嵌入式系统设计过程(精)
(完整)一个典型的嵌入式系统设计和实现
关键字：嵌入式系统设计ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展,嵌入式技术应用范围的急剧扩大.本文介绍了一种基于ARM和FPGA,从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus）MVB??B嵌入式系统的设计和实现。
系统设计和实现通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下:1.确定嵌入式系统的需求；2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统,开发平台以及软硬件的分割和总体系统集成；3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发;4.软硬件的联调和集成；5.系统的测试。
一、步骤1：确定系统的需求：嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的,市场应用是嵌入式系统开发的导向和前提。
一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。
1、MVB总线简介列车通信网（Train Communication Network，简称TCN）是一个集整列列车内部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准（IEC－61375-1), 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB）和多功能车厢总线（MVB）。
TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。
多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。
附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络.在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点：拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式,吸取了ISO的标准。
支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。
简单的传感器和智能站共存于同一总线上。
数据类型：MVB总线支持三种数据类型:a.过程数据：过程变量表示列车的状态，如速度、电机电流、操作员的命令。
嵌入式系统的设计流程与步骤
嵌入式系统的设计流程与步骤嵌入式系统是指集成了计算机硬件与软件的特定功能系统，广泛应用于各种领域，如家电、汽车、医疗设备等。
设计一种高效、稳定、可靠的嵌入式系统是复杂而关键的任务。
本文将介绍嵌入式系统设计的流程与步骤。
1.需求分析在设计任何系统之前，首先需要进行需求分析。
嵌入式系统设计亦不例外。
需求分析的目的是确定系统需要完成的功能和性能要求。
这一步骤需要与客户或最终用户沟通，明确系统的目标和用户的需求。
通过详细了解用户的要求，设计团队可以为系统确定关键特性并制定开发计划。
2.系统架构设计系统架构设计是嵌入式系统设计的重要一步。
在这一阶段，设计团队将确定系统应包含的模块、子系统及其间的交互方式。
系统架构设计需要考虑到硬件与软件的集成、数据流和处理逻辑等因素。
同时，设计团队还需考虑到系统的可扩展性和可维护性，以便将来对系统的升级和维护工作。
3.硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计的核心环节之一。
在硬件设计阶段，设计团队将确定系统所需的主要部件和器件。
这些部件和器件的选择要考虑到系统性能要求、功耗、成本等因素。
设计团队还需要绘制硬件电路图和进行仿真测试，以确保硬件设计的正确性和稳定性。
4.软件设计软件设计是嵌入式系统设计的另一重要环节。
在软件设计阶段，设计团队将根据系统需求和硬件设计结果，编写嵌入式软件。
这个过程包括系统功能的编程、实时任务的调度和优化，以及与硬件进行交互的驱动程序的编写。
软件设计的目标是实现系统功能并保持系统的高效性和可靠性。
5.系统集成与调试在完成硬件和软件设计之后，设计团队需要进行系统集成与调试工作。
这个过程包括将硬件和软件集成到一个完整的系统中，并进行调试和测试。
集成工作涉及到硬件和软件的连接、接口的测试、系统的功能验证等。
通过集成与调试工作，设计团队可以确保系统的各个部分协调工作，并符合之前制定的需求和设计指标。
6.验证与验证最后，设计团队需要对设计的嵌入式系统进行验证与验证工作。
简述嵌入式系统的开发流程
