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12012年全国职业院校技能大赛高职组基于FPGA技术电子产品设计及制作大赛方案教育部高职高专电子信息类专业教学指导委员会2012年2月23日2目录大赛方案……………………………………………………………3一、大赛题目………………………………………………………………3二、大赛目的………………………………………………………………3三、本大赛的必要性和可行性……………………………………………3四、大赛的组织保障………………………………………………………5五、赛项经费预算…………………………………………………………6六、大赛赛题的说明………………………………………………………7七、样题………………………………………………………………7八、国外参赛队的邀请……………………………………………………7九、开放式竞赛……………………………………………………………8十、竞赛方式………………………………………………………………8十一、竞赛内容……………………………………………………………9十二、竞赛规则……………………………………………………………10十三、评分方法及奖项设定………………………………………………10十四、申诉与仲裁四………………………………………………………10项目技术规范……………………………………………………….11项目竞赛须知……………………………………………………….1332012年全国高职高专电子信息教指委“电子产品设计及制作”（基于FPGA技术）大赛方案一、大赛题目：电子产品设计及制作（基于FPGA技术）二、大赛目的通过竞赛，检验参赛选手在模拟真实的工作环境与条件下实现对电子产品在规定设计方案（规定原理图与结构要求）下的工艺能力和职业素质，包括对常用电子产品制作工具的应用、电子产品的辅助设计能力、电子产品软硬件调试能力、电子产品的加工方法和工艺的操作技能、电子仪器仪表的使用、现场问题的分析与处理、团队协作和创新能力、安全、环保等意识，引导高职院校关注电子行业新技术的发展趋势与技术应用方向，指导和推动电子信息类专业开展面向现代电子产品设计与制作的课程与教学改革，加快电子信息类专业高素质技能型人才的培养，增强技能型人才的就业竞争力。三、本大赛的必要性和可行性1、延续了2009年全国职业院校技能大赛高职组“电子产品设计及制作”项目竞赛内容全国高职院校1200多所中，80％左右的院校均开设了电子信息类专业，“电子产品设计及制作”是电子信息类专业一项综合性的典型工作任务。在这典型工作任务中包含了线路板设计、线路板焊接、电子产品安装接线等技能点和电子产品调试、微处理器软件编程、工艺文件撰写等知识点，体现了电子信息类专业的专业要求和培养目标。2009年高职组的“电子产品设计及制作”赛项以激光显示控制器为载体，全面考核了参赛选手在电子产品设计及制作中的多项工作技能和专业素养，对全国高职院校电子信息类专业的培养要求和专业方向起到了推动和引领的作用。本次“电子产品设计及制作”赛项将延续2009年大赛对参赛选手的技能点和知识点的要求，并依据现代电子技术的发展，在技能点和知识点的内容上进行一定的提高和扩展。2、2012年申请的大赛将秉承2009年大赛的精髓，并在此基础上给予提升2009年“电子产品设计及制作”赛项采用单片机为中央处理器，以分列元器件为控制器的主要器件，基本上体现了传统智能电子产品的设计及制作的全过程。随着电子技术的发展，以现代电子系统为特点的电子产品纷纷出现，中央处理器以嵌入式、DSP和FPGA为主，主要体现为安装密度高和运行速度快。印刷4线路板的设计不仅要遵循传统线路板设计的一般原则，还要考虑电磁兼容性和信号完整性的问题，以满足高速电路的设计要求。线路板上的元器件也以贴片安装为主，安装密度大为提高。这对电子信息类专业的电子产品设计及制作提出了新的更高的要求。