"У навчальному курсі" Основи автоматизації проектування "
П.А. Таберкін
Відповідно до навчального плану багаторівневої підготовки фахівців курс "Основи автоматизації проектування" вивчається студентами спеціальності 2203 "Системи автоматизованого проектування" в сьомому семестрі і включає 36 годин лекційних занять, 18 годин практичних занять і 18 годин індивідуальних занять.
У першій частині курсу розглядаються основні етапи проектування РЕА і ЕВА: системотехнічних, схемотехнічних і конструкторський; основні завдання кожного етапу, їх особливості та взаємозв'язку; узагальнена структурна схема САПР, види забезпечення САПР та вимоги до їх компонентів [1-3].
У другій частині курсу розглядаються найбільш широко вживані підходи і методи вирішення ключових завдань кожного етапу проектування, а також призначення, склад і особливості таких систем автоматизованого проектування як PSpice, OrCAD, AutoCAD і P-CAD [1,3-5].
Основною метою курсу є вивчення загальних відомостей про об'єкти, моделях і задачах автоматизованого проектування; основних понять САПР; призначення, складу, принципів та особливостей функціонування різних систем автоматизованого проектування. Т. о., В цьому курсі зроблена спроба дати цілісну картину процесу автоматизованого проектування РЕА "і ЕВА, основних проблем і підходів до їх вирішення. Окремі етапи і завдання проектування, методи їх вирішення більш детально вивчаються студентами спеціальності 2203 "Системи автоматизованого проектування" в інших навчальних курсах, таких як "Автоматизація конструювання ЕВА", "Оптимізація в САПР" і т.д.
Основною проблемою при викладанні курсу "Основи автоматизації проектування" є організація і наповнення практичних та індивідуальних занять таким чином, щоб вони з максимальною ефективністю сприяли освоєнню студентами даного курсу.
З цією метою для практичних та індивідуальних занять студентам пропонувалася наступне завдання - розробити технічне завдання та ескізний проект для побудови в Таганрозі різних систем зв'язку.
Варіанти завдань:
цифрова система інтегрованого зв'язку на базі АТС Алкатель1000С12;
стільниковий цифрова система зв'язку на базі системи Алкатель 900 з використанням в якості центру комутації рухомого зв'язку АТС Алкатель1000С12;
система розширеного факс-сервісу FAXNET, що використовує принцип "Store-and-Forward" (цифрове запам'ятовування і відправка факсимільних повідомлень) на основі виділеної телефонної мережі "Іскра-2";
інтегральна цифрова система зв'язку на базі System X фірми GEC PLESSEY TELECOMMUNICATIONS LIMITED;
цифрова стільникова система GMH2000 фірми HUGHES NETWORK SYSTEM, Inc.;
інтегральна мережа ділової супутникового зв'язку фірми HUGHES NETWORK SYSTEM, Inc.;
територіальна радіально-зонові система сухопутного рухливого радіозв'язку загального користування "ВОЛЕМОТ";
система радіотелефонного зв'язку для сільської місцевості "ЛІС-С";
система персонального радіовиклику "ЛУЧ-1С";
цифрова система зв'язку на базі електронної УАТС типу DX 200 фірми Nokia Telecommunications Oy;
цифрова система радіотелефонного зв'язку ACTIONET фірми Nokia Telecommunications Oy.
Як роздавальних матеріалів використовувалися матеріали фірм-розробників, що містять опис і технічні характеристики відповідних систем.
Результати роботи показали, що студенти здатні досить грамотно розробити технічне завдання на проектування відповідної системи і виконати прив'язку запропонованих проектів до місцевих умов.
Накопичений досвід дозволяє зробити наступні висновки:
- Необхідно розширити частину курсу, присвячену системотехнічному етапу проектування ЕВА, приділяючи особливу увагу розгляду основ прикладної теорії кінцевих автоматів, і які базуються на ній методів синтезу мікропрограмних автоматів;
- При проведенні практичних занять можливе використання УМК "Моделювання цифрових систем на мові VHDL", зокрема - інтегрованої системи підготовки та контролю VHDL-описів.
Мова VHDL містить засоби, що дозволяють відобразити три аспекти, що характеризують цифрову апаратуру [6]:
-Функціональний (функція апаратури може деталізуватися від рівня системи команд і алгоритмів пристроїв до булевих функцій);
- Тимчасового (затримки, продуктивність, час відгуку - від затримок фронтів сигналів до тактів і затримок електромеханічних пристроїв);
- Структурний (схеми, типи та зв'язку компонент - від рівня пристроїв типу процесор-пам'ять до рівня вентилів і перемикаючих елементів).
Програмна система VHDL-ANALYZER дозволяє здійснити перевірку фрагментів VHDL-описів систем і дає можливість з коректних VHDL-описів фрагментів створити проектну бібліотеки або бібліотеки проектів. Такі фрагменти описів, які можуть незалежно аналізуватися VHDL системою і за відсутності помилок поміщатися в бібліотеку проекту, в термінах мови VHDL називаються проектними модулями (design unit). Такими модулями можуть бути:
- Оголошення інтерфейсу об'єкта проекту (entity);
- Оголошення архітектури (architecture);
- Оголошення конфігурації (configuration);
- Оголошення інтерфейсу пакета (package);
- Оголошення тіла пакету (package body).
Таким чином, УМК "Моделювання цифрових систем на мові VHDL" може бути використаний у навчальному курсі "Основи автоматизації проектування" для вирішення наступних завдань:
- Дослідження і налагодження VHDL-описів окремих фрагментів різних систем зв'язку, в першу чергу підсистем управління, комутації, обліку і управління трафіком осередків цифрових стільникових систем радіозв'язку у вигляді кінцевих автоматів;
- Створення і супровід проектних бібліотек, які містять розроблені і налагоджені студентами проектні модулі, які описують ті чи інші аспекти реальних цифрових систем;
- Створення на основі ієрархічних систем VHDL-описів проектних модулів, що відображають структурні і поведінкові аспекти відповідних фрагментів, VHDL-описів реальних систем в цілому;
- Дослідження проміжних результатів на різних рівнях та етапах розробки технічного завдання та ескізного проекту;
- Моделювання на VHDL різних мікросхем і мікропроцесорних систем.
Це дозволить значно збільшити ступінь деталізації і підвищити достовірність проектних рішень при розробці студентами технічних завдань і ескізних проектів для побудови різних систем в конкретних умовах, глибше освоїти інструментарій мови VHDL студентами при налагодженні VHDL-описів та моделюванні мікросхем і простих мікропроцесорних систем, змоделювати участь студентів у реальному процесі проектування складної системи великим проектним колективом.
Список літератури
Ільїн В. М. та ін Автоматизація схемотехнічного проектування .- М.: Радіо і зв'язок, 1987.
Морозов К. К., Одиноков В. Г., Курейчик В. М. Автоматизоване проектування конструкцій радіоелектронної апаратури .- М.: Радіо і зв'язок, 1983.
Системи автоматизованого проектування в радіоелектроніці: Довідник / Є. В. Авдєєв та ін; Під ред. І. П. Норенкова .- М.: Радіо і зв'язок, 1986.
Карберрі П. Р. Персональні комп'ютери в автоматизованому проектуванні .- Машинобудування, 1989.
Разевіг В. Д. Застосування програм P-CAD і PSpice для схемотехнічного моделювання на ПЕОМ .- Вип. 1-4 .- М.: Радіо і зв'язок, 1992.
Поляков А. К. Моделювання цифрових систем на мові VHDL. Навчальний посібник / М.: Моск. енерг. ін-т, 1995.