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現(xiàn)有計算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問題,目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術(shù)手冊
交互式電子技術(shù)手冊經(jīng)歷了5個發(fā)展階段,根據(jù)美國國防部的定義:加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術(shù)手冊、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊、基于數(shù)據(jù)庫的電子技術(shù)手冊和集成電子技術(shù)手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術(shù)手冊并不存在,大多數(shù)電子技術(shù)手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是,各類電子技術(shù)手冊雖然代表不同的發(fā)展階段,但是各有優(yōu)點,較低級別的電子技術(shù)手冊目前仍然有著各自的應(yīng)用價值。由于類以上的電子技術(shù)手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點。
簡單的說,電子技術(shù)手冊就是技術(shù)手冊的數(shù)字化。為了獲取信息的方便,數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式,電子技術(shù)手冊的發(fā)展就是圍繞這一過程來進(jìn)行的。
四、電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用
時間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個參數(shù),可由時間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn),兩者可共用的一個基準(zhǔn)。
1952年國際天文協(xié)會定義的時間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的,分別稱為世界時(UT)和歷書時(ET)。這種基于天文方面的宏觀計時標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備龐大,操作麻煩,精度僅達(dá)10-9。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù),由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn),如(133Cs)頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后,將過去基于宏觀的天體運動的計時標(biāo)準(zhǔn),改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運動的時間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡化,體積、重量大減??;另一方面使頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高(可達(dá)10-12—10-14量級,即30萬年——300萬年差1秒)。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議,規(guī)定:“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細(xì)能級躍遷的9192631770個周期所持續(xù)的時間”。該時間基準(zhǔn),發(fā)展了高精度的測頻技術(shù),大大有助于宇宙航行和空間探索,加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長度計量提供了新的測試手段。
總之,在探討了近似計算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊后,廣大科技工作者對電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識的初步了解和認(rèn)識。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮,尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時,國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會的構(gòu)建離不開我們科技工作者對新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用,因此說,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應(yīng)用價值是不足為虛的。
【參考文獻(xiàn)】
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論文關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù),吉林省,戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),發(fā)展
