文档介绍：本讲提要
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嵌入式系统设计方法概述
工程机械监控器设计实例
基于物联网的感知图书馆设计实例
灵动窗设计实例
嵌入式系统的软/硬件框架
嵌入式系统设计步骤
系统需求分析:确定设计任务和设计目标,并提炼出设计规格说明书,作为正式设计指导和验收的标准。系统的需求一般分功能性需求和非功能性需求两方面。功能性需求是系统的基本功能,如输入输出信号、操作方式等;非功能需求包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。
体系结构设计:描述系统如何实现所述的功能和非功能需求,包括对硬件、软件和执行装置的功能划分以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。
硬件/软件协同设计:基于体系结构,对系统的软件、硬件进行详细设计。为了缩短产品开发周期,设计往往是并行的。应该说,嵌入式系统设计的工作大部分都集中在软件设计上,采用面向对象技术、软件组件技术、模块化设计是现代软件工程经常采用的方法。
系统集成:把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起,进行调试,发现并改进单元设计过程中的错误。
系统测试:对设计好的系统进行测试,看其是否满足规格说明书中给定的功能要求。
软硬件设计的内容
硬件设计:确定嵌入式处理器型号、外围接口及外部设备,绘制相应的硬件系统的电原理图和印制板图。
软件设计:采用面向对象技术、软件组件技术、模块化设计编写程序。
执行装置的设计:选择合适的执行装置,配置相应的驱动器以及传感器、放大器、信号变换电路等,并考虑与嵌入式系统硬件的连接方法。
软硬件协同设计(1/2)
传统的嵌入式系统设计方法将软件与硬件分成两个独立的部分。这种方法只能改善硬件/软件各自的性能,而不可能对系统做出较好的性能综合优化。
但从理论上说,每一个应用系统都存在一个适合于该系统的硬件、软件功能的最佳组合,如何从应用系统需求出发,依据一定的指导原则和分配算法对硬件/软件功能进行分析及合理的划分,从而使系统的整体性能、运行时间、能量耗损、存储能量达到最佳状态。
软硬件协同设计(2/2)
软硬件协同的嵌入式系统设计方法首先用独立于硬件和软件的功能性规格方法对系统进行描述,其作用是对硬件/软件统一表示,便于功能的划分和综合。
以此为基础,从系统功能要求和限制条件出发,对硬件/软件的功能模块进行分配。
对划分结果进行评估,如果评估结果不满足要求,说明划分方案选择不合理,需要重新划分硬件/软件模块。
系统集成和测试
测试过程:
单元测试
系统的集成测试
测试方法:
黑盒测试
白盒测试
嵌入式开发工具与开发环境
工程机械
体系结构可靠设计
环境分析成本计算
芯片选择设计
接口调试
…
关键技术
主要系统
平地机
环境可靠性实验
装载机
搅拌机
挖掘机
…
软件选择开发
…
摊铺机
压路机
工程机械监控器的需求