电子信息工程专业导论.ppt

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1、电子信息工程专业导论,西南科技大学信息工程学院李少甫,电子信息工程导论,课程目的和要求电子信息工程专业介绍信息与信息科学信息科学技术电子信息工程,课程安排,了解电子信息工程专业的地位和作用 了解电子信息工程专业的发展历史和学术前沿 专业特色实验室条件 了解电子信息工程专业研究方向和研究成果 科技活动电子大赛 了解电子信息工程专业培养方案和课程体系精品课程人生规划和选课,课程目的,本课程是电子信息工程专业本科生的一门专业基础课，是对本专业学生的入学教育课程。通过本课程的学习，学生初步了解电子信息工程专业的产生背景、专业培养目标、培养要求、专业特色、发展历程、发展趋势、主要课程设置特点、主要教学内

2、容、就业前景等；对本专业学科知识建立初步认识；树立热爱本专业、学好本专业、用本专业知识造福社会和报效祖国的思想。本课程对本专业的学生在今后的公共基础课、专业基础课及专业课的学习过程中提供一定的指导作用。,课程要求和考核,听课笔记和心得写个人规划和学习计划由班委组织同学对以上部分讨论并且给出评分（百分制）时间安排：11-14周听课、讨论、18周交1听课笔记和心得、2个人规划和学习计划、3评分表,评分规则,1993年在自动化专业基础创办“长虹班”（应用电子技术方向）；1996年设置专业；1997年开始重点线招生。2001年，确定为四川省电子信息工程本科人才培养基地2003年，确定为校级品牌专业20

3、07年，确定为国防重点专业在本专业基础上，创新了新的本科专业和硕士点专业分别于2001年、2006年创建了通信工程、信息对抗技术两个本科专业。分别于2004年、2007年开始通信与信息系统、电路与系统两个硕士点招生。,电子信息工程专业介绍,电子信息工程专业发展历程,传承清华大学电子信息工程系的精神,本专业是在原清华大学绵阳分校无线电系的基础上，在清华大学信息科学与技术学院周炳昆院士、吴佑俦院士等本领域的学术权威指导和帮助下，为适应四川和绵阳地方经济和国防技术发展的迫切需求，于1996年设置的专业；1997年开始重点本科招生。,国家高科技发展需要，如神“七”飞天、嫦娥工程,“电子信息产业”为四川

4、省”十一五”优先发展行业,中国科技城绵阳的电子科技发展需要,电子信息专业人才欠缺,西部国防、军工企业人才需求非常旺盛,电子信息工程专业,电子信息工程专业基础,学校在信息、材料、地质、环境、生物等学科有较强实力,内部优势,“产、学、研”联合办学，在射频与微波、现代音视频等领域取得较多成果,电子信息工程,自动化专业,相关本科专业,专 业 现 状,国防重点专业四川省本科人才培养基地校级品牌专业,国家特色专业四川省首批建设品牌专业校级品牌专业,信息对抗,通信工程,省级重点学科,省级重点实验室,相关硕士点、学科、重点实验室,专 业 现 状,通信与信息系统控制理论与控制工程,控制技术机器人技术及应用,硕士

5、点,通信与信息系统电路与系统控制理论与控制工程模式识别与智能系统检测技术与自动化装置集成电路工程电子信息工程,电工电子实验中心,电子技术与创新品牌实践基地,专业实践教学条件,专 业 现 状,电子技术基础实验室EDA/SOPC实验室DSP实验室,课程设计学生科技活动,专业实验室,高频电子技术实验室通信原理实验室微波技术与天线实验室数字媒体技术实验室,高频电子技术实验室,专 业 现 状,通信原理实验室,专 业 现 状,射频与微波系统设计：本方向培养学生从事雷达、遥控遥测、宇航工程系统的设计与研制；现代电子系统和数字通信系统，包括有线、无线通信及计算机网络、宽带通信网络等系统的天线、前端电路以及嵌入