1 吉林省大數(shù)據(jù)時代下戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1.1 政府支持得力
2015年,吉林省政府圍繞大數(shù)據(jù)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展先后下發(fā)10號、22號、23號文件,同時,開展了大數(shù)據(jù)時代信息化建設(shè)方案研討會、加強(qiáng)企業(yè)管理創(chuàng)新宣貫會暨“大數(shù)據(jù)時代企業(yè)運營模式創(chuàng)新”,對企業(yè)謀劃大數(shù)據(jù)時代企業(yè)運營發(fā)展,提升大數(shù)據(jù)時代企業(yè)核心競爭力起到了良好地推動作用,對促進(jìn)吉林省信息化建設(shè)事業(yè)發(fā)展具有積極的意義。吉林省科技廳組織開展了關(guān)于征集“大數(shù)據(jù)”“云計算”“互聯(lián)網(wǎng)+”等領(lǐng)域科技平臺建設(shè)項目的工作,為大數(shù)據(jù)時展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動提供了支撐。
1.2 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好
吉林省深入貫徹落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。據(jù)測算,2014年戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)完成產(chǎn)值469 1億元,同比增長11.7%。光電子和汽車電子行業(yè)走在全國的前列;在生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,吉林省以玉米加工轉(zhuǎn)化為標(biāo)志的生物化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)居國內(nèi)龍頭地位,生物醫(yī)藥已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模,總量和技術(shù)水平處于國內(nèi)前列。以碳纖維為主的新材料產(chǎn)業(yè)以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)等相關(guān)技術(shù)研發(fā)水平處于全國領(lǐng)先地位[1]。
1.3 發(fā)展前景可期
吉林省擁有豐富的資源、良好的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),積極推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)發(fā)展。現(xiàn)已建成“數(shù)據(jù)災(zāi)備中心”“吉林石化數(shù)據(jù)中心”“白城云計算中心”“遼源IBM云計算中心”“吉林市江南數(shù)據(jù)中心”等中心[2],通過數(shù)據(jù)中心、平臺和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)勢,吸引大量的IT產(chǎn)業(yè)及服務(wù)外包企業(yè)向吉林省集聚,對帶動吉林省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)外包等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,將起到重要的推動作用。
2 存在的主要問題及原因分析
2.1 市場應(yīng)用乏力、產(chǎn)業(yè)鏈條不完善
大數(shù)據(jù)時代剛剛興起,在國內(nèi)外都缺乏有跡可循和切實可靠的發(fā)展經(jīng)驗,全省缺少具有較大規(guī)模、能夠帶動大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭企業(yè)。光電子、汽車電子等特色產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈不完備,各環(huán)節(jié)尚未形成明顯的上下游協(xié)作發(fā)展模式[3],處在起步發(fā)展階段。
2.2 資源共享程度低
雖然吉林省擁有豐富的數(shù)據(jù)資源,良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),但是以往很少有大數(shù)據(jù)思維,對數(shù)據(jù)收集、存儲不重視,對數(shù)據(jù)加工、利用不充分,且忽視了整個產(chǎn)業(yè)體系的健全和配套[4],數(shù)據(jù)中心沒有發(fā)揮應(yīng)有的拉動作用,大量信息系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)長期閑置。
2.3 核心技術(shù)儲備不足
在大數(shù)據(jù)時代的初期,全國都表現(xiàn)為大數(shù)據(jù)人才、技術(shù)缺乏,相比于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),吉林省電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱[5],大數(shù)據(jù)技術(shù)研究、儲備不夠,暫時缺乏大數(shù)據(jù)技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)軍人才,缺少系統(tǒng)級、架構(gòu)級的大數(shù)據(jù)技術(shù)與產(chǎn)品支持,影響打造在國內(nèi)外有知名度的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品與服務(wù)。有待集中省內(nèi)外科研院所力量,協(xié)力攻關(guān),實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。