简述嵌入式系统的开发流程一、前言嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中的计算机系统。
嵌入式系统的开发流程是指从需求分析开始，到设计、实现、测试、维护和升级等各个阶段的过程。
本文将从需求分析、设计、实现、测试和维护等方面详细介绍嵌入式系统的开发流程。
二、需求分析在嵌入式系统开发流程中，需求分析是至关重要的一步。
在这个阶段，需要明确产品的功能和性能要求，并确定硬件和软件资源的限制条件。
具体步骤如下：1.收集用户需求：通过与用户交流，了解用户对产品功能和性能的要求。
2.制定产品规格书：根据用户需求，制定产品规格书，明确产品功能和性能要求，并确定硬件和软件资源限制条件。
3.确定硬件平台：根据产品规格书，选择合适的硬件平台，并确定硬件资源配置。
4.确定软件平台：根据产品规格书，选择合适的软件平台，并确定软件资源配置。
5.编写需求文档：根据以上步骤编写需求文档，为后续设计提供参考依据。
三、设计在嵌入式系统开发流程中，设计是指根据需求文档，确定系统的结构和模块划分，以及编写程序代码。
具体步骤如下：1.系统结构设计：根据需求文档，确定系统的结构和模块划分，并确定各个模块之间的接口。
2.编写程序代码：根据系统结构设计，编写程序代码，并完成各个模块之间的接口。
3.硬件电路设计：根据需求文档和系统结构设计，完成硬件电路设计，并进行原理图绘制、PCB布线等工作。
4.软件算法设计：根据需求文档和系统结构设计，完成软件算法设计，并进行程序编写、调试等工作。
5.集成测试：将硬件电路和软件程序进行集成测试，验证整个系统的功能和性能是否符合要求。
四、实现在嵌入式系统开发流程中，实现是指将设计好的硬件和软件部分组装起来，并进行调试、烧录等工作。
具体步骤如下：1.组装硬件部分：将完成的硬件电路板组装起来，并连接各种传感器、执行器等外围设备。
2.烧录程序代码：将编写好的程序代码烧录到MCU芯片中。
3.调试硬件电路：通过示波器、逻辑分析仪等工具，对硬件电路进行调试。
嵌入式设计流程
嵌入式设计流程
嵌入式设计流程是指进行嵌入式系统设计和开发时需要遵循的一系列步骤和流程。
下面是一个典型的嵌入式设计流程：
1. 需求分析：首先，需要对嵌入式系统的功能和需求进行明确和分析。
这包括确定系统的输入、输出、数据处理和通信等方面的要求，以及用户的需求和系统限制。
2. 系统设计：根据需求分析的结果，进行系统设计。
这包括确定系统的整体结构、处理器选型、存储器选型、通信接口、电源管理等方面的设计。
3. 硬件设计：在系统设计的基础上，进行硬件设计。
这包括电路图设计、PCB 布局、元器件选型、电磁兼容等方面的设计。
4. 软件设计：在系统设计的基础上，进行软件设计。
这包括操作系统选型、编程语言选型、算法设计、程序结构和功能设计等方面的设计。
5. 驱动程序开发：在软件设计的基础上，进行驱动程序开发。
这包括对硬件进行初始化、中断处理、数据传输等方面的编程。
6. 功能程序开发：在软件设计的基础上，进行功能程序开发。
这包括对系统功能进行编程实现，例如数据处理、界面显示等。
7. 调试和测试：在驱动程序和功能程序开发的基础上，进行调试和测试。
这包括单元测试、集成测试、系统测试等方面的测试，以及调试和优化工作。
8. 发布和部署：在调试和测试通过后，进行发布和部署。
这包括生成生产文件、烧录程序到芯片、装配和验收等方面的操作。
以上是一个典型的嵌入式设计流程，不同的项目和开发团队可能会有不同的流程和细节，具体的流程需要根据实际情况进行调整和优化。
简述嵌入式系统的开发流程
嵌入式系统的开发流程介绍嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，使用在各种电子设备和控制系统中。
它们通常是实时的、可靠的，并且经常在资源受限的环境中运行。
开发嵌入式系统需要经过一系列的步骤和流程。
本文将详细介绍嵌入式系统的开发流程。
第一阶段：需求分析在嵌入式系统的开发流程中，第一步是进行需求分析。
在这个阶段，开发团队与客户合作，收集对嵌入式系统的需求和期望。
需求分析的目标是明确系统的功能和性能需求，以及其他非功能性要求，如可靠性、安全性和可维护性。
需求分析的步骤包括：1.收集需求：与客户或用户沟通，了解系统的功能、性能和其他方面的需求。
2.分析需求：对收集到的需求进行分析和整理，确保理解客户的需求。
3.协商和确认需求：与客户讨论需求，解决可能的问题和冲突，并确保需求的准确性和完整性。
第二阶段：系统设计在需求分析阶段完成后，下一步是进行系统设计。
系统设计是指定义系统的软件和硬件架构，并确定系统的组件和模块之间的接口和交互。
系统设计的步骤包括：1.架构设计：定义系统的软件和硬件组件的结构和关系，确定系统的整体框架。
2.模块设计：将系统划分为多个模块，定义每个模块的功能和接口。
