時間：2023-03-17 17:57:59
導語：在電子設計論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
我校引進慧魚創意組合模型10套，每套模型中包括9個組合包。機器人電子設計認識實習分班級開展，4個學生為一個實習小組。整個實習過程分為五個階段進行：項目資料收集階段、基本知識準備階段、操作練習階段、項目產品裝配、編程、調試階段、項目驗收階段。
1.1收集項目資料教師根據學生的特點，給出若干項目題目，例如，移動機器人、叉車機器人、顏色識別機器人、抓取機械手、軌跡搜尋機器人等。并由學生自由分組，根據個人興趣和能力進行項目選擇。選定題目后，每組成員根據所選項目的任務要求，開始分頭執行各自的任務。包括搜集所用數據資料，閱讀交流。在此過程中，教師要指導學生如何搜集信息和處理信息，要讓學生了解哪些是相關的信息，如項目產品的實際應用背景、工作過程、注意事項等。指導學生整理和儲存信息。
1.2準備基本知識教師采用計算機輔助教學方法對慧魚創意組合模型進行講解。結合慧魚創意組合模型及實習任務要求，通過課件介紹和上機演示對慧魚組合模型、裝配方法等、ROBOTX控制器的使用、ROBOPRO軟件編程等內容進行講解。ROBOPRO軟件編程采用圖形化的語言，通過接口板與PC機相連，大一學生能夠很快掌握和上手。同時它的直觀性也容易調動學生學習和創新的積極性。
1.3操作練習教師以一個典型模型為例，根據不同的功能要求，進行師范編程，實現提出的功能。學生分組操作，教師提出不同的功能要求，并進行現場指導。
1.4項目產品裝配、編程、調試學生根據所選項目領取所需的實驗器材，包括慧魚創意組合模型包、慧魚專用電源、慧魚接口板等。根據項目任務要求，分析項目工作原理和步驟等。以叉車機器人為例，其工作步驟如下。(1)叉車從軌道端點A出發，此時叉車前叉升高(由限位開關控制其最高位置)。(2)按壓起動按鈕，叉車開始沿環形軌道運行。(3)在叉車運行過程中，根據軌跡傳感器的檢測信息實時調整叉車的運行方向(通過調整左右兩側車輪的運行速度實現運行方向的調整)。(4)叉車運行到軌道端點B后，叉車停止運行，并降低前叉(由限位開關控制其最低位置)，然后向前運行到工件位置，前叉升高，叉起工件，掉頭沿原路返回。(5)叉車運行到端點A后，放下前叉，將工件放置在指定位置(端點A處)，后退一定距離，升起前叉，然后掉頭，恢復到出發狀態。至此叉車的一次工件搬運工作結束。小組成員理解了項目任務后，進行組內協商分工，開始模型裝配、編程、調試等實際操作，這是項目完成的關鍵步驟。在進行模型裝配之前，讓學生認真閱讀慧魚公司提供的資料，從而獲得大量的感性認識。之后，根據生產實踐和生活經驗進入動手創意階段，大膽設想，進行設計組合和裝配，構件項目中的結構模型，并搭接電路、氣路連接線。然后根據項目工作原理和步驟進行圖形化編程(如圖2所示)。[4]在初步完成了軟件編程后，先檢查程序有無編寫規范上的錯誤，通過仿真功能可以進一步檢查錯誤。初步檢查之后，將接口板連接到電腦，進行硬件測試，即可在線調試。如果調試程序無誤，并且確保接口板與電腦的端口連接正確，即進行程序下載。下載完成系統將給予提示，此時即可斷開電腦與接口板之間的連線，在下載模式下運行慧魚模型。裝配、調試完成的幾個項目產品模型如圖3所示，包括叉車機器人、抓取機械手等。這些產品模型使知識具體化、形象化，為學生感知、理解和記憶知識創造了條件。從而減少學生掌握抽象概念的困難，助其形成明確的概念，發展其觀察能力和思維能力，提高學生的學習興趣和積極性。
1.5項目驗收最后進行實習項目驗收答辯，檢驗實習成效。各小組在完成實習項目后，要寫出實習報告，詳細敘述實習項目的設計思路與實現方法、遇到的問題及解決方法、項目小組的體會。并進行現場答辯：陳述制作過程、展示產品運行過程、解釋關鍵工作原理和采用的方法、回答教師的提問。
2結束語
EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。
在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:
(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。
(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。
(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。
(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。
(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。
2EDA實驗環境的管理
我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。
在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:
(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。
(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。
(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。
(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。
(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。
(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。
參考文獻:
[1]陳旭,王成華.建好電工電子基地培養面向21世紀的高素質人才[A].國家工科基礎課程教學的基地建設研討會論文集[C].武漢:華中理工大學出版社,1999.4.(166).
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統一思想，明確目的．大學生電子設計大賽是考察在校大學生專業知識和實踐能力的綜合型競賽，是檢驗學校辦學能力的高水平競賽，同時保證參加大賽的同學能通過大賽這一平臺有所收獲和進步．指導教師通過比賽積累經驗，實現比賽在學校可持續發展，實現以賽促管、以賽促學、以賽促改．大學生電子設計大賽組織過程分為宣傳、動員、報名、培訓、篩選、強化、競賽、獎勵、總結．賽前準備包含賽前組織和賽前培訓．賽前組織包括人員組織、經費組織、設備與耗材組織，賽前培訓是對學生進行針對性高強度模擬訓練，賽前精心準備是競賽成功的一半，讓每位指導老師和同學在電子設計大賽賽前、賽中、賽后都有所收獲．