3 吉林省大數(shù)據(jù)時代戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為吉林省最具發(fā)展?jié)摿突盍Φ漠a(chǎn)業(yè),初中英語教育教學(xué)論文其對數(shù)據(jù)的依賴程度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),大數(shù)據(jù)時代下如何發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),提出以下幾點建議。
3.1 構(gòu)建運行機(jī)制
建立政府、企業(yè)和社會聯(lián)動的大數(shù)據(jù)形成機(jī)制,開展“數(shù)據(jù)開放”試點工程??v觀國外數(shù)據(jù)開放的進(jìn)程,基本上都是選擇先建立政府?dāng)?shù)據(jù)開放門戶網(wǎng)站再開放平臺的模式,要盡快統(tǒng)籌建設(shè)政府?dāng)?shù)據(jù)交換共享平臺,為新興產(chǎn)業(yè)提供數(shù)據(jù)下載、應(yīng)用等多項服務(wù),以政府?dāng)?shù)據(jù)開放共享來帶動整個數(shù)據(jù)資源的開放開發(fā)。
3.2 搭建共享平臺
大數(shù)據(jù)庫是一種平臺,想要利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力的提升,無論如何也逃不開大數(shù)據(jù)庫的使用。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為該省產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分,大數(shù)據(jù)化是提高其發(fā)展的有效手段,要全力建設(shè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)庫,探索將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的有效手段,研究推動大數(shù)據(jù)在研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、市場營銷、售后服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的應(yīng)用,積極推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化。
3.3 培養(yǎng)專業(yè)隊伍
大數(shù)據(jù)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)都屬于技術(shù)含量高、更新速度快的產(chǎn)業(yè),在其發(fā)展的每個環(huán)節(jié)都需要依靠專業(yè)人員完成,因此,必須培養(yǎng)和造就一支懂指揮、懂技術(shù)、懂管理的專業(yè)隊伍。整合吉林省的智力資源,加強(qiáng)國內(nèi)外學(xué)術(shù)和技術(shù)交流,研究、探討并掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本方法,加強(qiáng)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)和應(yīng)用融合。
3.4 健全政策保障
一是盡快研究制定專門促進(jìn)大數(shù)據(jù)時代下戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策,建立符合實際的技術(shù)、財政、稅收、人才等政策支撐體系,為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好地政策環(huán)境。二是推動成立吉林省大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,集合技術(shù)、資源、資金等多方面的優(yōu)秀力量,形成研發(fā)與應(yīng)用企業(yè)間的交流、合作平臺,共同解決聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)面臨的各種技術(shù)與資源的難題。三是加快大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。基礎(chǔ)設(shè)施作為大數(shù)據(jù)時代的硬件,是贏得大數(shù)據(jù)時代的先機(jī)。建設(shè)大數(shù)據(jù)在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用服務(wù)區(qū),促進(jìn)大數(shù)據(jù)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,結(jié)合吉林省特點,重點推動大數(shù)據(jù)在光電子、汽車及生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。
4 結(jié)語