6、式系统和部件设备的设计、制造及维护工作。数字媒体与传输：本方向培养学生掌握数字电视及音视频等数字媒体信号的采集、信息编码、图像处理与网络传输、信号的恢复与重现等方面的知识；具有从事雷达系统、广播电视与音像设备、计算机信息网等系统中的数字信号处理方面的设计开发、管理维护的工作能力。,专 业 现 状,专业培养方向,信息科学技术背景,信息科学技术是当今社会起主导作用的科学技术，信息科学技术的兴起和发展在我国只有近10年，现在正以史无前例的高速向纵深发展，迎来了我国科学技术灿烂的春天教育部1998年后为此设置了10多个本科专业。如电子信息工程、信息工程、通信工程、电气工程及其自动化、电子科学与技术、测

7、控技术与仪器、计算机科学与技术、生物医学工程、软件工程、电子信息科学与技术、光信息科学与技术等，而且还在不断形成新的学科和专业。可见信息科学技术含盖面之宽、人才市场之大、发展速度之快，都是前所未有的。,信息与信息科学,信息是可以描述的客观现象，是具有一定物理含义的消息或知识 信息是可用数值、文字、声音、图像等形式描述的状态；信息是用数据作为载体来描述和表示的客观现象；信息是对数据加工提炼的结果，是对人类有用的知识；信息是隐含在物理信号中具有一定含义的消息；信号处理的目的就是为了信号中获得有用的信息。狭义信息论 广义信息论 控制论、系统论、计算机科学、情报科学、生物信息学、智能科学 信息经济,信

8、息与信息科学,主要研究内容：信息科学是以信息的性质、运动规律和利用研究工具：计算机和通信网络研究目标：提高人类获取和利用信息的能力或者说，信息科学研究各种信息系统中信息的产生、获取、传递、加工、存储、变换、表示、检索和利用，使信息的研究更好地服从于科学技术的发展和人类社会的进步。,信息科学技术,信息科学技术是指能够扩展、延伸人类信息器官功能的技术 感觉器官：包括视觉器官、听觉器官、嗅觉器官、味觉器官、触觉器官和平衡觉器官等；传导神经网络：包括导入神经网络，导出神经网络和中间传导神经网络等；思维器官：包括记忆系统、联想系统、分析系统、推理系统和决策系统；效应器官：也叫执行器官，包括操作器官（手）

9、、行走器官（脚）和语言器官（口）等。,电子信息工程,以电路与系统、信号与信息处理、电磁场与微波、计算机及软件技术等理念为基础，研究各种信息（如语音、文字、图像、雷达、遥感信息等）的处理、交换、及无线、电流、光缆等传输的各种电子与信息系统。研究的对象信息的获取、传递、处理以及利用。涉及的主要学科电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术。相关学科通信工程、电气工程、控制科学与工程等。,知识体系,重要关系,学科基础知识结构,专业方向知识,专 业 现 状,射频与微波系统设计方向,嫦娥一号远望号太平洋海域测试工作,雷达正在对神七飞船进行跟踪,轨道舱,专 业 现 状,数字媒体与传输,天地对话,出舱

10、视频直播载图,月球表面图片(嫦娥1号传回数据恢复),办学特色：国防科技和电子科技是绵阳科技城的两个明显特色。学校、企业、科研院所联合办学，充分利用董事单位、西部国防军工企业和绵阳电子科技城的人才、科研技术、实践教学条件等资源，培养的学生具有非常突出的工程设计能力和应用实践能力。科研特色：与中物院、长虹、九洲、58所等董事单位共同合作，在射频与微波技术、数字音视频技术、宽带网络通信、人体/生物体信息探测领域取得较大的发展。,专 业 现 状,专业特色,微波与天线技术实验室,专 业 现 状,射频实验系统,微带线S参数测试,现有主要设备仪器射频网络分析仪（1）射频信号发生器（1）频谱分析仪（1）逻辑分

