教育部产学合作协同育人项目(2022年第二批立项)

基于FPGA的毫米波雷达室内探测系统教学改革项目

一、合作项目亮点

　　中山大学微电子科学与技术学院是中山大学强化和发展微电子学科的创新举措，旨在培养世界一流的集成电路设计和制造工艺高级人才，致力于国家急需的自主产权的高性能芯片的研究。紫光同创结合公司最新的FPGA芯片平台与EDA工具，为电子信息类专业、微电子类专业提供教学内容和课程体系改革、实践条件和实践基地建设、师资培训等项目，通过校企合作，将最新的国产FPGA平台、EDA工具引进到高校，共同改进微电子科学与技术等相关专业的教学内容，优化课程体系，提升教学质量，培养创新人才。“基于FPGA的毫米波雷达室内探测系统”这一综合实验将数字信号处理课程与紫光同创FPGA开发板相结合，帮助学生了解行业前沿动态、带动学生实践能力的提升，是学院“第二课堂”理念成功实践的典范。

　　项目合作亮点具体如下：

　　(1)本项目以工程需求为导向设计的综合实验，将信号的产生、采集、处理和使用等各个环节串联起来，使数字信号处理的各个知识点得以运用。与目前大多数高校以matlab为工具，通过虚拟数据实现数字信号处理的各种算法不同，基于FPGA开发板以及毫米波雷达实现室内物体的探测能够从解决实际问题出发，加深学生对于数字信号处理基本原理的理解，启发学生进行探究式的学习与实践，提高创新能力。

　　(2)通过实验将FPGA的应用与毫米波雷达的应用相结合，让学生在本科期间就能接触到集成电路前沿的技术，将集成电路产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入到教学过程中，为其确立未来发展方向打好基础。集成电路行业四大关键元器件就包括了FPGA器件，FPGA器件战略地位显著，中国FPGA产业发展迫在眉睫，急需大量高层次专业人才，本项目能够吸引优秀学子投身FPGA行业。

图1 数字信号处理课程实况       图2 借助紫光同创定制FPGA开发板进行实验教学

　　(3)高校与企业强强合作，完成配套的数字信号处理课程FPGA开发板定制，构建基于校企合作的课程体系和实训体系。两套体系有序的实施能够使学生在学习实践中，有紫光同创FPGA开发板的实践经历，紧密地与企业应用需求相结合。

二、项目完成情况

　　针对数字信号处理的课程要求，开发了“基于FPGA的毫米波雷达室内探测系统”的实验项目，实现对模拟信号采样与插值重构、离散傅里叶变换、数字滤波器三个数字信号处理重要知识点的串联，将室内探测系统的每个功能点对应到具体的知识内容, 采用软硬件结合，学生以紫光同创FPGA开发板为核心，设计具体方案并成功将其实现。

　　首先，通过校企共同协商相应的技术指标,合作定制了配套的数字信号处理课程FPGA开发板——“盘古50k”。然后，在校企合作开发板的平台下，完成了毫米波室内目标探测项目，实现既定的功能目标。接着，根据实验方案及DSP实验课程教学大纲，规划出相应的实验课程，优化教学规划与项目任务。最后，产学合作协同培育学生，通过项目分工及任务规划，培养了学生的实际动手能力及项目开发水平，切实提高了学生理论与实践能力。

三、结论和体会

　　十四五建设规划纲要提出，建设高质量教育体系，提高高等教育质量，加快培养理工农医类专业紧缺人才。产教融合作为高等教育高质量发展的必由之路，在高素质创新性人才培养方面发挥着日益重要的作用。教育部产学合作协同育人项目是为探索校企合作新模式和创新创业教学改革新方式，联合国内外知名企业推出的新型人才培养项目，是高校深化产教融合、增强人才自主培养能力的重要载体，自2014年启动实施以来，始终坚持“政府搭台、企业支持、高校对接、共建共享，致力于成为联通产业链、教育链、人才链的纽带；成为沟通人才培养目标与产业发展需求的桥梁；成为促进科技成果转化与产学互利共赢的平台。

　　紫光同创Logos PG系列的FPGA开发板采用先进成熟工艺和全新LUT5结构，集成RAM、DSP、ADC、Serdes、DDR3等丰富的片上资源和IO接口，适合高速数据通信、高速数据采集等方面使用。信号处理过程使用的Pango Design Suite是紫光同创基于多年FPGA开发软件技术攻关与工程实践经验而研发的一款拥有国产自主知识产权的大规模FPGA开发软件。我们希望通过与我国具有自主知识产权的高新技术企业进行产学合作模式，让学生摆脱对国外EDA软件的设计依赖，从而加强国产EDA软件及自主知识产权的设计开发软件的应用。

　　中山大学微电子科学与技术学院坚持“厚基础、重能力、求创新、强应用”的人才培养定位，走内涵式发展道路，学院不仅注重第一课堂，也注重第二课堂，即注重学生的课外知识拓展，指导学生延伸专业知识的广度，将课堂所学知识和实践相结合。随着微电子、集成电路的快速发展，越来越多的学生选择微电子相关专业。紫光同创产学合作协同育人项目将“产学合作协同育人”通过实验课程的形式，为学生提供一个全套的项目开发培育体系，本项目的实施帮助学生了解行业前沿动态，带动学生实践能力的提升，使得学生能够在课程结业后掌握相应的实际项目开发技能与水平。