根据电子信息教指委的统计，在我国高职院校中虽然示范院校（骨干院校）中均已开设了FPGA技术应用的课程，但开展FPGA教学和实训的高职院校总的比例不算高，为了推动更多的高职院校开设FPGA的课程教学和培养师资力量，满足当下社会对于具有现代电子系统能力的人才迫切需要，急需通过大赛来规范高职院校FPGA课程的教学要求和方法。3、FPGA技术发展经过近三十年的发展，CPLD/FPGA器件已经和微处理器（含嵌入式）、DSP器件一起，成为现代数字电子系统的三大基石。在这近三十年间FPGA技术的发展取得了巨大的成功，无论从芯片的规模还是复杂度上，都发生了革命性的变化。由于FPGA具有高度的灵活性、并行性、开发周期短等特点，并且随着工艺的进步FPGA的成本、功耗和延时问题得到有效的解决，FPGA内部不断的融合各种软硬件的IP核，更有利于SOC设计，使得FPGA大有向DSP和处理器两个领域侵蚀的趋势。可编程逻辑器件已经成为半导体产业中发展最快的领域。FPGA应用场合相当多，特别是在高速的、实时性强并对时间要求相当苛刻的场合，象通信设备、测试与测量设备、消费电子产品、视频图像处理领域、军事和航空航天领域等都有大量的应用。与单片机技术应用的发展一样，FPGA的应用也将逐步扩张到我们生活的各个方面，其重要性不言而喻。目前，FPGA教学在我国高职高专院校的开展尚处于初级阶段，其中大部分示范院校（骨干院校）中已开设该课程。FPGA教学和实训在我国高职院校的开展存在三个特点。一是开展的院校数量不多，主要集中在一些优质院校，无论从师资上还是在实训设备上都有能力开设这方面的课程；二是CPLD/FPGA的课程基本采用了本科院校的教学模式，重理论轻应用，没有达到期望的教学效果；三是地区发展的不平衡，开展FPGA教学的院校主要分布在沿海和中心城市，这些地区经济比较发达，有FPGA应用人才的市场需求。但与FPGA技术的发展和FPGA产品市场渗透的速度相比，高职院校的FPGA教学发展明显滞后了。同时，在已开设课程的院校中，教学方法沿用本科体系，不重视技能实训，与高职学生的岗位需求存在距离。本赛项将以FPGA技术的应用为指导，以某一具体的电子产品为载体，考核参赛选手在现代电子产品生产中所需要的技能点与知识点。包括高速印制线路板5的设计、贴片式元器件的焊接、电子仪器的组装、设计文件与工艺文件的编写、以及FPGA电子产品的初步设计能力。涵盖了学校教学当中的应用电子技术、传感和控制技术、FPGA应用技术、电子产品EDA技术和先进电子产品制造技术、产品技术文件及软件编程的综合能力要求，可以很好地检验参赛院校的理论和实践教学水平。通过大赛，可以引领高职院校FPGA技术应用的课程与实训教学。同时本赛项的赛题也可以成为FPGA技术应用的一个实训情境。本赛项涵盖了电子信息类、计算机类、自动化类和通信类专业等各相关课程内容，而这些专业在全国1200多所高职院校中占有80%以上的比例，使得基于FPGA技术应用的电子产品设计及制作赛项具有广泛的群众基础，也为各省的选拔赛成功举办提供了有利条件。4、电子信息类专业高职学生在现代电子系统产品生产中的典型工作任务包括了印制线路板的设计、贴片式元器件的焊接、电子仪器的组装、设计文件与工艺文件的编写、以及电子产品软件编程的初步设计能力等内容。在嵌入式、DSP和FPGA三类中央处理器芯片中，FPGA的软件编程入门比较容易，其层次化软件结构使得软件的可读性和移植性都很好。因此本赛项以FPGA作为大赛任务的主控芯片，软件设计以库模块设计单元、图形编辑连接、逻辑图，加载给定的IP核为主，以适合高职学生的培养目标和能力要求。四、大赛的组织保障大赛的专家组由高职高专教指委专家、工业与信息化部、企业专家、学校专家和承办院校专家组成，为大赛的顺利进行提供了组织保障。五、赛项经费预算费用包括：竞赛方案研讨论证会议组织、竞赛试题开发、裁判培训费、场地租借费、场地布置费用、赛事辅助器材、设备运输安装调试、裁判专家费、现场技术支持、赛项宣传费用、工作人员餐费、参赛队伍餐费、奖品及境外参赛队邀请等差旅费用，总计65万元。