11、析仪（1）微波与天线实验教学箱（2）,数字媒体技术实验室,专 业 现 状,建有一套数字电视演示系统能完成基本实验，包括：编码和解码、初级加扰、数据采集、数据广播、播放管理软件制作等。,微波与天线技术实验室,国防重点专业建设项目,射频实验系统,本科课程电磁场与电磁波天线与微波技术雷达与遥控遥测导航原理微波测量射频电路,微波功率计,波导测试系统,微波信号源,微波功率计,网络分析仪,支撑,频谱分析仪,主要仪器,数字媒体技术实验室,国防重点专业建设项目,MPEG2数字电视信号发生器,本科课程现代数字音视频技术图像处理与图像传输语音信号处理数据广播技术数字电视与高清晰度电视现代通信技术,视音频信号发生器

12、,MPEG2数字电视综合实训系统,H.264编解码实训系统,MPEG2码流分析仪,MPEG2传输流实验卡,支撑,100MHz数字存储示波器,主要仪器,EDA/SOPC技术、DSP技术实验室,国防重点专业建设项目,120MHz任意波形发生器,本科课程现代电子系统设计计算机辅助设计与仿真数字信号处理嵌入式应用技术DSP原理与技术,FPGA开发板,矢量信号发生器,1GHz示波器,DSP教学实验箱,DSP开发板,支撑,高精度数字万用表,主要仪器,3.电子信息工程专业实验教学条件,电子信息工程专业介绍,电子信息工程专业介绍,电子信息工程典型产品项目与课程知识,信号与系统,项目个人构思,项目小组构思,项目

13、构思改进,个人方案设计,小组方案设计,方案设计改进,项目实现,实现的改进,提交设计报告,项目功能改进,产品推广与维护,项目总结,C,D,I,O,第12学期,第34学期,第6学期,电子信息工程典型产品项目工程过程：构思、设计、提高、推广与改进,典型产品剖析,第5学期,电路类,CornerstoneProject,工程设计导论,产品项目知识基础：电子类基础课程,信号与系统类,单项强化,产品项目知识基础：信号与场基础课程,通用技术入门级 一级项目,Cornerstone Projects团队由本科导师来指导,项目与团队,Capstone Projects团队由本科导师来指导,组织管理、会议议程、会议

14、记录、决策过程和方法、报表、文字和图像处理、撰写报告、查询和阅读资料、口头交流、口头报告、电脑和软件的使用、自信心提高等等，比较深一点的如行业发展、科技前沿、市场分析等也可以通过指导收集资料、集体研讨进行交流、学习。切实理解从理论到实现的综合过程和决定成败的一些细部要求和规范、标准的要求,无线收发机,项目举例,项目：无线收发机,举例,项目：无线收发机,举例,手机框图,路由器开发,举例,Running the Router Kit,PCI,CPU,Memory,Usage#1,User-space development,4x1GE line-rate forwarding,举例,FPGA,Me

15、mory,1GE,1GE,1GE,1GE,Enhancing Modular Reference Designs,PCI,CPU,Memory,Usage#2,Java GUIFront Panel(Extensible),PW-OSPF,MyBlock,举例,FPGA,Memory,1GE,1GE,1GE,1GE,Creating new systems,PCI,CPU,Memory,Usage#3,举例,NetFPGA System,User SpaceLinux Kernel,NIC,GE,PCI-e,PCI,Browser&VideoClient,MonitorSoftware,GE,

16、GE,GE,GE,GE,CADTools,NetFPGA RouterHardware,VI,VI,VI,VI,Packet Forwarding Table,(eth1.2),(nf2c0.3),Web&VideoServer,举例,NetFPGAs Hardware Components,Xilinx Virtex-2 Pro FPGA for User Logic Xilinx Spartan for PCI Host Interface Cypress:2*2.25 MB ZBT SRAM Micron:64MB DDR2 DRAM Broadcom:PHY for 4 Gigabit

17、 Ethernet ports,举例,NetFPGA System Components,Network PortsHost PCI-express NIC Dual Gigabit Ethernetports on PCI-express cardNetFPGAQuad Gigabit Ethernet ports on NetFPGA PCI cardMotherboard Standard AMD or Intel-based x86 computer with PCI and PCI-express slotsProcessor Dual or Quad-Core CPUOperati