1．1賽前組織
1．1．1人員組織
學校成立電子設計大賽領導小組．全國大學生電子設計大賽和省級大學生電子設計大賽輪流隔年舉辦一次，領導小組是常設機構，負責電子競賽組織、管理、協調工作．電子設計大賽領導小組組長一般由主管教學副校長擔任，副組長由學校教務處處長和相關學院院長共同擔任，辦公室主任由電工電子實驗中心主任擔任．辦公室設在實驗中心，負責處理大賽日常事務，成員包括指導老師、實驗員及大賽相關人員．電子設計大賽領導小組負責相關部門協調和政策落實和大賽組織和宣傳，負責參賽人員管理和學生培訓，負責賽前制定培訓計劃收集整理資料，負責與賽區組委會聯絡和大賽專項經費管理，負責元器件及耗材保管、整理、發放、采購和培訓競賽場地管理，負責培訓競賽后勤保障和學生管理．電子設計大賽人員組織包含指導老師的組織和參賽學生的組織．強有力的指導老師團隊是電子設計大賽取得成功的基礎．隨著技術發展，大賽專業知識廣度和深度不斷加深，題目更加新穎貼近生活，包括電源類、控制類、無線收發類、儀器儀表類等，涉及電子技術各領域和方向，對指導老師綜合素質和能力提出了更高要求．指導老師需要精通模擬電路、數字電路、高頻電路，精通51單片機和熟練運用CORTEX－M3嵌入式系統、CPLD/FPGA可編程邏輯器件、DSP數字信號處理器等，有豐富的實踐經驗和極強攻堅能力．根據實際情況組建指導教師團隊給學生全方位的指導，充分發揮指導教師特長，取長補短，相互學習，共同提高．參賽學生是大賽主體，加強宣傳，吸引更多同學參與大賽，同時保證競賽質量和水平，經選拔合格或任課老師推薦才能正式報名參加．大三學生知識結構和實踐能力強于大二學生，選拔時以大三學生為主，適當選取大一、大二學生保證后備力量，組成電子設計大賽參賽隊伍．通過學校宣傳、領導小組動員、輔導員講解，使參賽同學全方位多角度了解電子設計大賽的意義和目的，對就業和成長的幫助，調動學生競賽積極性和熱情．
1．1．2經費組織
電子設計大賽經費使用原則:預算清晰，專人管理，專款專用，合理使用，厲行節約，保證運行，各項開支在預算內完成，開支與預算一致．經費來源分為學校年度預算和校內部門籌集，用于電子設計大賽基本運行和指導教師課時補貼．基本運行包含報名費、管理費、電子元器件及耗材采購添置、競賽期間餐費及其他雜費．指導教師課時補貼指賽前教師培訓課時費、競賽期間指導教師補貼．電子設計大賽經費不含教師差旅費和競賽獲獎后學校發放獎金，賽后根據政策另行撥付．
1．1．3設備耗材組織
大賽設備耗材專人管理，專人采購，統一分配;培訓類耗材由培訓教師提出計劃統一采購．
1．2賽前培訓
電子設計大賽賽前對學生的培訓是學生提高的重要過程，很大程度上決定了比賽成績．指導教師根據歷年競賽內容和特點，結合自身特長制定詳盡的培訓計劃和方案．大三學生知識相對全面但實踐應用能力較差，沒有系統設計經驗，知識點孤立難以將各門課程融合到一起，大二學生專業知識結構不完整，認識片面，指導教師根據學生實際情況因材施教做出個性化的培訓與輔導，使培訓效果達到最佳．培訓分兩個階段，時間5～6周．第一階段(3～4周)采用集中授課與實際制作相結合的方式，第二階段(2～3周)采用三人一組半開放自主設計的方式．第一階段包含模塊電路分析、設計、調試、制作、參數測試、基本儀器使用及報告書寫，對往屆比賽重點模塊電路進行有針對性專題講座和制作．重點模塊有電源電路、信號調理與運算放大電路、傳感器與微弱信號檢測電路、信號發生電路、通信電路、電壓與頻率轉換電路，單片機最小系統、人機交互電路、數據采集電路、驅動電路等．設計報告內容包含:摘要，敘述核心技術、實現方法與發揮;系統設計方案，敘述方案選擇、系統結構、實現方法;硬件電路設計與分析計算，敘述硬件電路原理、計算、設計與實現;軟件設計，敘述軟件程序思想、流程、實現方法與重點程序;測試結果與分析，敘述測試儀器、測試方法、測試結果、數據分析;總結與展望，總結題目完成情況、存在問題與展望．第一階段使學生掌握基本模塊電路，對電子設計進一步了解和認識，優秀學生脫穎而出，具備沖擊獎項實力，指導教師對這部分同學重點關注，畢竟指導教師精力有限，不可能面面俱到，拿獎也是一項重要而艱巨的任務．第二階段3人一隊進行賽前熱身．按比賽要求自主設計，鍛煉同學們系統分析與設計、制作與調試、參數測試、團隊分工與協作能力．每隊由3名同學自愿組合組成，1名同學負責軟件編寫，1名同學負責硬件制作，1名同學負責報告撰寫．實際比賽有很多突況需共同討論、共同參與、共同應對、共同解決．指導教師可以根據以往題目特點、內容和難度自行設計題目，也可以直接選擇往屆典型題目．第二階段模擬訓練展現了各隊水平和能力，也暴露存在的問題，指導教師根據每隊實際情況進行賽前輔導．
2賽期管理
比賽前2～3周，組委會發放比賽用單片機和開發平臺，提前讓參賽隊熟悉開發環境，賽前一周公布本屆電子設計大賽可能用到的元器件測試儀器，指導教師團隊根據公布元器件清單估計本屆比賽可能出現的題目和用到的模塊．指導教師對器件進行分析，列出本次大賽可能用到元器件詳細清單，交器件管理員清理匯總，不足部分立即準備和采購，采購應確保器件質量，排除器件質量問題帶來的故障和干擾．參賽隊在賽前調試好競賽場地儀器設備，查看元器件清單結合指導老師分析對新器件和不熟悉模塊進行搭建與調試，為比賽正式開始做好準備．4天3夜的電子設計大賽開始后，第一天選擇題目、設計方案與具體電路，領取元器件及耗材，不足的元器件匯總立即采購．第二天完成軟件編寫和部分模塊電路搭建．第三天完成軟硬件聯調和報告書寫．第四天完成參數測試，有能力的同學完成發揮部分設計．
3賽后總結
在新媒體時代的影響下，電子書籍的設計是科學技術與藝術語言相融合的產物，其在原有的文字、圖像、色彩等視覺元素設計的基礎上，融入了三維圖像、交互設計、flas、音頻、視頻等動態立體圖像表達形式，并通過音頻播放功能，把文字信息以聲音的形式有效、生動地傳遞給讀者，使書籍真正營造出視、聽、嗅、觸、味五感于一體的閱讀氛圍。對于電子書籍教學與傳統書籍相比較,對書籍設計如何體現“五感”有一個新的認識。“視”的體現：將傳統書籍版式與動態技術結合，動靜結合。“聽”的體現：在電子書籍中融入聽覺元素更好的傳達信息的同時，提高了書籍聽覺感染力。“觸”的體現，從以往傳統書籍對材料的觸覺提升到以讀者與書籍交互性設計和參與性，通過讀者對屏幕的觸摸或是鼠標的點擊、拖動，運用動態圖像使讀者體會觸覺的主動性。“嗅”與“味”的體現，電子書籍無法從食物的方面傳達嗅覺，只有間接的從圖像、色彩等視覺元素來刺激讀者。總之，在電子書籍的教學中要強調書籍內涵藝術化、設計風格簡約化、設計信息多元化、設計服務合理化的原則，貫穿到整個電子書籍設計的教學環節中去。
