嵌入式系统的设计方法(具体设计)综述
81页1、第2章 嵌入式系统的设计方法,讲授: 韩洁琼 Joan.hjq,第2章 嵌入式系统的设计方法,1 设计准则 2 设计步骤 3 开发平台 4 测试技术 5 主要性能 6 设计素材,设计准则(1),1.1 工程意识 嵌入式系统设计是一个实际的工程问题,它需要以简洁、可靠和低成本的方式实现指定的目标,即完成预先确定的性能指标。 工程项目则必须在指定的时间内取得成功,不允许失败,因此在实施过程中应尽可能地采用成熟的技术(技术可行性)。 科学研究以发现事物内在规律为主要任务,是一种探索过程,它允许有失败、也允许有较长的研究时间。,设计准则(2),1.2 目标意识 嵌入式系统通常是面向特定应用的,只要完成指定的任务即可。在完成任务的前提下,多余的硬件、软件应该删除。,设计准则(3),1.3 成本意识 设计者需要考虑产品的开发、生产和使用等环节中的综合成本; 在开发阶段,需要考虑开发成本,如人力、时间、工具投入等费用; 作为产品,它的生产成本应该控制在应用场合所允许的范围之内,否则即使完成了指定功能,也难以实际推广应用(性价比); 在使用过程中,维护、使用年限等潜在的成本应该在设计和开发阶段进行考虑
2、。,设计准则(4),1.4 方案的合理性 嵌入式系统的设计可以看作工程问题的解决方案,通常不可能达到最优的方案,但可以使解决方案是合理的、趋于最优的。 方案的合理性可以从所设计的系统是否能以简洁、可靠而较少的代价来完成指定功能的角度来衡量。,设计准则(5),1.5 平台意识 嵌入式系统开发的平台资源包括各种开发工具(如仿真器、半成品用户板等) 、已被验证的设计方案、功能模块和子程序等。 平台意识是指技术人员在嵌入式系统设计和开发的过程中,尽可能地使用平台资源,以提高工作效率和所开发的嵌入式系统的质量;同时不断积累和发展平台资源。,设计准则(6),1.6 单片意识 能用一个芯片完成的事,最好不要用多个芯片去做。 如在设计系统时,有效地选择高集成度的微处理器等。,第二讲 嵌入式系统的设计方法,1 设计准则 2 设计步骤 3 开发平台 4 测试技术 5 主要性能 6 设计素材,用户需求分析,编写任务说明书,方案设计,硬件电路制作,软件程序编制,资料总结,软硬件联调,性能测试合格?,维护和改进,现场试运行正常?,设计步骤(1),嵌入式系统开发的流程图,No,No,2.1 需求分析 1) 主要了
3、解用户对嵌入式系统功能的要求、使用场合,最好让用户能够提供详细的文档; 2) 同时需要了解用户对成本、所允许的开发时间,能提供的费用及相关开发条件(资料、人力、设备、场所)等相关信息。,设计步骤(1),用户需求分析,编写任务说明书,方案设计,硬件电路制作,软件程序编制,资料总结,软硬件联调,性能测试合格?,维护和改进,现场试运行正常?,设计步骤(2),嵌入式系统开发的流程图,No,No,2.2 编写设计任务书 1)如果用户已提供详细的任务说明书,这一步可 以省略。 2)通常需要设计人员与用户协商,重新编写。要明确所需达到的功能、相应的指标以及测试、 验收方法等。,设计步骤(2),用户需求分析,编写任务说明书,方案设计,硬件电路制作,软件程序编制,资料总结,软硬件联调,性能测试合格?,维护和改进,现场试运行正常?,设计步骤(3),嵌入式系统开发的流程图,No,No,2.3 方案设计 1)根据任务书的要求,考虑限制条件,初步提出 几种可行的方案; 2)对方案进行初步论证,如理论分析、计算,或 部分电路的模拟实验;选择一种进行实施; 3)微处理器的选择是最关键的一步,需要考虑的 方面:处理能
4、力、开发环境、芯片的价格和货 源、设计者的熟悉程度等;,设计步骤(3),2.3 方案设计 4)功能分配 把目标功能进行划分,部分让硬件完成,其余 部分用软件来完成,并尽可能用软件代替硬件。 5)设计方案的表达 可用文字、结构示意图、数据表格等形式来描 述硬件和软件两个方面的内容,按功能分层、 逐步细化的方式进行表达,力求系统而详尽。 ( 方案设计是知识含量最高的环节。依赖于 设计者的知识积累程度和技术水平的高低),设计步骤(3),用户需求分析,编写任务说明书,方案设计,硬件电路制作,软件程序编制,资料总结,软硬件联调,性能测试合格?,维护和改进,现场试运行正常?,设计步骤(4),嵌入式系统开发的流程图,No,No,2.4 硬件电路制作 1)绘制原理图:Protel99(),Orcard, Pads2000 2)绘制制版图:要已知元件的封装 3)线路板加工:目前外加工一般710天 4)元器件采购:本地电子市场、外地邮购 5)线路板焊接:需要掌握多种焊接方式 6)初步测试: 如电源电路、独立的模拟 电路等 (硬件制作与软件编程可同时进行),设计步骤(4),用户需求分析,编写任务说明书,方案
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