大數(shù)據(jù)時代是一個浩浩蕩蕩、不可阻擋的歷史潮流??偟膩碚f,吉林省發(fā)展大數(shù)據(jù)時代戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn),務(wù)必以更積極的姿態(tài)順應(yīng)新形勢,把握機(jī)遇,謀劃發(fā)展,贏得未來。目前,大數(shù)據(jù)時代下戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究在全國都處于探索性階段,國務(wù)院雖下發(fā)了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》,但涉及到各個領(lǐng)域具體實施的細(xì)則,并無經(jīng)驗可循。因此,大數(shù)據(jù)時代下如何促進(jìn)吉林省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,成為下一步需要探討和解決的根本問題。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]教具開發(fā) 實驗指導(dǎo)教師 探索 建設(shè)
一、我國高職院校實驗指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)的現(xiàn)狀和問題
(一)投入跟不上發(fā)展,建設(shè)只重視數(shù)量和形式,忽視了質(zhì)量和實質(zhì)。高職師資教育的投入與學(xué)生總量的增長及教學(xué)質(zhì)量的要求并未完全協(xié)調(diào)發(fā)展,在實驗指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)上更是滯后于教育的發(fā)展,許多實驗指導(dǎo)教師還停留在原有的知識傳授模式和教學(xué)水平上,疲于應(yīng)付過于繁重的教學(xué)任務(wù),缺乏對職業(yè)技能培養(yǎng)教學(xué)法的研究和提高自身職業(yè)技能的動力。部分高職院校在實驗指導(dǎo)教師隊伍質(zhì)量建設(shè)上,也存在價值觀念的偏差,片面追求實驗指導(dǎo)教師取得職業(yè)資格證書的數(shù)量,而忽視了對實驗指導(dǎo)教師職業(yè)能力的培養(yǎng)與考核。
(二)學(xué)歷層次整體較低,職稱評定上只看重論文和科研,不重視教學(xué)成績和技術(shù)應(yīng)用。
近年來,國家逐步加強(qiáng)了對高職教育的投入力度,高職院校實驗指導(dǎo)教師在學(xué)歷層次、業(yè)務(wù)素質(zhì)上有明顯的提高,高級職稱所占比例逐漸加大,具有本科學(xué)歷的年輕教師已成為主要力量。但職業(yè)教育實驗指導(dǎo)教師隊伍高學(xué)歷人數(shù)偏低、穩(wěn)定性差,這是不爭的現(xiàn)實。實驗指導(dǎo)教師隊伍中還是有相當(dāng)比例的專科及??埔韵碌慕處煷嬖冢哂懈邔W(xué)歷的青年實驗指導(dǎo)教師并不安于現(xiàn)狀,取得研究生學(xué)歷后,很可能跳槽。
高職院校實驗指導(dǎo)教師的專業(yè)技術(shù)職務(wù)評審仍沿用本科重點考核科研能力的標(biāo)準(zhǔn)。而高職院校實驗指導(dǎo)教師的能力重點恰恰不是科研,而是實訓(xùn)室建設(shè)、技術(shù)設(shè)備創(chuàng)新、專業(yè)實踐指導(dǎo)和科學(xué)技術(shù)成果的推廣與應(yīng)用。實驗指導(dǎo)教師在承擔(dān)繁重教學(xué)任務(wù)的同時,還要將大量精力放在完成論文等硬指標(biāo)上,對主要工作產(chǎn)生消極影響,這是我國實驗指導(dǎo)教師動手能力不強(qiáng)的重要原因之一,從而直接影響高職教學(xué)質(zhì)量。
(三)實驗指導(dǎo)教師管理、考核標(biāo)準(zhǔn)不明確,激勵措施不到位。
很多高職院校并沒有制訂和實施適合實驗指導(dǎo)教師工作特點和要求的管理措施,不能有效地進(jìn)行實驗指導(dǎo)教師的專業(yè)培訓(xùn),不能準(zhǔn)確衡量他們的貢獻(xiàn),當(dāng)然就無法對他們實施有針對性的激勵。實驗指導(dǎo)教師處于行為目標(biāo)和職業(yè)前景不明確、業(yè)績大小和能力強(qiáng)弱無區(qū)別的環(huán)境下,因此缺乏自我提升動力。
(四)實驗指導(dǎo)教師隊伍的培訓(xùn)力度不夠。
目前針對學(xué)校實驗指導(dǎo)教師隊伍的培訓(xùn)力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,即使有培訓(xùn)也只是局限于校內(nèi)的培訓(xùn),針對專業(yè)實踐技能培訓(xùn)的少之又少,派遣實驗指導(dǎo)教師到企業(yè)中鍛煉學(xué)多流于形式,沒有真正形成一個良好的機(jī)制,企業(yè)也沒有給予足夠的重視。
二、基于教具開發(fā)的實驗指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)探索
(一)教具開發(fā)背景。
經(jīng)過調(diào)查,汽車整車故障檢測實訓(xùn)臺目前在國內(nèi)汽車教具市場上尚屬空白。汽車工程系此前曾經(jīng)多方聯(lián)系或考察有關(guān)廠家,都沒有成型產(chǎn)品可供出售。其他省份高校擁有此類實驗臺的,均是與汽車制造企業(yè)聯(lián)合開發(fā)或者訂制的,而且價格昂貴?;趯W(xué)院近年來開發(fā)汽車教具的實踐積累,汽車工程系積極踐行學(xué)院工程教育理念,提出了以“一汽大眾捷達(dá)轎車整車實訓(xùn)臺”研發(fā)的科研項目,利用科研工作,師生共同參與,將專業(yè)知識和專業(yè)技能有機(jī)融合在科研開發(fā)項目中,將實際科研任務(wù)進(jìn)行課程化融合,培養(yǎng)實驗指導(dǎo)教師和學(xué)生的實踐動手技能和創(chuàng)新能力、科研能力。
