Позиционирование свободных программ для моделирования в электронике (Иван Хахаев, OSEDUCONF-2024) — различия между версиями

;{{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|}}

{{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&nbsp;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&nbsp;Е.&nbsp;В., Минкин&nbsp;А.&nbsp;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|640|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]]