18、ng SystemLinux CentOS 5.2,举例,StatisticsRack of 401U PCs with NetFPGAsManged PowerConsoleLANsProvides 4*40=160 Gbps of full line-rate processing bandwidth,Stanford NetFPGA Cluster,举例,建立以学生个性化发展为核心，以“应用系统、功能模块、基本单元”为主线 的模块化培养方案,应用电子工程师,模数混合电路/嵌入式软件设计师,射频电路设计师,集成电路设计师,系统架构师,集成电路的应用、功能模块的原理、功能、对外接口、应用,功

19、能模块的电路实现、电路的性能指标提高、集成电路的实现、算法实现、人机接口,需求分析、系统分析、系统架构设计、系统设计、指标分配、软硬件功能划分、结构、散热,基础模块,提高,提高,提高,个人规划和学习计划,以学生个性化发展为核心，以“应用系统、功能模块、基本单元”为主线,个人规划和学习计划,电子信息科学技术研究的主要技术问题,信息获取,5,信息传输,信息处理,信息存储,信息检索,5,（一）信息获取,1）语音是人类使用最频繁、使用最多的交流信息的工具。语音获取使用最多。,语音获取方法,获取的语音波形,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（一）信息获取（续1）,2）图像信息获取方法：光电摄像、CCD

20、成像、红外成像、微波成像、X光医学图像等。,光电摄像管,CCD成像器件,多光谱地面成像照片,X光医学图像,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（一）信息获取（续2）,3）物理参数：如温度、压力、张力、变形、流量（液体或气体）、流速等。,采用相应的参数传感器，广泛用于各工业、工程和国防控制系统中。,温度传感器,压力传感器,流量传感器,传感器是将物理参数变成电信号。,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（二）信息传输,通信系统的模型,电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称通信系统。,电子信息科学技术研究的主要技术问题,5,（二）信息传输（续1）,4,通信系统类型,注：广播、电视数字化后，

21、用户可上传信息（如点播节目），但这是利用上传通道（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（二）信息传输（续2）,编码理论,调制理论,检测理论,提示：信息传输的理论和技术在电子信息科学技术中占有很大比重，但有待优化。,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（三）信息处理,语音数据压缩,语音识别,语音合成,评：数字图像处理技术己应用十分广泛！,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（三）信息处理（续1）,印刷体汉字识别,联机手写体汉字识别,脱机手写体汉字识别,语义识别（自然语言处理、自然语言理解）,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（三）信息处理（续2

22、）,信息处理相关课程,数字图像处理,数字语音处理,模式识别与人工智能,自然语言理解,电子信息科学技术研究的主要技术问题,（四）信息存储,硬盘,光盘,闪存/SD卡,纳米存储器,硬盘,光盘,电子信息科学技术研究的主要技术问题,4,5,（五）信息检索,信息利用能力：信息无处不在，它既存在于网络，也存在于人们的周围。是否善于利用外部信息资源，对外部信息的利用效率与质量，反映了一个人的信息利用能力，它决定了一个人的发展空间 与成就大小。,网络时代：给信息传播和人们获取信息提供了前所未有的优越条件。网络信息检索是介绍从网络中获取信息的方法。,信息利用领域：电子商务、网络经济、远程教育、远程医疗、影视制作、

23、各类信息服务业等。,搜索引擎，浏览器：,电子信息科学技术研究的主要技术问题,电子信息产品生产技术的演进,（一）生产技术的进步,早期人工插装、手工焊接或波峰焊接。,插装流水线,工人在流水线上插元件,通孔PCB自动插装、暖风回流焊接。,通孔PCB板,暖风使锡熔化实现焊接,注：当前在电力电子设备大功率PCB板生产中仍采用。,电子信息产品生产技术的演进,贴片机生产技术,贴片机,贴片机,电子信息产品生产技术的演进,贴片机生产技术（续1）,某手机贴片机产品,电路板的截图,原板尺寸：40毫米 37毫米,电子信息产品生产技术的演进,贴片机生产技术（续2）,我国中兴通讯公司的一个贴片电路板生产车间,电子信息产品