(二)教具開發(fā)意義。
遵循學(xué)院工程教育理念和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),充分利用第三學(xué)期專業(yè)實習(xí)的時間節(jié)點,以“一汽大眾捷達(dá)轎車整車實訓(xùn)臺”研發(fā)項目為平臺和載體,實現(xiàn)了實驗指導(dǎo)教師工程實踐能力的提升,學(xué)長制施行的深化,學(xué)生動手能力的增強(qiáng),凸顯了項目的多方受益特點和工程教育素質(zhì)理念的內(nèi)涵。
(三)教具開發(fā)工程任務(wù)課程化設(shè)計。
1.教具的研發(fā)過程,體現(xiàn)了工程教育“實踐性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性和創(chuàng)新性”的特性
以往專業(yè)教學(xué)都是使用真車,經(jīng)常多次反復(fù)插拔插頭或者反復(fù)穿孔檢測,導(dǎo)致線路破損,帶來高額維修費用。與使用真車進(jìn)行專業(yè)教學(xué)相比較,實訓(xùn)臺設(shè)計了電路引線檢測端口,可以實現(xiàn)不解體檢測整車,提高設(shè)備的使用壽命并降低維護(hù)維修成本,滿足專業(yè)教學(xué)多樣化需求。
2.組織全員參與教具開發(fā),鍛煉了實驗指導(dǎo)教師工程實踐能力
在自主研發(fā)實訓(xùn)臺過程中,實驗指導(dǎo)教師們對汽車的整車結(jié)構(gòu)、運行原理以及故障排除進(jìn)行了系統(tǒng)再學(xué)習(xí),研制中對整車電控部分、電器部分、構(gòu)造原理做邏輯分析,對各種處置親自動手操作,實驗指導(dǎo)教師的工程實踐能力得到鍛煉與提高。
3.由實驗指導(dǎo)教師組織學(xué)生,實施工程任務(wù)課程化
以研發(fā)實訓(xùn)臺為工程任務(wù),按照工藝流程設(shè)置教學(xué)情境和環(huán)節(jié),集教、學(xué)、做于一體,參與項目的學(xué)生們“學(xué)中做、做中學(xué)”、“手腦并用”。學(xué)生參與到實驗指導(dǎo)教師為主的項目研發(fā),可比在企業(yè)實習(xí)學(xué)到的東西多。在維修廠遇到不懂的知識,師傅也有不會的,而會的師傅又不一定能講清楚。再回學(xué)校問老師,老師由于沒在維修現(xiàn)場,具體講解難免有時偏離實際。在學(xué)院跟著老師制作實訓(xùn)臺,哪里不會了,老師能及時給予系統(tǒng)地講解。
4.通過參與以實驗教師為主體的項目研發(fā)工作,學(xué)生畢業(yè)論文得以“真題真做”
往年學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計,論文類居多。這次參與實訓(xùn)臺研發(fā)的學(xué)長們,準(zhǔn)備以實訓(xùn)臺開發(fā)工程實踐為畢業(yè)設(shè)計題材和實例來“真題真做”,使之既有科研實踐,又有科技含量。
5.團(tuán)隊協(xié)同,跨系跨專業(yè)合作,各出“絕招”、優(yōu)勢互補
汽車工程系汽車電子專業(yè)與機(jī)電工程系自動化專業(yè),在本次項目研發(fā)中協(xié)同攻關(guān),各出“絕招”、優(yōu)勢互補。汽車電子專業(yè)實驗教師分工負(fù)責(zé)了汽車類電控部分、電器部分和構(gòu)造結(jié)構(gòu)的維修排障與設(shè)計,自動化專業(yè)實驗教師負(fù)責(zé)了PLC程序設(shè)計與編制,增加了項目的科技含量。這種團(tuán)隊協(xié)同作戰(zhàn)的方式,彰顯了學(xué)院提倡的“雙跨”理念內(nèi)涵。
三、健全激勵機(jī)制
為使實驗指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)進(jìn)入良性循環(huán)的發(fā)展軌道,必須制定一套合適的激勵機(jī)制,在人事和分配制度上,體現(xiàn)政策的導(dǎo)向性和激勵性。建立聘任和獎勵制度,引入競爭機(jī)制,促進(jìn)人才資源的優(yōu)化配置和開發(fā)利用;采取實驗教師輪訓(xùn)制度,優(yōu)勝劣汰,申報職稱時,把實驗教師的實際工作效果作為晉升的重要條件;合理調(diào)配實驗指導(dǎo)教師資源,鼓勵骨干專業(yè)實驗教師讀在職研究生和參加社會技能培訓(xùn),作為一定的教學(xué)工作量納入年度考核;支持實驗指導(dǎo)教師從事實訓(xùn)室建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新和實踐教學(xué)工作相關(guān)研究,凡是有科研立項的實驗指導(dǎo)教師,給予一定的獎勵和資助。
四、形成考核制度
每個學(xué)期要對實驗指導(dǎo)教師進(jìn)行監(jiān)督、檢查和考核。學(xué)期初對實驗教師授課計劃和實訓(xùn)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查;期中督導(dǎo)員對實訓(xùn)教學(xué)效果和聽課記錄進(jìn)行檢查,對實訓(xùn)教學(xué)過程中的其他環(huán)節(jié)進(jìn)行不定期檢查;期末檢查實驗教師制定的實訓(xùn)教案;對科研情況的考核,實驗教師每年至少參與一項院級科研或企業(yè)技改項目等。
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