2對電子書籍設計課程教學模式的嘗試
2.1培養模式的改革電子書籍的教學中以綜合學科知識運用與新媒體技術結合的方式，改變單一教學模式，以開放式態度對待學生和教學。在電子書籍的內容采集階段，提倡凸顯個性化特征；在創意階段，鼓勵學生突破、創新；在電子書籍的制作階段，以合理化運用新媒體技術為原則，將視聽多媒體元素進行有效的編輯和安排。教師應把握學生在每一個階段的學習，以不同階段的要求對學生進行指導，不能一味追求新媒體技術帶來的全新效果，而是要本著傳統書籍技巧與電子書籍技術結合的方式，確立藝術與技術相結合的人才培養模式。
2.2電子書籍設計教學內容的設置優秀的電子書籍設計是以實用性、藝術性、文化性相結合的產物，教師在電子書籍設計的教學內容中需要注意以下幾個方面：強調版式設計：在電子書籍教學中信息傳達是電子書籍版面設計中的重點，雖然電子書籍不同于傳統書籍的紙質媒介和形態，融合了音頻視頻以及圖形圖像為一體的心得表達形式，但是它的呈現，在讀者閱讀時，仍然以圖形、文字、色彩為主要構成，所以將傳統設計元素與視頻、音頻相結合的方式來傳達信息。強調適量的設計元素，避免視覺混亂進行有序的設計，準確把握整體和部分的關系。提倡交互式設計：相較于傳統書籍，電子書籍運用交互式技術使讀者通過界面中的按鈕、圖標、菜單等交互式設置，來實現閱讀的主動性，所以引導學生通過交互式設計來增加讀者閱讀的互動性、趣味性和主動性是電子書籍設計教學的重點，但在電子書籍中交互設計應當適度、合理，帶動讀者的參與，調動讀者的閱讀積極性。鼓勵運用新技術：由于電子書籍中的媒體多元化，所以對于新技術（軟硬件）的掌握與操作尤為重要，鼓勵學生將新技術在電子書籍設計上進行運用，利用flas、視頻音頻、3D模擬虛擬空間等手法，使學生在電子書籍在個性風格和藝術表現上更為豐富，但這也是教學的難點與挑戰，需要學生指導掌握綜合知識與技術。在課題設置訓練上：以網絡上招標的電子書籍設計項目來作為學生訓練項目，如：電子雜志、電子書刊、電子報紙等，而不是局限于虛擬課題設計，提升學生的設計能力和興趣，引導學生結合市場的需求來創意，設計出優秀的電子書籍。
3教學中可能遇到的問題
1.1RF輸出單元：輸出濾波器是RF輸出單元的主要器件，它主要影響發射機的無用發射性能，由于數字電視發射機的無用發射是連續的，因此必須采用帶通濾波器。
1.2監控部分：數字電視的監控系統由五部分構成，主要包括傳感器、微處理器和PC機等。它的主要作用就是對發射機的工作狀態、信號傳輸、電視機故障處理等進行監控，以此保證發射機的穩定工作。
2數字電視發射機的技術與應用
2.1數字電視發射技術與模擬電視發射機技術。數字電視發射技術和模擬電視發射技術都是全固態、單通道發射，兩者在大功率合成、供電系統、冷卻系統、控制單元等技術上存在互通的關系，在設計理念上，兩者都實現了設計的模塊化、智能化、自動化、網絡化特點，綜上所述，數字電視發射機與模擬發射機存在很多相似之處。但是數字電視發射技術與模擬技術又存在著一定的差異性。數字電視發射技術在激勵器方面采用了信道編碼，這項技術是國標規定的內容，頒布國標之后，信道編碼已經順利解決了國標部分的問題，伴隨著我國數字電視發射機技術的發展，中國廠商在發射機產品制造中解決了基帶預矯正、平均功率、低相噪本振和單頻網等技術難題，這些關鍵性技術難題的克服都離不開數字化技術水平的提高。
2.2調頻廣播發射的數字技術特點。數字化技術的發展使得調頻廣播的發射具備了以下特點：抗干擾能力強、信號穩定、電臺頻道變寬。調頻廣播的信號傳播受到自然環境、工業生產活動、家用電器干擾等等因素的影響，諸多因素在信號傳播過程中一旦一起參與進來就難以被分辨出來，調頻收音機卻可以通過限幅變化切除掉干擾信號。數字調頻激勵器的引入，使得調頻廣播發射機改進了同步指標，降低了傳播過程中的噪音影響，使人們獲得了更好的音頻質量。數字音頻信號傳輸節約了系統同步性用時，提高了系統調試和維護的工作強度。調頻廣播系統是一個全方位的信息傳播平臺，具有較大的社會實用性。隨著科技的進步，數字化技術還會不斷更新，數字化廣播也會有更長足的發展和進步。
2.3數字微波通信技術。數字微波通過技術經過近半個世紀的發展，已經取得了一定的成績，且在一段時期內是通信系統傳輸的主要方式之一，但是由于近年來各種信息傳輸技術的快速發展，如光纖技術、衛星技術等，使得微波技術進行了新的發展期，面臨的挑戰也更多。現代通信傳輸的三大支柱是衛星技術、光纖技術和數字微波通信技術。當前我國的廣播電視領域，已經將光纖傳播作為主要的信號傳輸方式，我國廣電行業早已開展以光纖網絡為基礎的網絡建設。光纖通信技術的特點是容量大、抗干擾能力強、損耗程度低，在廣播電視信號的傳輸過程中基本不會受到中繼引起的噪聲影響，減少了接受信號延時較長的現象。光纖傳播技術是高質量的視頻和音頻傳輸介質，它的傳輸效果非常理想化，逐步成為了直播或者遠地傳播最為主要的方式，也成為了廣播電視城域網最穩定可靠的數字電視和數據傳輸鏈路。隨著數字電視的不斷普及，電視正在由給人們提供單項接收信息向雙向互動方向發展，光纖傳播技術在電視傳播中的使用，擴展了傳輸的長度和寬度，還使電視傳播具備了很強的信號質量，帶動了廣播電視技術的雙向發展。綜上所述，數字電視發射機技術不僅使數字電視行業得到了高效的發展，其在社會生活的各個領域中都發揮著重要的作用。
關鍵詞：電子政務，頂層設計，地方政府，前臺-后臺服務體系
一、背景
近兩年來，有關電子政務或信息化的“頂層設計”這個概念用得非常頻繁；但是，時至今日，人們對此卻仍然沒有一個權威的定義與說法。其實，簡單地說，所謂頂層設計即是就某個對象進行全面系統的規劃與設計。從起源上看，頂層設計這個概念最初來自自然科學或大型技術工程領域，如人類基因組工程研究、航天工程研究等。例如，中國航天科技集團總經理王禮恒院士在談到我國載人航天與繞月探測工程時，就先后多次提到要進行頂層設計，“加強航天發展的頂層設計，從國家和全局的高度來統籌安排航天發展”（王禮恒：“載人航天繞月探測同步推進時機成熟”，/home/news/Inland/200403/08/214153.html。）。中國國防科工委副主任、國家航天局局長欒恩杰曾在2003年6月11日表示，中國航天需要政府從國家戰略的高度出發，做好頂層設計和整體規劃，調整結構、整合資源（“專家認為：中國航天需政府做好頂層設計和整體規劃”，。）提到“建設新一代運載火箭型譜化系列”，其中的“型譜”即是產品設計方面的頂層設計。從這些自然科學與大型技術工程領域的案例來看，頂層設計的基本內容是指，為完成某一大型科技項目，必須實現理論上一致、功能上協調、結構上統一、資源共享、部件標準化。