3.数据结构和算法设计：设计系统中使用的数据结构和算法，以满足系统的功能和性能需求。
4.接口设计：定义模块之间的接口和通信方式，确保模块可以正常协同工作。
5.数据库设计：如果系统使用数据库，设计数据库模式和表结构。
第三阶段：软件开发在系统设计阶段完成后，开始进行软件开发。
在嵌入式系统中，软件开发通常占据了大部分时间和工作量。
软件开发的步骤包括：1.编写代码：根据系统设计阶段定义的模块和接口规范，编写系统的各个模块的代码。
2.单元测试：对每个模块进行单元测试，确保模块的功能和接口的正确性。
3.集成测试：将不同的模块组合在一起进行综合测试，确保模块的正常协同工作。
4.系统测试：对整个系统进行全面测试，验证系统的功能和性能是否满足需求。
第四阶段：硬件开发除了软件开发，嵌入式系统的开发还涉及到硬件开发。
简述嵌入式系统的设计步骤
简述嵌入式系统的设计步骤嵌入式系统是指以计算机技术为基础，嵌入到特定硬件设备或系统中，用于控制、监测或执行特定功能的系统。
嵌入式系统设计是一个复杂而精细的过程，需要经过一系列的步骤来完成。
本文将简述嵌入式系统的设计步骤。
1. 确定系统需求在设计嵌入式系统之前，首先需要明确系统的需求。
这包括确定系统的功能、性能、功耗、接口等方面的要求。
需求分析阶段需要与客户或用户进行充分的沟通和讨论，确保对系统需求有清晰的理解。
2. 进行系统架构设计系统架构设计是嵌入式系统设计的关键步骤之一。
在这个阶段，设计人员需要根据系统需求，确定系统的整体结构和模块划分。
这包括确定主控芯片、外设模块、通信接口等的选择和连接方式，以及系统的软件架构等。
3. 进行硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计的核心部分。
在这个阶段，设计人员需要根据系统需求和系统架构设计，进行电路图设计、PCB设计等工作。
硬件设计需要考虑电路的功能、稳定性、可靠性、成本等因素，并进行相应的布局和布线。
4. 进行软件设计软件设计是嵌入式系统设计的另一个关键部分。
在这个阶段，设计人员需要根据系统需求和系统架构设计，进行软件模块划分、算法设计、代码编写等工作。
软件设计需要考虑系统的实时性、稳定性、可靠性等因素，并进行相应的调试和优化。
5. 进行系统集成与测试在完成硬件设计和软件设计后，需要进行系统的集成和测试。
这包括将硬件和软件进行组装、连接和调试，确保系统的各个模块之间能够正常工作，并满足系统需求。
同时，还需要进行系统的功能测试、性能测试、稳定性测试等，确保系统能够稳定可靠地运行。
6. 进行系统验证与验证在系统集成和测试完成后，需要对系统进行验证和验证。
系统验证是指验证系统是否满足设计需求，即是否能够正常工作并满足用户的功能要求。
系统验证需要进行全面的测试和验证，包括功能验证、性能验证、兼容性验证等。
系统验证是对系统进行全面评估和确认的过程，确保系统的性能和质量。
嵌入式系统的开发流程与步骤详解
嵌入式系统的开发流程与步骤详解嵌入式系统是一种特殊的计算系统，它被嵌入到各种电子设备中，以实现特定的功能。
嵌入式系统的开发流程与步骤是指设计、开发和测试嵌入式系统所需的一系列过程。
本文将详细介绍嵌入式系统开发的流程和步骤。
1. 需求分析嵌入式系统的开发首先需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。
这包括与客户沟通，了解他们的需求并将其转化为具体的系统要求。
需求分析阶段的工作包括定义系统功能、性能、接口等方面的要求，并进行需求验证和确认。
2. 架构设计在需求分析的基础上，进行嵌入式系统的架构设计。
架构设计决定了系统的整体结构和组成部分，包括硬件和软件的划分。
在架构设计阶段，需要考虑系统的可扩展性、可靠性、安全性等因素，并确定适合的硬件平台、操作系统和开发工具。
3. 硬件设计硬件设计是嵌入式系统开发的重要环节。
根据系统需求和架构设计，设计电路图和PCB板。
硬件设计的过程中，需要考虑电路的稳定性、功耗、信号完整性等方面的问题，并进行相应的仿真和调试。
4. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的核心步骤。
根据系统需求和架构设计，编写相应的软件代码。
软件开发包括嵌入式系统的驱动程序开发、应用程序开发和操作系统的移植与定制等方面的工作。
在软件开发过程中，需要进行单元测试和综合测试，确保软件的正确性和稳定性。
5. 系统集成系统集成是将硬件和软件组合成完整嵌入式系统的过程。
此阶段包括将硬件连接、软件加载和调试嵌入式系统的各个组成部分。
在系统集成过程中，需要进行各种测试，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等，以确保系统的正常运行。
6. 验证与验证验证和验证是嵌入式系统开发的最后阶段。
验证是指对系统是否满足规定的需求进行验证，包括功能验证、性能验证和接口验证等。
