Позиционирование свободных программ для моделирования в электронике (Иван Хахаев, OSEDUCONF-2024) — различия между версиями
Материал из 0x1.tv
StasFomin (обсуждение | вклад) |
StasFomin (обсуждение | вклад) |
||
(не показаны 2 промежуточные версии этого же участника) | |||
;{{SpeakerInfo}}: {{Speaker|Иван Хахаев}} <blockquote> Рассматриваются программные средства со свободными лицензиями для моделирования в аналоговой и цифровой электронике в разрезе применимости в учебном процессе. Проведён анализ актуальности и функциональных возможностей 15 пакетов для аналоговой и цифровой электроники, предложены варианты замен распространённого иностранного программного обеспечения. </blockquote> {{VideoSection}} {{vimeoembed|990136046|800|450}} {{youtubelink|}} |Qs6DH1uGCBo}} {{SlidesSection}} [[File:Позиционирование свободных программ для моделирования в электронике (Иван Хахаев, OSEDUCONF-2024).pdf|left|page=-|300px]] {{----}} == Thesis == * аналоговая электроника цифровая электроника, моделирование, SPICE, свободные программы. Перевод учебного процесса на отечественные дистрибутивы Linux даёт возможность использовать пакеты со свободными лицензиями для поддержки ключевых для СПбГЭТУ «ЛЭТИ» дисциплин в области электроники, радио- и электротехники, при этом нужно понять области применения и пригодность для решения задач разного уровня (учебных или профессиональных). В докладе рассматриваются средства моделирования в аналоговой и цифровой электронике в разрезе применимости в учебном процессе. Анализ пункта «Требования к программному обеспечению» раздела «Описание информационных технологий и материально-техничёской базы» рабочих программ по дисциплинам (РПД), содержащим в названиях ключевые слова «электроника», «электротехника», «радиотехника» и «схемотехника» по состоянию на декабрь 2023 г. показал, что только в 8 РПД из общего количества 128 в данном пункте указано российское или свободное прикладное программное обеспечение (ПО). Анализ различных источников<ref name="p"> * [https://cxem.net/software/soft_CAD.php CAD-программы] * [https://dzen.ru/a/XpRbGHwqqkjVLRlA Бесплатные онлайн симуляторы электрических схем для радиолюбителя и новичка] * [http://library.voenmeh.ru/jirbis2/files/materials/ifour/book1/book_on_main_page/2.2.htm Программы моделирования электронных устройств на уровне принципиальных схем]. * <i>Квалтырева Е. В., Минкин А. В.</i> Анализ программ моделирования электрических схем и цепей для использования в учебных целях. / Форум молодых учёных. 2018. № 11(27). С. 846—848. * https://packages.debian.org/stable/electronics/ </ref> привёл к формированию следующего списка пакетов для применения в указанных задачах. * <tt>Caneda</tt>; * <tt>Electric</tt>; * <tt>Fritzing</tt>; * <tt>gEDA</tt>; * <tt>gLogic</tt>; * <tt>Horizon EDA</tt>; * <tt>KiCAD</tt>; * <tt>KTechLab</tt>; * <tt>Logisim (Logisim evolution)</tt>; * <tt>Oregano</tt>; * <tt>QElectroTech</tt>; * <tt>Qucs (Qucs-S)</tt>; * <tt>SimulIDE</tt>; * <tt>WiRedPanda</tt>. Из этого списка сразу следует исключить пакеты, в которых не поддерживаются функции моделирования: <tt>QElectroTech</tt> (обеспечивает только создание и редактирование принципиальных схем), <tt>Electric</tt> и <tt>Horizon EDA</tt> (реализуется только проектирование). Данные по актуальности оставшихся пакетов и их наличию в российском открытом репозитории <tt>Sisyphus</tt> приведены в таблице: [[File:2024-tab-khakhaev-1.png|640px|center|thumb|Актуальность пакетов моделирования для электроники]] Для задач моделирования аналоговых схем наиболее простым решением служит <tt>SimulIDE</tt>. Недостатками пакета являются отсутствие поддержки языка <tt>SPICE</tt> и некоторых элементов схем (трансформатора, кварцевого генератора, предохранителя). Наиболее сложными (профессиональными) вариантами являются <tt>gEDA</tt> и <tt>KiCAD</tt>, при этом моделирование в <tt>gEDA</tt> реализовано только с использованием командной строки. <tt>KTechLab</tt> и <tt>Qucs-S</tt> по сложности применения при моделировании аналоговых схем занимают промежуточное положение, но в <tt>KTechLab</tt> отсутствует поддержка языка <tt>SPICE</tt>. В докладе обсуждаются и другие параметры пакетов, потенциально пригодных для моделирования аналоговых схем. Для задач моделирования цифровых (логических) схем наиболее простым решением является <tt>WiRedPanda</tt>, однако этот пакет имеет крайне ограниченный набор компонентов и может применяться только для самых простых задач. Также достаточно простыми в использовании являются <tt>Logisim-evolution</tt> и <tt>SimulIDE</tt>, при этом <tt>Logisim-evolution</tt> позволяет получить таблицу истинности для логической схемы, но не позволяет получить диаграммы уровней сигналов, а <tt>SimulIDE</tt> — наборот. Наиболее сложными в применении при моделировании цифровых (логических) схем опять являются <tt>gEDA</tt> и <tt>KiCAD</tt>. При моделировании цифровых схем важной возможностью является создание подсхем (блоков), которые затем используются как элементы более сложных схем. Эта возможность реализована в <tt>Logisim-evolution</tt>, <tt>SimulIDE</tt>, <tt>gEDA</tt> и <tt>KiCAD</tt>. В докладе обсуждаются и другие параметры пакетов, потенциально пригодных для моделирования цифровых схем. Исходя из функциональных возможностей и контекста использования возможны следующие варианты замены зарубежного ПО пакетами свободного ПО. * <tt>KiCAD</tt> вместо <tt>Accel EDA</tt>, <tt>Altium designer</tt>, <tt>AutoCAD Electrical</tt>, <tt>AWR Design Environment</tt>, <tt>Circuit Maker</tt> и <tt>PCAD</tt>; * <tt>Logisim-evolution</tt> вместо <tt>Intel Quartus</tt> (в части цифрового моделирования); * <tt>Qucs-S</tt> вместо <tt>MicroCap</tt>, симуляторов <tt>SPICE</tt> (<tt>Pspice</tt>, <tt>LTspice</tt>) и в части задач вместо <tt>NI Multisim</tt>; * <tt>SimulIDE</tt> вместо <tt>Atmel Studio</tt> и в части задач вместо <tt>NI Multisim</tt>. {{----}} [[File:{{#setmainimage:Позиционирование свободных программ для моделирования в электронике (Иван Хахаев, OSEDUCONF-2024)!.jpg}}|center|640px]] {{LinksSection}} <!-- <blockquote>[©]</blockquote> --> <references/> [[Категория:OSEDUCONF-2024]] [[Категория:Draft]] [[Категория:СПО в образовании]] |
Текущая версия на 22:51, 2 августа 2024
- Докладчик
- Иван Хахаев
Рассматриваются программные средства со свободными лицензиями для моделирования в аналоговой и цифровой электронике в разрезе применимости в учебном процессе.
Проведён анализ актуальности и функциональных возможностей 15 пакетов для аналоговой и цифровой электроники, предложены варианты замен распространённого иностранного программного обеспечения.
Содержание
Видео
Презентация
Thesis
- аналоговая электроника цифровая электроника, моделирование, SPICE, свободные программы.
