课堂笔记
一．专业概论
1.专业介绍
本专业面向社会需求办学，培养德智体全面发展，掌握电子技术基础知识，具备较强的创新意识与实践动手能力，能在嵌入式系统软硬件开发、集成电路设计相关领域从事工程与科研工作的高级专门人才。毕业生也可在电路与系统、微电子与固体电子学、信号与信息处理等方向继续深造。
2.本专业主要应用领域
（1）嵌入式软硬件系统设计
基于ARM、51单片机、FPGA等
原理图设计、PCB设计
（2）专用集成电路设计
（3）信号与信息处理相关领域
信号采集、存储、DSP处理等
图像、视频处理（编码、解码，软硬件协同实现等）
雷达信号处理等
（4）医疗电子、可穿戴设备、物联网等相关领域
3.专业分方向培养（公共课程 + 3门不同的方向课）
（1）嵌入式系统设计方向
嵌入式软硬件系统设计
51单片机、 ARM、 FPGA
电路设计、PCB制板
底层软件、操作系统、驱动程序、应用软件
（2）集成电路设计方向
模拟、数字集成电路设计
片上系统（SoC,System-On-a-Chip)设计
FPGA作为验证平台
电子信息学什么二．模拟电子线路概论
1.1电子技术的两大支柱
（1）模拟电子技术
（2）数字电子技术
应用这两种电子技术产生了无数的电子系统，设备和产品，因而具有划时代的作用。
1.2模拟电子技术的信号特点
（1）模拟信号是：幅度和相位都连续的电信号，或者说是幅度和时间方面都连续的电信号。
（2）模拟信号分布于自然界的各个角落，是自然界存在最广泛的信号。如温度的变化，语音，图像；而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。
1.3模拟电子技术的主要特点
（1）本课程强调基本概念、基本原理和基本分析方法；
（2）本课程的内容更为接近工程实际，电子技术是一门实践性很强的课程；
（3）在分析和计算时又常常需要从实际情况出发，抓住主要矛盾，忽略次要因素，过分追求“精确”是没有必要的；
（4）电子技术是一门发展十分迅速的学科，要注意能力的培养，包括学习新知识、新技术的能力。
2.1半导体器件及其发展
（1）第一代电子器件——真空管开始形成：
近半个世纪，真空管几乎是各种电子设备中唯一可用的电子器件。随后的电子技术取得了去多成就，如电视、雷达和计算机的发明。
（2）第二代电子器件——半导体器件：
它与真空管相比，半导体管体积小、重量轻、功耗低、寿命长。半导体器件有二极管、晶体管等，都是一个个独立元件，所以又称为分立元件，由分立元件组成的电路称为分立元件电路。随着电子器件的广泛应用，电子技术也很快应用于工业自动化、检测、计算等方面，促进了计算机、通信等方面的发展。
（3）第三代电子器件——集成电路：
1959年美国德州仪器公司把晶体管和电阻、电容等集成在一块硅片上，构成了一个基本完整的单片式功能电路，标志着电子技术进入了微电子时代，是电子技术发展的一个飞跃。集成电路（简称I C）是将各种不同电路元件以及他们之间的连线制作在一块很小的半导体芯片上，成为能完成一定功能的完整电路。
集成模拟芯片的类型：按照模拟集成电路的类型来分，则有集成运算放大器、集成功率放大器、集成中频放大器、集成高频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器等。
2.2.1模拟电子线路的分类
（1）按其所处理的信号频率可以分为低频电路、高频电路和微波电路。
（2）按照电路中电子器件的工作状态分为线性电子电路和非线性电子电路。
（3）按照电路功能分为信号生成电路、信号放大电路、信号运算电路与处理电路及电源电路等。
2.2.2模拟电子线路的主要电路介绍
主要电路
（1）信号产生电路
（2）信号电压的放大电路
（3）信号功率的放大电路
（4）信号处理电路
（5）信号运算电路
（6）电源电路电路
2.3.1电子线路行为特性分析
（1）行为特性含义：所谓行为特性，是指电子线路模型所代表的功能和技术特性，例如放大电路的行为特性包括放大功能、放大能力、频率特性等。
（2）问题分类：在进行理论分析时，
①建立电子线路的分析模型进行数学解析描述。
②在进行仿真分析时，行为特性的描述是通过对电路图的仿真运算和测试结果总结出特性和指标，这时得到的是电子线路中变量之间的关系曲线。
2.3.2电子线路参数分析
（1）含义：所谓电路参数是指描述电路技术特点和特性的数据或变量。电路参数必须具有明显的物理意义。在模拟电子技术中，电路的基本参数包括输入或输出信号的电压、电流、频率、频率特性等。例如：放大器的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻等。
（2）主要分析的问题：
①频率特性：指电子线路对不同频率信号的处理结果，直接反映电丫线路或系统中信号幅度、相位、频率之间的关系。
②反馈特性：指电子线路或系统的输出信号通过某种途径进入到形同的输入端而构成对输入信号的影响，进而影响到电子线路的输出。反馈太热性是电子线路或系统的基本特性。
③稳定性：指反馈电子线路或系统稳定工作的基本特征。
④输入特性和输出特性：是指输入端电量之间关系以及输出端电量之间关系。输入特性和输出特性取决于电路和器件的组成和结构。