以上费用仅为赛前费用估算，以实际发生费用为准。五、本大赛赛题的说明本赛题由高职高专电子信息教指委命题小组根据专家组要求进行命题，依据各省选拔赛的各参赛队的参赛水准，最终确定全国大赛的赛题，该赛题与任何企业产品无关。6六、样题1、教指委将提供与国赛同等类型和难度的样题给参赛队训练用，样题所考核的技能点和知识点与国赛赛题相同，考核的难度与形式与国赛类似。2、时间：2012年4月上旬。3、样题的提供方式：由高职高专教指委专家组提供给大赛秘书处统一公布。七、国外参赛队的邀请本次大赛除了通过省选拔赛或省推荐参赛队参加以外，我们将邀请2队境外高职院校的学生组队参加。八、开放式竞赛教指委将对本次大赛进行全面地策划，竞赛现场设立比赛区、高职高专电子信息教指委教改成果展示区、院校教改成果展示区和教学实践体验区，将以多种形式体现大赛与近年来的教改内容的关联。比赛区：由65个国内参赛队和2个新加坡高职学生组成的参赛队教改成果展示区：充分展示高职高专教指委近几年的教改成果——电子信息类专业的专业规范（包含专业、课程和实训环境规范），以及新专业的定位，人才培养目标的内容，为各院校办学提供了指导作用。院校教改成果展示区：展示多所在教改方面具有较好的教学效果、院校的改革思路、内容及教学模式。实训环境展示区：提供与单一课程或多个课程相配套实训环境的展示，并允许参观人员体验。九、竞赛方式1）竞赛模式：封闭式竞赛，在赛前发放赛题任务书。2）竞赛采取团队比赛方式，每支参赛队由3名选手组成，为2012年在籍高职学生，不分年级，不限男女，其中队长1名。3）比赛时间为一天，在9小时以内完成，将采用线路板绘制、软件编程和调试、硬件焊接组装与调试同步竞赛的方法进行。所绘制的线路板不加工，通过对线路板的电子稿进行评分，所要绘制的线路板与焊接安装用的线路板约束条件不同（约束条件指线路板安装尺寸、形状、接线口位置）。编程选手采用大赛组委会提供的硬件套件来编程，最后下载到赛题中。参赛的选手可以合理地分工同步进行，比赛时间可以控制在1天以内完成，第二天上午颁奖。4）参赛选手的分工：按照学生完成线路板的绘制，硬件的焊接组装和调试7工作，技术文件的撰写，软件编程、调试工作及编程技术文档的撰写，时间为全天，由学校参赛队自我安排合理分工。5）竞赛时间为8:00－17:00，17:00各参赛队停止比赛，递交比赛作品和文档。评分时间为当天的17：30－19：30，答辩时间为当天20：00－22：006）允许参赛队员在规定的时间里按照规则接受指导教师的指导。每个参赛队可配指导教师2名，指导教师经报名并通过资格审查后确定。在为期一天的赛程里，各参赛队的一名指导教师在统一规定时间内进入赛场进行现场指导一次。时间为10:00－10:30，指导教师参与赛题的分析、进行技术要点的提示。指导教师的指导仅限于口头，不得亲自动手操作。十、竞赛内容根据高职高专电子信息类专业学生的培养要求，本大赛展示了电子产品从辅助设计到完成生产的整个过程。各参赛队根据大赛组委会给定竞赛任务书要求，在赛场内完成全部竞赛内容。竞赛任务包括如下内容：1、线路板的绘制按照竞赛设计任务书，利用给定的电路原理图、约束条件和Altium软件，绘制出线路板图，在绘制中需考虑高速电路的电磁兼容性和信号完整性。2、硬件的焊接组装和调试利用竞赛提供的线路板和元器件套件，完成竞赛作品硬件焊接组装接线和硬件调试等工作。3、软件的编程和调试利用竞赛提供的硬件套件搭建与赛题一致的系统，进行软件编程和调试工作（库模块设计单元、图形编辑连接、逻辑图，可以加载给定的IP核）。并最终移植到竞赛作品中。4、技术文档的撰写技术文件分为三大类：文字性文件、表格性文件和工程图。◆文字性文件：技术说明、使用说明、安装说明。◆表格性设计文件主要有：明细表、程序清单、接线表。◆电子工程图主要有：电路图、方框图、印制板图、装配图、接线图、逻辑图、流程图。5、口头答辩根据竞赛综合成绩，确定参加答辩的参赛队。要求参赛队成员选出1名代表，对竞赛项目的设计