但是，就電子政務來說，要“實現理論上一致、功能上協調、結構上統一、資源共享、部件標準化”，卻不是件那么容易和簡單的事情，因為科技項目與工程的頂層設計與作為政策體系的電子政務頂層設計畢竟存在著很大的差異。從基本內容來看，電子政務的頂層設計應該是就電子政務建設的基本問題進行總體的、全面的設計，不僅應該包括網絡建設、安全管理、信息資源建設等諸多技術層面的內容，也應該包括行政管理體制、政府職能、政府績效管理及具體業務類型之間的關系。
時至今日，尚沒有哪個國家以頂層設計來命名自己的電子政務政策或文件。不過，就基本內容來看，美國聯邦政府的“聯邦政府組織架構（FEA）”和英國政府的“電子政務互操作模型（e-GIF）”可以看作是他們本國的電子政務頂層設計。例如，就FEA來說，美國政府將電子政務的主要問題都納入其五個參考模型，即績效參考模型（PRM）、業務參考模型（BRM）、服務構件參考模型（SRM）、數據參考模型（DRM）、技術參考模型（TRM），從而使其對電子政務的管理由原先的注重具體項目、業務細節與資金配給的特別管理轉向基于績效評估、業務規范與技術標準的制度化的例行管理。可見，頂層設計正在成為一些國家電子政務建設的重要方向。
二、我國地方電子政務頂層設計的基本內容是建立“電子政務前臺-后臺服務體系”
由于信息化發展水平的差異，國外進行電子政務頂層設計的方法顯然不能直接應用于我國的電子政務頂層設計。但是，盡管如此，它們卻為我們提供了頂層設計的基本思路，而且其中的一些具體的過程、工具和手段，更是可以直接地應用到我們的頂層設計當中。所以，在電子政務頂層設計的具體構建過程當中，一方面，必須充分考慮到我國的政治、經濟發展現實；另一方面，也必須借鑒其他國家在進行電子政務頂層設計時所采用的科學合理的思路與方法，以使我國電子政務更能發揮提高行政管理效率、實現資源共享、減少重復建設的目的。
根據對國外有關國家的電子政務頂層設計的分析，結合我國行政管理體制特點及電子政務發展實際，筆者就作為一級地方政府的電子政務頂層設計構造一套結構模型，并將其稱為“電子政務前臺-后臺服務體系”模型。
該模型包含兩部分。第一部分是基本模型，主要包括模型的骨干架構，基本內容可以概括為四個流程主體、三項業務要求（如圖1、圖2所示）。四個流程主體為各政府部門（以及由其業務網絡所構成的內部網）、行政服務中心、政府門戶網站、公眾（及其服務界面）；三種基本業務要求為集中、整合以及互動。第二部分是擴展模型，是在基本模型基礎之上的業務擴展。從圖中可以看出，該模型本身就是一個系統流程，電子政務建設的幾乎全部內容均能涵蓋其中。
“電子政務前臺-后臺服務體系”具有如下特點：
1.與目前我國政府管理特點相契合。電子政務通常要求對業務流程和組織機構進行調整，因而在實際執行過程中容易讓某些部門產生抵觸情緒，協調起來存在一定的困難。所以，在上述模型中，內網（局域網）及其網上辦公業務是在統一規劃下由各部門根據自身業務需要分別建設的，一些相應的后臺業務仍然需要本部門去解決，這樣可以充分地調動各政府部門開展電子政務的積極性。
2.體現了信息技術對政府行政管理體制改革的要求與影響。這主要表現在三個方面：一是對行政業務、信息資源與政府財務管理的大集中；二是行政服務中心在整個一級政府的電子政務建設中的樞紐地位，為信息時代的政府機構調整提出了改革的方向；三是突出強調了政府門戶網站在整個系統流程中的重要地位，體現了電子政務發展的基本要求。
3.明確了電子政務所存在的三層“前臺-后臺”關系。第一層是公眾（企業和公民）與政府門戶網站之間的“前臺-后臺”關系，第二層是政府門戶網站與行政服務中心之間的“前臺-后臺”關系，第三層是行政服務中心與各政府部門之間的業務關系。其實，在不同的信息化和電子政務發展水平下，“前臺-后臺”層級關系數量及其密切程度都會存在很大的差異。在電子政務發展水平較低的情況下，層級數量較少，其密切程度也較低；隨著發展水平的提高，層級數量應逐漸增加，其密切程度也會相應地增加。
4.模型具有較大的伸縮性能。該模型只是從邏輯上表示一級政府的電子政務服務體系結構，因而能夠包容很多實際操作過程與建設方式。如就行政服務中心而言，本身可以是地域分布性的，能夠滿足管轄范圍較大的一級政府對分片管理的要求；另外，行政服務中心是一種綜合性管理機構的總稱，可以表示行政審批中心、辦證中心、市民服務中心等機構。不過，盡管其名稱可以不一致，但是與政府門戶網站的唯一的“前臺-后臺”關系卻是必須堅持的，政府不應該就每一種所謂的中心單建一套信息化系統，這樣是與信息化的大集性相違背的，也是沒有效益的。
5.能夠容納頂層設計與政府行政管理體制創新的諸多技術與方法。這里可以舉幾個具體的例子。
例子一，就政府績效管理與評估而言，由于各政府部門是單獨地向行政服務中心提供自己的網上對外辦公事務，政府信息公開以及行政業務網上辦理情況都能分別地加以考察。
例子二，行政服務中心在整合相關的行政業務時，可以采用美國政府在FEA中所采用的業務系統規劃法（BSP）遴選一些共性的業務內容。
例子三，由于行政服務中心承接來自各政府部門的業務并要求對其進行整合，因此知識管理技術與客戶關系管理技術等技術方法，能夠極大地提高政府服務于公民和企業的能力與效益。與此同時，由于行政服務中心直接管理政府門戶網站，與政府各部門密切聯系，因此它也能處理很多通過手機、電話等非互聯網業務，仍然繼續發揮傳統手段下的政府服務管理內容與形式，以適應當前信息化過渡期內群眾信息化應用水平不高的實際情況。
三、地方政府電子政務頂層設計的政策建議
目前，不少地方政府（特別是地級市政府）已經或正在進行自己的電子政務頂層設計。不過，從頂層設計的角度來看，其內容仍然顯得不夠全面，對一些比較重要的問題沒能進行詳細的討論和分析。作者認為，圖2的“電子政務前臺-后臺服務體系”可以作為構建地方電子政務頂層設計的基礎，即圍繞該模型并從政府績效管理、網絡、業務、信息資源、組織結構等諸多方面進行各地的電子政務總體設計。因此，作者提出以下的政策建議。
（一）建立科學規范的地方政府電子政務績效管理與評估模型
績效參考模型是美國FEA的核心內容，是決定其他四個參考模型的基礎，而且美國政府在實施電子政務戰略的24個總統優先項目時，同樣也是以此為考核依據的。實際上，我國一些地方也在建立政府績效管理制度，并提出了建立責任型政府的要求，但是從具體內容來看，電子政務尚未納入政府績效管理制度范疇。為此，今后各地方政府可以采取以下政策措施：
1.明確電子政務的績效考核單位及其各自的電子政務發展的具體目標。通過圖2的“電子政務前臺-后臺服務體系”，我們能夠實現這樣一種雙重的目標：既能單獨地對各部門進行績效考核，又能實現跨部門的業務整合。為便于對各部門的電子政務開展情況進行分別地考核，必須科學合理地設計電子政務前臺-后臺服務體系流程，即在進入行政服務中心之前，各部門是獨立完成自己的電子政務業務設計與管理的。為此，地方政府首先必須針對各政府部門的業務情況制定詳細的信息化發展計劃，明確地為各部門訂立電子政務發展的具體的階段目標。
