1.工程思想

我们看下面的这张对比图,你能够发现什么东西?

图1 电路对比图

横向看电路图这一层,左侧是一个可变电阻控制一个灯的亮度强弱,右侧是一个开关控制控制一个灯的亮灭。看到这里,有没有什么感觉呢?左边其实对应的连续量,对应我们的连续数学,也正是EE(Electrical Engineer)要研究的,右侧对应的是离散量,构建的不同状态之间的关系,对应我们的离散数学,也正是CS(Computer Science)要研究的。

纵向看这张图,你会发现什么?同一个事物或产品,有不同的呈现方式,可以用物理实体构建(直观观察,但是耗费资源),可以用一张图表达(简单明了,但是不能Play),也可以用两行数学公式表达(抽象晦涩,但是严格而精确),就好比盲人摸象,每种方式摸到的都只是大象的一部分,这就要求我们如果整体而全面地去了解一个系统,需要从不同角度去看它,观察它,分析它,最后理解它的全部,能够设计出它来。

对于工程师最熟悉的两个词,就是设计与分析。

设计的过程就是用简单的事物构建复杂事物的一个过程,而分析的过程正好相反,你可以把设计看成分析的反函数,如下图所示。

图2设计与分析

设计的过程,最重要的是联想,抽象,类比,归纳,我们用简单的事物,通过串联,并联还有就是闭环这些模式,不断逼近复杂事物的本质,这正是工程师最最重要的价值意义,也是EIT要培养的人才。

分析的过程,则更像是代公式,所以这部分工作,基本上计算机就可以替代。

这注定是一条充满荆棘与美妙的旅程,开始吧!!

2.全新的课程体系

厌倦了大一就遨游在高数的世界无法自拔,那种痛一生难忘。EIT Lab博客的成立,就是想从那种痛苦中解脱出来。

CS和EE两个方向,他们是从物理世界挣脱出来的,以电为载体,CS方向沿着数字世界走向软件世界,EE沿着模拟世界走向硬件世界,最终将CS和EE融合进一个Embedded System里,这也是课程体系的全部核心意义。

CS&EE几乎凝聚了人类近现代工程设计所有核心思想与技术,这里课程强调的是控制论,信息论和系统论思想融合,重点诠释复杂系统的分析与设计方法,尤其是混合系统,感谢那些前辈们给我们趟过了这么多未知的河流。

图3 知识框架

虽然花开两朵,但是CS和EE不是分裂的南北朝,他们有太多的相似性,流的概念,CS中是数据流,信息在CPU中自由流淌,EE中是信号流,信号在OpAmp中流淌,串并联思想,电阻的串并联构建复杂的电阻,开关的串并联构建逻辑,反馈思想构建复杂,CS中触发器构建记忆,EE中反馈回路构建稳定的OpAmp。循着这条线,走下去,最后CS和EE汇聚在了一起,嵌入式系统,这也是EIT lab博客想一直专注的领域。

课程框架分几个阶段,入门-提高-综合

  • CS《理解CPU》-EE《理解电路》
  • CS《理解软件》-EE《理解信号》
  • 综合阶段,通过前面的学习知识,构建一个软硬件混合的嵌入式系统。

图4 课程框架

3.建议CS课程思路

CS课程按照计算机的发展史走,从开关开始,最后实现一个操作系统。

开关-与或非-组合逻辑-时序逻辑-CPU-汇编语言-编译器-RTOS

建议工具:FPGA+ModelSim

参考书籍

[1] Charles Petzold. 编码:隐匿在计算机软硬件背后的语言[M].

[2] 李忠. 穿越计算机的迷雾[M].

[3] 夏宇闻. Verilog数字系统设计教程[M].

4.建议EE课程思路

EE的课程偏重电路原理,信号与系统,还有自动控制原理,从最简单的滑动变阻器开始,一直到最后实现一套动态信号分析系统。

电阻-电容电感-RLC-OpAmp-FFT-Laplace-Discrete

建议工具:Matlab+PSpice

[1] 邱关源. 电路[M].

[2] William H.Hayt. Engineering Circuit Analysis[M].

[3] Basic Circuit Theory[M].

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