验证过程中，需要进行各种测试，包括单元测试、集成测试、系统测试等。
验证的目标是确保系统的功能和性能达到预期的要求。
验证后，进行验证，即对整个系统进行评估，并与需求进行比较，以确保系统满足客户的期望。
简述嵌入式系统设计过程
简述嵌入式系统设计过程嵌入式系统是指集成在其他系统或设备中的计算机系统，用于控制、监测或执行特定功能。
嵌入式系统设计过程包括需求分析、系统架构设计、硬件设计、软件设计、测试和验证等阶段。
首先，需求分析是嵌入式系统设计的第一步。
在这个阶段，设计团队与客户或系统的最终用户进行交流，了解系统的目标和需求。
设计团队需要确切地了解系统的功能、性能和接口要求，以便为系统定义明确的需求。
接下来是系统架构设计阶段。
在这个阶段，设计团队根据需求分析的结果和系统的特定要求，确定系统的总体架构。
这包括确定硬件平台、软件平台以及元件之间的关系和通信方式等。
设计团队需要考虑到系统的可扩展性、可维护性以及与其他系统的集成等因素。
硬件设计是嵌入式系统设计的一个重要环节。
在这个阶段，设计团队根据系统架构设计的要求，选择合适的处理器、存储器、传感器和其他电子元件。
然后进行电路设计和电路板布局，确保系统的稳定性和可靠性。
在硬件设计过程中，还要进行功耗优化和EMC（电磁兼容）设计等。
软件设计是嵌入式系统设计过程的另一个关键阶段。
在这个阶段，设计团队开发系统的软件部分，编写驱动程序、操作系统、中间件和应用程序等。
软件的设计要符合系统的功能和性能需求，同时要考虑系统的可靠性、响应时间和功耗等因素。
设计团队还需进行系统的集成和测试。
在集成阶段，设计团队将硬件和软件组件集成到一起，并进行调试和验证。
这包括硬件和软件之间的接口测试、系统的功能测试和性能测试等。
设计团队也需要进行系统的安全性和可靠性测试，以确保系统能够按照设计要求正常运行。
最后是系统的验证和验证。
在这个阶段，设计团队与客户或系统最终用户进行合作，对系统进行验证和验证。
这包括对系统的功能、性能和可靠性进行评估，以确保系统满足用户需求并在实际应用中正常运行。
在整个嵌入式系统设计过程中，设计团队需要密切合作，并按照设计阶段的顺序进行工作。
设计团队还需要持续进行沟通和交流，以保证系统的设计与最终用户的需求一致。
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(1) 名称
这一项十分简单，但却十分有用。给该项 工程取一个名字不仅在和别人讨论这个工程 时更加方便，也可以使设计的目的更加明确。
(2) 目的
这一项可以是简单的一到两行的关于系统 将要满足的需求的描述，如果你不能用一两 句话来描述你所设计的系统的主要特性的话， 说明你还不是十分了解它。
它应该让用户了解系统是如何使用的，以及用户 如何和它进行交互。
通常，设备的非功能模型可以让用户了解系统的 特性，比如系统的尺寸和重量。
3. 简单的需求表格
对一个大系统进行需求分析是一项复杂 而费时的工作，但是，取得相对少量的格 式清晰、简单的信息是理解系统需求的一 个好的开始。
表1-2展示了一个需求表格的样本，这个 表格在某项工程的开始时填写。在考虑系 统基本特征时可以将这个表格作为检查表。
系统内部的详细构造要在开发系统的体系 结构时才能展现出来，这一阶段以大的构件 为单位给出了系统的结构。
一旦知道了需要的构件，就可以设计这些 构件，包括软件模块和任何所需要的专用硬 件模块。在这些构件的基础上，可以构造出 所需要的完整的系统。
1．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，
(2) 价格
产品最终的成本或者销售价格也是一个主 要的考虑因素。产品的成本包含两个主要部 分：生产成本，包括购买构件以及组装它们 的花费；不可再生的工程成本(NRE)， 包括 人力成本以及设计系统的其他花费。
(3) 系统的尺寸和重量
最终产品的物理特性会因为使用的领域不 同而大不相同。一台控制装配线的工业控制 系统通常装配在一个标准尺寸的柜子里，它 对重量没有什么约束，但是手持设备对系统 的尺寸和重量就有很严格的限制。
(4) 功耗
对于那些靠电池来供电的系统以及其 他一些电器来说，电源是十分重要的， 电源问题在需求阶段以电池寿命的方式 提出。因为顾客通常不能够以瓦为单位 描述允许的功率。
Hale Waihona Puke 2. 确认需求确认这一系列的需求不仅需要理解什么是用户需 要的，而且需要理解他们是如何表达这些需求的。
精炼系统需求的好方法，至少是精炼用户界面部 分的方法是建立一个模型。这个模型可以使用已存 数据来模拟功能，并且可以在个人电脑或工作站上 运行。
(3) 输入和输出
这两项内容比较复杂，对系统的输入和输 出包含了大量细节：
① 数据类型：模拟电信号？数字数据？机械 输入？
② 数据特性：周期性到达的数据，比如数字 音频信号?或者是用户的输入?每个数据元素 多少位?
