嵌入式系统3-嵌入式系统设计-系统级设计.pdf
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1、嵌入式系统设计嵌入式系统设计章节内容章节内容?软件工程方法?嵌入式系统常用硬件?嵌入式系统系统级设计方法?嵌入式系统软硬件协同设计方法?嵌入式系统需求分析?嵌入式系统概要设计?嵌入式系统详细设计?嵌入式系统编码?嵌入式系统测试?嵌入式系统实例系统级设计方法系统级设计方法OSIOSI 7 7层嵌入式模式层嵌入式模式Data LinkData LinkPhysicalPhysicalNetworkNetworkTransportTransportSessionSessionPresentationPresentationApplicationApplicationHardwareSoftwareH
2、ardware Abstraction Layer嵌入式系统硬件流程嵌入式系统硬件流程FeasibilityFeasibilityResearchResearchSpecifications(Functional,Block,Test)Specifications(Functional,Block,Test)PCB Design(DFT&DFM)&FabricationPCB Design(DFT&DFM)&FabricationASIC/FPGADesign(DFT)ASIC/FPGADesign(DFT)SoftwareDesign(DFT)SoftwareDesign(DFT)PCB T
3、estingPCB TestingASIC/FPGA TestingASIC/FPGA TestingSoftware TestingSoftware TestingSystem TestingSystem TestingAssumption:Designing Hardware From ScratchPCBPCB设计流程设计流程SchematicSchematicBill of MaterialsBill of MaterialsNetlistNetlistBoard Outline DwgBoard Outline DwgMech DefsMech DefsElec DefsElec D
4、efsCreate OutlineImport ComponentsImport NetsDefine Routing Rules Create OutlineImport ComponentsImport NetsDefine Routing Rules Place ComponentsPlace ComponentsPlace ReviewPlace ReviewCritical RoutingCritical RoutingRouting ReviewRouting ReviewComplete RoutingComplete RoutingRouting ReviewRouting R
5、eviewBoard MarkingsBoard MarkingsDesign VerificationDesign VerificationFinal ApprovalFinal ApprovalDesign DeliveryDesign DeliveryNote:DFT&DFMTo Be IncludedSpecifications(Functional,Block,Test)Specifications(Functional,Block,Test)FeasibilityFeasibilityASIC/FPGAASIC/FPGA设计流程设计流程Note:DFT&DFMTo Be Inclu
6、dedFeasibilityFeasibilitySpecifications(Functional,Block,Test)Specifications(Functional,Block,Test)HDL RTL CodeHDL RTL CodeHDL RTL Test benchHDL RTL Test benchSimulationSimulationSynthesisSynthesisClock Tree InsertionClock Tree InsertionPlace and RoutePlace and RouteLayoutLayoutPost Layout Simulatio
7、nPost Layout SimulationTape-Out to FabTape-Out to FabSi Sample TestingSi Sample TestingFull ProductionFull Production嵌入式系统设计过程嵌入式系统设计过程ConceptConceptSpecificationSpecificationHW/SWHW/SWPartitioningPartitioningHardware ComponentsHardware ComponentsSoftware ComponentsSoftware ComponentsEstimation Esti
8、mation-ExplorationExplorationHardwareHardwareSoftwareSoftwareDesignDesign(Synthesis,Layout,(Synthesis,Layout,)DesignDesign(Compilation,(Compilation,)Validation and Evaluation(area,power,performance,Validation and Evaluation(area,power,performance,)以前的设计方法(框图)以前的设计方法(框图)说明说明?需求分析,看看用户需要解决哪些问题?选择处理器和相
9、应的硬件?硬件的设计(包括,原理图和PCB)?系统调试?系统的硬件是不是没有问题?调试软件,处理器的初始化,中断,外设等都需要?自己编程序控制。基于嵌入式平台的开发方法基于嵌入式平台的开发方法设计过程中发生修改的代价设计过程中发生修改的代价嵌入式系统设计内容嵌入式系统设计内容?计算机设计Computer design?系统级设计System-level design?生命周期Life-cycle?商业模型Business model?设计原则Design culture生命周期生命周期?部件成本可以在优化系统生命周期费用时确定下来?采用通用零部件可以降低系统成本?系统验证对于安全性要求高的系统
10、,如果嵌入式系统中发生任何变化,都需要重新验证通过提高设计水平避免重复验证的成本计算机设计计算机设计?实时性,反应性?小尺寸,轻重量?安全性和可靠性?苛刻环境适应性?低成本计算机设计计算机设计?实时性:硬实时软实时固定实时?响应性:任务的并发任务调度分解:将系统分解为多个小部分,这些子系统通过某些机制相互通信计算机设计计算机设计?安全性和可靠性嵌入式系统的错误可能带来严重的人员受伤或财产损失解决方法:硬件冗余以及分布式冗余算法缺点:由于冗余带来的成本未必能够被市场接受计算机设计计算机设计?苛刻环境的适应性某些环境无法预测或控制:温度,湿度,光线,电力供应,水,火,重力等等?低价格价格是嵌入式系
11、统中非常重要的一个考虑因素价格因系统的规模而定系统级设计系统级设计?产品功能嵌入式系统的成功建立在功能之上而不是采用何种CPU或某种硬件通过不同的软件提供不同的功能?系统安全性和可靠性任何嵌入式系统都必须考虑安全性和可靠性硬件级别:通过硬件冗余来保护系统软件级别:软件试图或者纠正某个软件错误或者最小化软件错误带来的影响,同时继续运行。系统级设计系统级设计?物理系统的控制嵌入式系统之间通常支持内部互联或外部控制机械特性A/D 转换信号流电源管理生命周期生命周期嵌入式系统生命周期嵌入式系统生命周期Deployment软件生命周期软件生命周期Final TestSystem TestUnit Tes
12、tCodeLow Level DesignHigh Level DesignArchitectureRequirementsWhere the Performance Problems OriginateWhere the Performance Problems Become Visible软件生命周期的实时性软件生命周期的实时性DeploymentFinal TestSystem TestUnit TestCodeLow Level DesignHigh Level DesignArchitectureRequirementsSelect Architecture Known to Sup
13、port Real-TimeIdentify Performance RequirementsSeparate Performance Requirements Among Elements Identify Synchronization MechanismsCheck Locks Named&Coded Correctly Watch for Anomalies Under LoadAnalysis&SimulationEnsure Correct Synchronization嵌入式系统生命周期嵌入式系统生命周期?售后支持和维修任何的修改都将影响到以后的维护嵌入式系统都必须能够在很短时间
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