3.实验
（1）模拟电路实验：
①电路实验使用实际电路器件组成相应的电路，通过对电路现象的观察来总结电路模型，会对理论分析进行验证。
②几项注意问题：实验前了解相关仪器的使用方法，估算实验数据和取值范围及曲线变化趋势；实验中认真连接实验电路，检查所连接电路并完整、无误采集实验数据；实验后认真分析实验数据，撰写实验报告。
（2）仿真实验
①含义：借助计算机和相应的工程软件进行仿真分析已经成为电子线路分析和设计的方法
和途径。
②仿真方法：电子系统的计算机分析可通过以下两种方法完成：
一是使用编程语言，如C++、FORTRAN、QBASIC等；
二是使用软件，如Multisim（电子工作平台，EWB），MicroCap等。利用仿真软件有系统高度集成，简洁直观，操作方便；电路分析手段完备；提供多种输入输出接口；使用灵活方便等优点。
③仿真结果说明：由于半导体器件制造工艺的分散性及电路、系统分析理论的近似和简化，使得电子线路的实验结果（电路实验和仿真实验）往往与理论设计结果之间存在一定的差距，有时这个差距还相当大。
4.基本要求和学习方法
（1）课程的基本要求
①掌握各类电子器件的符号、特性、参数和使用方法；
②会用常用仪器来测试电路，验证电路的功能。会连接安装常
用的实际电路，会分析电路故障，初步掌握简单设备的维
修原理和方法。
（2）学习方法
①要先器件后电路
②先单元电路后整机电路
③先分立电路后集成电路
④学好理论，着重实践
⑤强化集成单路，淡化分立电路
三．ARM系统设计概述
1.智能生活的机遇与挑战
（1）多元智能化的消费电子市场
（2）互联网应用——局域网到广域网
（3）今天与未来——充满机遇与竞争的时代
2.嵌入式与ARM
（1）嵌入式系统的定义
①一般定义：
从技术角度：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
从系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
②广义定义：
任何一个非计算机的计算系统。
（2）现实中的嵌入式系统
①嵌入式系统是无处不在的，即使对我们来说似乎很遥远。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。
②在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲…）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。
（3）嵌入式系统的发展
①经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车
更轻快、更干净、更容易驾驶。
②近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革，嵌入式系统领域开始膨胀。嵌入式微处理器的发展，促进了嵌入式产品的飞速发展：
——微处理器的处理能力按莫尔定律（Moore’s Law）预计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每18个月翻一番。
——产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6～9个月。
——基于电子的产品更复杂化。
（4）嵌入式应用示例
①汽车控制系统
②家庭生活电子化
③手机与数码相机
④军事与航天
（5）嵌入式系统模型
（6）ARM公司简介
①ARM公司成立于1990年11月，成立之初在英国剑桥有12名雇员，其前身为Acorn计算机公司。
②主要设计ARM系列RISC处理器内核。但ARM公司不生产芯片。
③ARM公司发展到现在已经超过1400 雇员，分公司分布在全球各地。
（7）ARM数据和指令类型
①ARM 采用的是32位架构的RISC处理器：大部分指令都是单周期执行。
②ARM指令采用load/store架构。
③ARM约定:
Byte： 8 bit
Halfword： 16 bits (2bytes)
Word： 32 bits (4bytes)
④大部分ARM提供两套指令集：
32-bit ARM 指令集；
16-bit Thumb 指令集。
⑤最新的ARM核支持一个新的指令集Thumb-2：
提供一个混合的32-bit和16-bit指令集；
给代码密度更大的灵活性。
⑥Jazelle cores能够支持Java bytecode。
3.智能手机
（1）智能手机的定义
智能手机(Smartphone)，是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。
简单的说，智能手机，就是一部像电脑一样可以通过下载安装软件来拓展手机出厂的基本功能的手机。
（2）智能手机的一般特性
①具备普通手机的全部功能，能够进行正常的通话，发短信等手机应用。
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