確立發展目標是電子政務發展的出發點。但是在確立發展目標時，必須充分地考慮本地方電子政務的發展階段，從與自身發展實際相符的條件出發來制定各部門的電子政務業務發展目標。在確立具體方法
時，應該選擇合適的方法，如目標管理法、記分平衡卡法等。由于記分平衡卡法相對復雜，因而建議采用目標管理法來確立各部門的電子政務業務發展目標。
2.根據地方電子政務發展實際，構建自己的“績效參考模型”。具體工作包括兩個方面：一是明確可以具體考核的業務內容及其考核指標。“績效參考模型”所包括的內容和指標其實非常廣泛，就地方電子政務來說，難以完全地按照該模型來進行績效考核，為此必須就實際情況選擇業務流程及其績效考核指標。在這方面，可以考慮挑選經濟綜合部門以及社會綜合服務部門進行試點，通過試點并獲得經驗后再逐步地全面推廣。二是績效評估方法與方式的選擇。根據不同的分類標準，績效評估方法可以有內評估、外評估、事前評估、事后評估等多種。建議采取兩種評估方式，一是由紀律檢查委員會、監察局和信息化辦公室一道進行內評估，就政府各部門的信息化績效進行考核；二是聘請獨立的中介機構對政府各部門的電子政務業務成效進行評估。值得注意的是，如果進行全面評估有難度、或者為配合專項工作的需要，也可就具體某項業務進行單獨評估。
（二）根據政府職能設計電子政務業務參考模型
在1988年的國務院機構改革過程當中，我們明確地提出了“轉變政府職能”的概念。此后，政府職能轉變成為我國關于政府行政體制改革的理論基礎，因此在討論電子政務頂層設計時，首先必須從政府職能的角度來設計電子政務的業務參考模型，遵循目前“三定方案”的基本原則來規劃政府機構的電子政務業務。但是，從FEA的業務參考模型來看，我們是看不到政府職能的思路的，美國政府在設計該模型時采取的是業務例舉法。
根據行政管理理論，政府職能是分層次的，如圖3所示。考慮到具體情況，我們認為將電子政務的業務劃分為圖4的四級結構比較適合我國這些年來對政府行政管理改革的要求（李廣乾，“電子政務與政府職能轉換”，國務院發展研究中心中青年課題，2005年。）。為此，圖4就基本職能的“政治職能”的“政府管理”的內容進行了比較詳細的劃分。值得注意的是，目前尚無權威的資料對政府職能層次及其明細結構進行全面的界定。因此，就地方政府的電子政務業務參考模型來說，其余的具體內容還必須在針對整個政府的業務情況、根據圖4的基本結構進行充分的業務調研之后才能具體地確定。
根據圖2，必須由行政服務中心對上述業務內容進行流程整合，在整合后通過門戶網站向公眾統一提供跨部門的服務。為此，地方政府必須對行政服務中心加以授權，賦予其相應的職能、機構與編制，使之能協調各相關部門的業務流程。
（三）根據業務需要構造電子政務管理模塊體系
為使業務模型能夠發揮有效的作用，必須建立一些能夠重復利用政府行政業務流程并提高跨部門的業務協調能力的服務構件和模塊。這既是FEA模型的初衷，也是開展電子政務的必需。從SRM來看，其中包含了很多服務構件，其中的一些構件對我們目前的電子政務來說，往往是超前的或不合適的。因此，我們在參考使用這些服務構件時，應該從實際出發借鑒切合地方電子政務業務發展需要的那些構件。
在采用服務構件時，必須注意以下幾個方面的問題：
一是必須考慮服務構件的應用范圍。不同的服務構件，其適用性存在著較大的差異，有的可以適用于整個一級政府及各政府部門（如財政管理系統等），而有的則只能在專業性政府部門使用。
二是整合已有的業務應用系統。由于很多政府部門開展信息化應用已經很久了，且各部門是分別進行的，因此就存在著重復使用或不兼容的問題。因此，在建立電子政務管理模塊體系時，必須充分地考慮這個現實問題。
三是加緊在行政服務中心推廣使用CRM、知識管理等構件。這些內容將有力地促進地方政府服務企業和老百姓的能力，例如，就CRM的服務類型來說，就包括呼叫中心管理、客戶分析、產品銷售與市場營銷、產品管理、品牌管理、客戶賬戶管理、日常往來管理、合作關系管理、客戶反饋、信息統計等構件。
（四）整合政府信息資源服務平臺，構建數據與信息參考模型
在構建數據與信息參考模型方面，一方面可以參考國外進行電子政務信息資源管理的基本技術方法，另一方面也必須結合前面所介紹的對政府職能層次劃分的理論方法，通過政府職能四級明細劃分來建立相應的數據分類、數據交換機制及數據結構。
1農機車載電子設備常用界面簡介
農業現場的電子設備通常以監測控制為主，監測和控制設備一般是在農機運行前進行參數設置，在運行過程中進行數據顯示，在很多情況下監測和控制是合二為一的，因此要求界面是非阻塞式的，能在各種狀態下方便的相互切換，并可以通過菜單項選擇實現一定的功能（如：啟動，停止）。農業上常用的計量單位標準尚不統一，通常還需實現計量單位切換功能。工業控制常用的界面分為5種類型：菜單屏、變量屏、選擇屏、設定屏和顯示屏[5]。與之類似將界面類型分為：菜單選擇屏、靜態文本屏、動態文本屏和參數設定屏。各個類型界面的功能見表1。基于以上界面類型，參照一般人機交互的按鍵系統考慮到通用性及便捷性，系統設計時采用7鍵制，分別為：上、下、左、右、確定、設置、返回。以下介紹各界面的元素類型和操作分析：菜單選擇界面主要用于自頂向下的樹狀界面操作，為界面設計中常用的類型，用戶通過此類界面進行界面跳轉，功能設定。靜態標簽一般為提示性文字，靜態選項為帶被選擇功能文字。菜單選擇界面的一般操作為：上下鍵變更選項，左右鍵翻頁，確定鍵進入下一界面，或實現某一功能，返回鍵返回上一界面，設置鍵的功能一般不使用。靜態文本界面主要用于顯示固定的內容，一般用于信息提示，幫助文檔，版權信息的顯示，即它只包含靜態標簽。因為靜態文本界面本身操作較少，所以其按鍵響應也相對簡單，只包含滾屏和返回，操作方法與菜單選擇界面類似。動態文本界面主要用于變量數據，運行狀態的實時顯示，用戶主要通過這類界面實現對系統實時狀態的了解，其界面由靜態標簽和動態標簽組成，而動態標簽又由固定文字，變量文字組成。像靜態文本界面一樣動態文本界面本身并不需要太多操作，所以其按鍵響應也相對簡單與靜態文本界面相同。參數設定界面也是用戶界面中常用的界面，主要用于用戶對系統中的變量進行設置。它包含了幾乎所有的界面常用功能，其組成如圖1所示。這里的動態選項指的是既可以被選中，又會因變量和單位的改變而變化顯示內容的選項。參數設定界面的操作相對復雜，因其有兩種狀態，即選項切換和變量修改，其操作邏輯如圖2所示。以上分析了界面的組成和操作。在操作上采用了和目前大多數手持設備相仿的操作模式，并且在各種類型界面間保持了操作風格的統一。
2農機車載電子設備界面的數據結構設計