③ 输入／输出设备的类型：按键?模／数转 换器?视频显示器？
如输入输出信号，操作方式等；非功能性需求 包括系统性能，成本，功耗，体积，重量
等因素。
2．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。
3．硬件/软件设计 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 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。 4．系统集成
1.3 嵌入式系统设计过程
本节，主要介绍嵌入式系统设计的 一般过程和嵌入式系统设计的主要步骤。
我们将采用自顶向下的方法，从对 系统最抽象的描述开始，一步一步地推 进到细节内容。
如图1-3所示， 首先从系统需求开始。
然后是规格说明，在这一步对想要的进行更加细致地 描述，但是规格说明只对系统如何工作(工作过程)进行 了描述，这些描述并不涉及它的组成。
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。
5．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。 针对系统的不同的复杂程度，目前有一些 常用的系统设计方法，如瀑布设计方法，自顶 向下设计的方法，自下向上的设计方法，螺旋 设计方法，逐步细化设计方法和并行设计方法 等，根据设计对象复杂程度的不同，可以灵活 的选择不同的系统设计方法。
1. 需求与规格说明
区分需求和规格说明是必要的，因为在客户关于 所需系统的描述和体系结构系统设计师所需的信息之 间存在极大的距离。
嵌入式系统的客户通常不是嵌入式系统的设计人 员，甚至也不是最终产品的设计人员，他们对嵌入式 系统的理解是建立在他们想象的与系统之间的交互的 基础上的，对系统可能有一些不切实际的期望，或者 是使用他们自己的话而不是专业术语来表达其需求。
系统内部的详细构造要在开发系统的体系结构时才能 展现出来，这一阶段以大的构件为单位给出了系统的 结构。
一旦知道了需要的构件，就可以设计这些构件，包括 软件模块和任何所需要的专用硬件模块。在这些构件 的基础上，可以构造出所需要的完整的系统。
如图1-3所示，首先从系统需求开始。然 后是规格说明，在这一步对想要的进行更加 细致地描述，但是规格说明只对系统如何工 作进行了描述，这些描述并不涉及它的组成。
将客户的描述转化为系统设计者的描述的结构化 方法就是从客户的需求中获取一组一致性的需求，然 后从中整理成正式的规格说明。
通常，需求包括功能部分和非功能部分。 当然，我们必须从中获取系统的基本功能， 但是，只有功能的描述是不够的。非功能需 求包括：
(1) 性能
系统的处理速度通常是该系统的实用性和 最终成本的主要决定因素。正如我们已经注 意到的，性能是软件性能度量(如执行一个用 户级函数的大致时间和必须完成的一个特定 操作的硬时限)的组合。
1.3.1 需求分析
显然，在设计一个系统之前，必须清楚在 设计什么。在设计的最初阶段，截取这些信 息，以此来设计系统的体系结构和构件。这 一阶段的任务通常通过两种过程来实现：
首先，从客户那里收集系统的非形式描述 （这叫做需求）；
然后，对需求进行提炼，得到系统的规格 说明，这些规格说明里包含了进行系统体系 结构设计所需要的足够信息。