Перевод учебного процесса на отечественные дистрибутивы Linux даёт возможность использовать пакеты со свободными лицензиями для поддержки ключевых для СПбГЭТУ «ЛЭТИ» дисциплин в области электроники, радио- и электротехники, при этом нужно понять области применения и пригодность для решения задач разного уровня (учебных или профессиональных). В докладе рассматриваются средства моделирования в аналоговой и цифровой электронике в разрезе применимости в учебном процессе.
Анализ пункта «Требования к программному обеспечению» раздела «Описание информационных технологий и материально-техничёской базы» рабочих программ по дисциплинам (РПД), содержащим в названиях ключевые слова «электроника», «электротехника», «радиотехника» и «схемотехника» по состоянию на декабрь 2023 г. показал, что только в 8 РПД из общего количества 128 в данном пункте указано российское или свободное прикладное программное обеспечение (ПО).
Анализ различных источников[1] привёл к формированию следующего списка пакетов для применения в указанных задачах.
- Caneda;
- Electric;
- Fritzing;
- gEDA;
- gLogic;
- Horizon EDA;
- KiCAD;
- KTechLab;
- Logisim (Logisim evolution);
- Oregano;
- QElectroTech;
- Qucs (Qucs-S);
- SimulIDE;
- WiRedPanda.
Из этого списка сразу следует исключить пакеты, в которых не поддерживаются функции
моделирования: QElectroTech (обеспечивает только создание и редактирование
принципиальных схем), Electric и Horizon EDA (реализуется только проектирование).
Данные по актуальности оставшихся пакетов и их наличию в российском открытом репозитории Sisyphus приведены в таблице:
Для задач моделирования аналоговых схем наиболее простым решением служит SimulIDE. Недостатками пакета являются отсутствие поддержки языка SPICE и некоторых элементов схем (трансформатора, кварцевого генератора, предохранителя).
Наиболее сложными (профессиональными) вариантами являются gEDA и KiCAD, при этом моделирование в gEDA реализовано только с использованием командной строки.
KTechLab и Qucs-S по сложности применения при моделировании аналоговых схем занимают промежуточное положение, но в KTechLab отсутствует поддержка языка SPICE.
В докладе обсуждаются и другие параметры пакетов, потенциально пригодных для моделирования аналоговых схем.
Для задач моделирования цифровых (логических) схем наиболее простым решением является WiRedPanda, однако этот пакет имеет крайне ограниченный набор компонентов и может применяться только для самых простых задач. Также достаточно простыми в использовании являются Logisim-evolution и SimulIDE, при этом Logisim-evolution позволяет получить таблицу истинности для логической схемы, но не позволяет получить диаграммы уровней сигналов, а SimulIDE — наборот.
Наиболее сложными в применении при моделировании цифровых (логических) схем опять являются gEDA и KiCAD.
При моделировании цифровых схем важной возможностью является создание подсхем (блоков), которые затем используются как элементы более сложных схем. Эта возможность реализована в Logisim-evolution, SimulIDE, gEDA и KiCAD.
В докладе обсуждаются и другие параметры пакетов, потенциально пригодных для моделирования цифровых схем.
Исходя из функциональных возможностей и контекста использования возможны следующие варианты замены зарубежного ПО пакетами свободного ПО.
- KiCAD вместо Accel EDA, Altium designer, AutoCAD Electrical, AWR Design Environment, Circuit Maker и PCAD;
- Logisim-evolution вместо Intel Quartus (в части цифрового моделирования);
- Qucs-S вместо MicroCap, симуляторов SPICE (Pspice, LTspice) и в части задач вместо NI Multisim;
- SimulIDE вместо Atmel Studio и в части задач вместо NI Multisim.
Примечания и ссылки
- ↑
- CAD-программы
- Бесплатные онлайн симуляторы электрических схем для радиолюбителя и новичка
- Программы моделирования электронных устройств на уровне принципиальных схем.
- Квалтырева Е. В., Минкин А. В. Анализ программ моделирования электрических схем и цепей для использования в учебных целях. / Форум молодых учёных. 2018. № 11(27). С. 846—848.
- https://packages.debian.org/stable/electronics/