目前常見的界面框架數據結構都以菜單為單位，缺少對菜單項的精細化分，這使得界面顯示和操作函數對各種類型的菜單很難做到通用，而基于菜單項的菜單組織結構可以很好解決這個問題。將以上分析抽象為實際的數據結構，則形成菜單和項兩種數據結構，其中項是菜單的子結構，為了適應較小的屏幕，并簡化顯示和操作函數，一項即實際屏幕顯示中的一行。
2.1項數據結構設計項中含有文本內容，即格式化字符串，用于格式化輸出的字符串；含有數據變量地址和單位變量地址，用于填入格式化字符串中的變量內容；含有項狀態標志，用于區別項的類型，以便在顯示和操作時加以區分；含有跳轉菜單指針，用于表明該項所應該跳轉的菜單。特別指出將數據變量類型定義為無類型指針，從而使得同一種數據結構可以實現多種數據變量類型的表示。其中第一個元素表示了要顯示的數據和變量元素的顯示格式；第二、三個元素分別是數據變量地址和單位字符串首地址，在設置模式時可以利用這些指針修改變量原始值，實現數據設置和單位更改；第四個元素是項狀態標志，表示該項是可選中項，用于區分標題和選項；最后一個元素表示選擇此項后跳轉的目標菜單。通常定義項數據時是定義一個項數組用來組成一個菜單，以減少存儲空間，并實現隨機存儲。
2.2菜單數據結構設計菜單是用于表達一個界面內容和狀態的數據結構。它應該含有項數組首地址，用于表示界面顯示的內容；含有界面狀態標志位，用于表明界面的狀態和界面的功能；含有被選項，用于表明當前界面的被選項；含有頁頂項，用于控制界面視圖位置；含有最大項數，用于防止項數組越界；含有按鍵響應函數，用于相應按鍵操作。其中按鍵響應函數采用帶參函數指針形式，利用界面的狀態和按鍵共同決定需要執行的操作，既實現了統一接口，又增強了可擴展性。菜單間的關系只由項與菜單的指針決定，而與項的順序無關。一個常見的菜單數據其中第一個元素表示了該菜單對應的項數據數組；第二個元素是菜單狀態標志，表示該菜單是參數設置類型，該元素也可以在運行過程中被改為正在設置狀態；第三、四個元素默認填充0，在程序實際運行中可更改，以變更選項或視圖；第五個元素是菜單最大項，與項數據數組長度相當；第六個元素是操作響應函數，對應的函數為參數設定界面的操作函數。
3農機車載電子設備界面框架實現
3.1菜單顯示將以上數據結構作為基礎，菜單的操作實現也呼之欲出。界面顯示函數，每次從PageTopSelect對應項開始顯示，顯示接下來的若干項到屏幕（受屏幕顯示最大行影響），顯示項數據時，先分析項字符串中的變量類型和顯示寬度，再將項數據中對應的變量插入到顯示字符串中。同時可以利用MenuSelect變量值反顯選中行。如此可以顯示超過屏幕長度本身的菜單，每次只顯示對應屏幕大小的一部分內容，相當于擴展了屏幕。具體流程圖如圖3所示。
3.2操作功能實現樹狀菜單結構使用堆棧，即主界面為棧底，每次執行菜單跳轉時執行壓棧操作，菜單返回時執行出棧操作，并且堆棧操作都使用指針方式實現，這樣既可以較少的代價實現多級菜單跳轉，又將菜單的操作和菜單數據本身分離，使得在修改菜單數據時避免了對其他菜單關系的影響。每個菜單可以使用不同的按鍵響應函數，相同類型菜單之間還可以共用響應函數，兼顧了靈活性與復用性。將菜單顯示和操作分開，用戶可以將顯示刷新放在定時中斷中，將操作放在外部中斷中，增強了編程的靈活性。一個典型的界面操作流程如圖4所示。菜單操作對應的軟件實現方式見表2。
3.3菜單修改對于已經編寫好的菜單對其修改非常簡單，以下介紹幾種常見的菜單修改方式：（1）要增加（刪除）菜單中某項，直接增加（刪除）該項數據，并修改相關菜單數據的最大項參數即可。（2）要修改項數據顯示格式，直接修改項數據中的格式化字符串即可。（3）要調節菜單項順序，直接調整項數組的順序而不用修改其他數據內容。（4）要修改某項跳轉的菜單，直接替換掉該項數據后的跳轉菜單指針。（5）要修改某項顯示的變量，直接修改該項數據中的變量指針指向即可。（6）要將菜單中的某項移至同類型其他菜單，直接將相關項數據移至目標菜單項數組，并修改兩個菜單數據的最大項參數即可。（7）要增加（刪除）某菜單只需將與其相關的項數據同時增加（刪除），并修改相關菜單數據的最大項參數即可。這些修改完全不涉及整個菜單的結構調整，項與項，菜單與菜單之間沒有直接關系，在修改時也不會相互影響。
4結語
關鍵詞：無線發射FSK射頻發射器nRF902
1概述
nRF902是一個單片發射器芯片，工作頻率范圍為862～870MHz的ISM頻帶。該發射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩定的頻率合成器，因此，頻率漂移很低，完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過外接電阻進行編程。電源電壓范圍為2.4～3.6V，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。待機模式時的電源電流僅為10nA。采用FSK調制時的數據速率為50kbits/s。因此，該芯片適合于報警器、自動讀表、家庭自動化、遙控、無線數字通訊應用。
2引腳功能和結構原理
nRF902采用SIOC-8封裝，各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調節/時鐘模式/ASK調制器字輸入
3XO8基準時鐘輸出（時鐘頻率1/8）
4VDD電源電壓（+3V）
5DIN數字數據輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端（0V）
圖1所示是nRF902的內部結構，從圖中可以看出：該芯片內含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等電路。
通過nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號輸出到天線，該引腳同時必須通過直流通道連接到電源VDD，電源VDD可通過射頻扼流圈或者環路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負載阻抗為200～700Ω。如果需要10dBm的輸出功率，則應使用400Ω的負載阻抗。
調制可以通過牽引晶振的電容來完成。要達到規定的頻偏，晶振的特性應滿足：并聯諧振頻率fp應等于發射中心頻率除以64，并聯等效電容Co應小于7pF，晶振等效串聯電阻ESR應小于60Ω，全部負載電容，包括印制板電容CL均應小于10pF。由于頻率調制是通過牽引晶振的負載（內部的變容二極管）完成的，而外接電阻R4將改變變容二極管的電壓，因此，改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對可輸出功率進行調節。nRF902的工作模式可通過表2所列方法進行設置。