24、生产技术的演进,（二）电子信息技术产品生产的专业化分工,PCB电路板生产专业厂：提供电路布线图，为用户生产通孔PCB板、贴片机贴片用PCB电路板。,电路板贴片安装生产专业厂：根据用户选用的元、器件，为用户完成贴片、元器件安装焊接。,电子信息产品生产技术的演进,机箱、机壳生产专业厂：为用户设计机箱、机壳，并加工生产。,电子信息产品生产技术的演进,述评：电子信息产品生产的专业化分工，有利于新产品研究开发，并迅速形成生产能力，有利于研究型企业的成长。使人数不多的创新团队利用专业厂就可能形成大产业。这是电子信息产业的自主创业的独特优势。,电子信息技术的 发展走向浅析,（一）集成电路：当前集成电路总体技

25、术水平表现为：65nm技术已成熟，45nm技术基本完备，32nm技术正在前行。在纳米级集成电路加工技术的支撑下，集成电路产品正从特大规模集成电路(ULSI，集成度（107109)阶段向极大规模集成电路(GLSI,集成度109 以上)阶段迈进。CPU作为最具有代表性的集成电路产品目前已经进入了多核时代。,(二)软件：软件从单一产品竞争转向平台竞争（软件平台是把用户所需的功能模块整合在一起，具有独立性、开放性、标准化、集成性、可扩展性特点）。软件正从产品转变成服务，软件产业正在变成服务业。,集成电路专用设备是实现产品制造的必要保障，其中最具代表性的光刻设备。,软件外包是软件产业发展最快的领域之一。

26、据预测，到2010年，软件外包总值将达到800010000亿美元。,(三)新型平板显示：2006年液晶显示约占平板显示75%的市场份额，等离子显示约占20%。液晶显示面板面积在加大：45英寸、52英寸与108英寸等。我国平板显示产业面临着严峻形势，产业链不完整，面板材料、零部件和专用设备国产化程度较低甚至缺乏。2007年底全球平板显示产值突破1000亿美元。,(五)音视频：音视频正向数字化、高清化和融合化发展。数字电视时代开始全面到来。移动电视发展潜力巨大。知识产权问题显得尤为突出。,(四)移动电话：智能移动电话将是发展方向；移动互联网将成为重要应用；移动电话正逐步从一个简单的语音通信工具，变

27、成一种普及型移动信息收集和处理平台。移动电话的产业核心是芯片(数字基带芯片、模拟基带芯片、应用处理器、射频芯片、电源管理芯片等)和软件(系统控制软件、操作系统、应用软件等)。系统级芯片(System-on-a-chip，SoC)手机已成为重要趋势。移动电话是年产值超过1000亿美元的重点电子产品。,(六)计算机：世界计算机产业进入平稳增长期，市场逐渐成熟。笔记本市场规模扩大的速度要远远高于其他主要的计算机产品。计算机技术和产品的发展重心从“高性能”进到“高效能”，从“以性能为导向”过渡到“以应用为导向”。服务器端处理器已经全面进入双核时代，四核处理器主要应用于高端。刀片服务器的快速发展。高性能

28、计算机在追求更高并行计算能力的同时，己更加注重低功耗技术。,(七)太阳能电池：电池效率不断提高，单晶硅太阳能电池的实验室效率已经提高至24.7%，多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%，非晶硅薄膜电池实验室效率达到了13%。硅片厚度持续降低，从20世纪70年代的450500m降低到目前的180240m。(八）物联网,注：上述七项是当前电子信息技术的产品的几个最重要的发展领域。,按电磁场波长划分的电子信息系统,课程要求和考核,听课笔记和心得写个人规划和学习计划由班委组织同学对以上部分讨论并且给出评分（百分制）时间安排：11-14周听课、讨论、18周交1听课笔记和心得、2个人规划和学习计划、3评分表,评分规则,参考文献,1、西南科技大学2009电子专业培养方案 2、西南科技大学国防电子重点申请报告20083、叶树江等，电子信息工程概论 2008 中国电力出版社4、武汉理工大学华夏学院信息工程系网络信息部，电子信息工程专业导论 5赵东风、吴振森、吴镇扬、丁洪伟等电子信息科学与技术专业规范建议,