表2nPF902的工作模式設置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
時鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數據VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數據
在FSK模式時，調制數據將從DIN端輸入，這是nRF902的標準工作模式。
ASK調制可通過控制REXT端來實現。當R2連接到VDD時，芯片發射載波。當R2連接到地時，芯片內部的功率放大器關斷。這兩個狀態可用ASK系統中的邏輯“1”和邏輯“0”來表示。在ASK模式，DIN端必須連接到VDD。
時鐘模式可應用于外接微控制器的情況，nRF902可以給微控制器提供時鐘。它可在XO8端輸出基準時鐘，XO8端輸出的時鐘信號頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz，則XO8輸出的時鐘信號頻率為1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的電流消耗僅10nA。在沒有數據發射時，芯片可工作在低功耗模式以延長電池的使用時間。電路從低功耗模式轉換到發射模式需要5ms的時間，從時鐘模式轉換到發射模式需要50μs的時間。
圖2nRF902的應用電路
汽車設計中一般都有一個高度集成的微控制器，該控制器用來完成大量的計算并實現有關車輛運行的控制，包括引擎管理和制動控制等。汽車電子設計不僅需要在這種噪聲環境中實現對MCU的保護，同時也必須規范MCU模塊設計，確保MCU模塊發射的噪聲滿足相關的規范。
在概念上，電磁兼容性(EMC)包含系統本身對噪聲的敏感性以及噪聲發射兩個部分。噪聲可以通過電磁場的方式傳播從而產生輻射干擾，也可以通過芯片上或者芯片外的寄生效應傳導。
在大多數汽車控制系統設計中，EMC變得越來越重要。如果設計的系統不干擾其它系統，也不受其它系統發射影響，并且不會干擾系統自身，那么所設計的系統就是電磁兼容的。
在美國出售的任何電子設備和系統都必須符合聯邦通訊委員會(FCC)制定的EMC標準，而美國主要的汽車制造商也都有自己的一套測試規范來制約其供應商。其它的汽車公司通常也都有各自的要求，如：
SAEJ1113(汽車器件電磁敏感性測試程序)給出了汽車器件推薦的測試級別以及測試程序。
SAEJ1338則提供關于整個汽車電磁敏感性如何測試的相關信息。
SAEJ1752/3和IEC61967的第二和第四部分是專用于IC發射測試的兩個標準。
歐洲也有自己的標準，歐盟EMC指導規范89/336/EEC于1996年開始生效，從此歐洲汽車工業引入了一個新的EMC指導標準(95/54/EEC)。
檢查汽車對于電磁輻射的敏感性，應該確保整個汽車在20到1000MHz的90％帶寬范圍內參考電平限制在24V/米的均方根值以內，在整個帶寬范圍以內的均方根值在20V/米以內。在測試過程中要試驗駕駛員對方向盤、制動以及引擎速度的直接控制，而且不允許產生可能導致路面上任何其他人混淆的異常，或者駕駛員對汽車直接控制的異常。
由于芯片幾何尺寸不斷減小，以及時鐘速度的不斷增加都會導致器件發射超過500MHz的時鐘諧波，因此EMC設計非常重要。如摩托羅拉公司最新基于e500架構的微控制器MPC5500系列，該芯片采用0.1微米工藝技術，時鐘頻率為200MHz。
此外，產品成本的要求迫使生產商設計電路板時不使用地層并盡可能減少器件數量，汽車設計工程師將面對非常嚴格的設計約束挑戰。設計的電子系統必須高度可靠，即使一百萬輛汽車中有一輛存在一個簡單的故障都是不允許的。沒有考慮EMC設計而召回所有汽車的事實證明這種做法不僅損失巨大，而且影響汽車廠商的聲譽。
在電磁兼容設計中，“受害方”的概念通常指那些由于設計缺乏EMC考慮而受到影響的部件。受害部件可能在基于MCU的PCB或者模塊的內部，也可能是外部系統。通常的受害部件是汽車免持鑰匙入車(Keyless-Entry)模塊中的寬帶接收器或者是車庫門開啟裝置接收器，由于接收到MCU發出的足夠強的噪聲，這些模塊中的接收器會誤認為接收到了一個遙控信號。
汽車收音機通常也是受害部件：MCU可能產生大量的FM波段諧波，嚴重降低聲音質量。分布在汽車中的其它模塊也可能受到類似的影響，基于MCU的模塊產生的發射噪聲經由線纜傳播出去，如果MCU產生足夠強的噪聲對文本和語音進行干擾，那么無繩電話和尋呼機也容易受到干擾。
EMC設計
很多EMC設計技術都可以應用到電路板和SoC設計中。最具共性的部分就是傳輸線效應，以及布線和電源分布網絡上的寄生電阻、電容和電感效應。當然，SoC設計中存在許多與芯片自身相關的技術，涉及基底材料、器件幾何尺寸和封裝等。
首先了解傳輸線效應。如果發送器和接收器之間存在阻抗不匹配，信號將產生反射并且導致電壓振鈴現象，因而降低噪聲容限，增加信號串擾并通過容性耦合對外產生信號發射干擾。IC上的傳輸線尺寸通常非常小，因此不會發射噪聲或者受到輻射噪聲的影響，而電路板上的傳輸線尺寸通常比較大，容易產生這種問題，最常用的解決辦法是使用串聯終結器。
在SoC設計中，噪聲主要通過寄生電阻和電容來傳導，而不是以電磁場的方式輻射。CMOS芯片通過一種外延工藝實現極低電阻基底的方法來增強抗閉鎖的能力，而基底的底側為基底噪聲提供了一種有效的傳導路徑，使得很難將噪聲源同敏感節點在電氣上分隔開來。
許多并行的p＋基底觸點(contact)為阻性耦合噪聲提供了一個低阻抗路徑。在n阱和p溝道晶體管p基底的側壁以及底部之間會形成寄生電容，因而產生容性耦合噪聲，并且在n溝道晶體管的基底和源區之間形成pn結(見圖1)。
單個pn結電容非常小，在一個VLSI的SoC設計中并行的電容總和通常是幾個納法，在連接到電源網絡之前將源區和基底直接連接可以短路掉這個電容。這種技術還消除了進入基底的瞬時負電流而導致的體效應(bodyeffect)。體效應會增加耗盡區，并導致晶體管的Vt變高。同樣的技術也可以應用于n阱p溝道晶體管，以減小容性耦合噪聲。
然而，包含層疊晶體管的數字電路或者模擬電路通常都需要隔離源區。在這種情況下，增加Vss到基底或者Vdd到基底的電容能夠降低噪聲瞬態值。對模擬電路設計來說，體效應通過改變偏置電流和信號帶寬降低了電路性能，因此需要使用其它解決辦法，如阱隔離。對數字電路，采用單一的阱最理想，可以降低芯片面積。通過認真的設計可以對體效應進行補償。
基底噪聲的另一個來源是碰撞離化(impact-ionization)電流，該噪聲跟工藝技術有關，當NMOS晶體管達到夾斷(pinch-off)電壓時就會出現這種情況。碰撞離化會在基底產生空穴電流(正的瞬間電流)。
通常，基底噪聲的頻率范圍可能高達1GHz，因此必須考慮趨膚效應。趨膚效應是指導體上隨著深度的增加感應系數增大，在導體的中心位置達到最大值。趨膚效應會導致片上信號的衰減以及信號在芯片p＋基底層的失真。為最大程度減小趨膚效應，要求基底厚度小于150微米，該尺寸遠遠小于某些基底允許的最小機械厚度，然而更薄的基底更易碎。
噪聲源
微控制器內部存在四種主要的噪聲源：內部總線和節點同步開關產生的電源和地線上的電流；輸出管腳信號的變換；振蕩器工作產生的噪聲；開關電容負載產生的片上信號假象。
許多設計方法可以降低同步開關噪聲(SSN)。穿透電流是SSN的一個主要來源，所有的時鐘驅動器、總線驅動器以及輸出管腳驅動器都可能受到這種效應的影響。這種效應發生在互補類型的反相器中，輸出狀態發生變化時p溝道晶體管和n溝道晶體管瞬間同時導通。確保在互補晶體管導通之前關斷另一個晶體管就可以實現穿透電流最小，在大電流驅動器的設計中，這可能要求一個前置驅動器來控制該節點信號的轉換率。
切斷不需要使用模塊的時鐘也可以降低SSN。很明顯，該技術同具體應用十分相關，應用該技術可以提高EMC性能。在類似摩托羅拉的MPC555和565這樣高度集成的微控制器芯片中，所有芯片的模塊都具有這樣的功能。
SSN也會產生輻射干擾，瞬間的電源和地電流會通過器件管腳流向外部的去耦電容。如果該電路(包括邦定線、封裝引線以及PCB線)形成的環路足夠大，就會產生信號發射。而環路中的寄生電感會產生電壓降，將進一步產生共模輻射干擾。
共模輻射電場E的強度由下面等式計算：
E=1.26x10-6Iwfl/d
E=1.26x10-6Iwfl/d
這里E的單位是伏特/米，Iw的單位是安培，f是單位為赫茲，l是路徑長度，d是到該路徑的距離，l和d的單位都是米。復雜設計中頻率由特定的應用需求來確定，不可能降低，因此SoC設計工程師必須認真考慮如何通過降低Iw或l來降低電場強度。
處理好時鐘域也能降低SSN。許多優秀的SoC設計都是同步電路，這樣容易在時鐘上下沿處產生很大的峰值電流。將時鐘驅動器分布在整個芯片中，而不是采用一個大的驅動器，這樣可以使瞬態電流分布開。另外一種可能的辦法是確保時鐘不互相重疊。當然必須小心避免由于時序不匹配而產生競爭。更重要的是，時鐘信號應該在遠離敏感的I/O邏輯信號，特別是模擬電路。
當前的復雜嵌入式MCU有許多輸出信號，大多數輸出信號都必須能夠快速地響應電容負載。這些信號包括時鐘、數據、地址和高頻串行通信信號。對內部節點來說，穿透電流和容性負載都會產生噪聲。應用同樣的技術處理內部節點可以解決輸出管腳驅動器電路噪聲問題。另外，管腳上信號的快速變換會產生反射引起的輸出信號線上的信號振鈴和串擾。
將這種類型的噪聲源減到最小有許多解決方案。輸出驅動器可以設計成驅動強度可以控制，并且可以增加信號轉換速率控制電路來限制di/dt。由于大多數器件測試設備同最終應用相比，測試節點電容更高，所以通常更愿意指定一個固定值來實現驅動強度的控制。例如，假定MPC5XX系列的MCU微控制器芯片的CLKOUT滿驅動強度是一個90pF的負載，并且是專為測試目的而設定。除了因為時序而考慮滿驅動強度外，最好使用降低的驅動強度。
上面介紹的技術對于降低噪聲有積極的作用，由于瞬態電流包絡延長，平均的電流實際上會增加。在芯片上實現一個LVDS物理層也可以減小由于輸出管腳上大的瞬態電流產生的噪聲，這種方式依靠差模電流源來驅動低阻抗的外部負載(圖2)。電壓的擺幅限制在±300mV范圍內。
支持這種技術所需增加的管腳可以通過減少電源管腳來彌補，由于這種實現方式有效地降低了片上瞬態電流，因而輸出驅動器通過電源基本上維持一個恒定的直流電流，而傳統驅動器中的瞬態電流則會在電容性負載上產生大的電壓擺幅。
在振蕩器設計中有兩個方面會影響到EMC：輸入和輸出信號波形的形狀會產生影響；通過頻率抖動來實現頻譜展寬并降低其窄帶功率的能力。
振蕩器從本質上屬于模擬電路，因而對工藝、溫度、電壓和負載效應比SoC中的數字電路更敏感。使用自動增益控制(AGC)電路形式的反饋來限制振蕩器信號幅度可以消除大部分這些效應。AGC的另外一種替代實現就是雙模式振蕩器，可以在高電流模式和低電流模式之間切換。初始狀態下，電源接通時使用高電流模式確保較短的啟動時間，然后切換到低電流模式確保最小噪聲。
在集成了作為振蕩器電路一部分的鎖相環的SoC設計中，可以利用頻率抖動在很小的范圍內改變時鐘頻率，這樣隨著頻率在一個范圍上展開，可以減少基本能量。整個系統設計必須仔細考慮確保這種改變的比率以及頻率范圍不會影響最終應用中關鍵器件的時序。而在類似CAN、異步SCI和定時的I/O功能等廣泛應用于汽車的串行通信中不能采取該方式。芯片上的開關噪聲表明其自身就是期望信號輸出的一個阻尼振蕩，這是電感與芯片上負載電容串聯組合而產生的結果。對一個典型的片上總線來說，負載是一個連接到許多三態緩沖器的長的PCB布線，該負載的主體是電容，包括柵極，pn結以及互聯電容。
消除電感或者降低di/dt可以減小或者消除噪聲。只有當噪聲幅度大到會引起連接節錯誤開關時，才需要認真考慮設計中的噪聲問題。
降低對于外部噪聲源的敏感性包括對外部器件以及內部設計的考慮。外部的瞬態電流會引起管腳上的兩種情況：電壓變化會導致容性耦合的電流進入器件；超出電源范圍的電壓最終會通過電阻路徑將電流傳導到器件中。
汽車電子設計中，通常用外部RC濾波器來限制瞬態電壓擺幅和注入電流。必須小心，確保外部器件值考慮到漏電流效應，尤其是模擬輸入時。值得注意的是，MCU和IC的I/O管腳通常多達200個，這種解決方案所需的額外成本和電路板空間使工程師在系統設計中不愿意采用。最好的解決辦法是實現在芯片上的高度集成。
硬件和軟件技術可以協同實現EMC性能要求。例如，許多MCU都具有在外部總線上輸出內部訪問的能力，通常情況下這些都是不可見的。這種方式對于調試非常有用，但是在一些設計不當的系統中可能會產生外部的總線競爭，從而使相關噪聲增加。
在過去的工作中我曾遇到芯片上A/D變換器讀取值不正確的類似問題，該問題看上去似乎噪聲在某種程度上干擾了測量或者是變換。通過了解系統的硬件結構圖，從表面上了解A/D變換器的輸入部分似乎一切都很正常，但是我注意到外部的EPROM以某種方式實現解碼，而這種解碼方式在某些非常特殊的情況下可能會引起總線競爭，這種競爭不會影響程序的任何運行，但是會產生足夠的噪聲，因此會出現A/D變換偶然的錯誤。通過改變解碼邏輯就迅速解決了這個問題。
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