嵌入式系统的传统设计方法
嵌入式系统的设计及实现方法
嵌入式系统的设计及实现方法嵌入式系统是指直接嵌入产品内部，在特定场合下，为产品提供必要的功能的电子系统。
嵌入式系统已成为现代科技的一个重要组成部分，在汽车、空调、电视、冰箱等众多产品中都得以广泛应用。
本文重点讨论嵌入式系统的设计及实现方法。
一、嵌入式系统的设计思路嵌入式系统的设计需要遵循以下几个基本思路：1、功能可靠性嵌入式系统是直接嵌入产品中，产品的稳定性和质量关系到用户的信任和使用寿命。
因此，嵌入式系统的设计应将产品的功能上限和下限掌握好，降低可能发生的异常事故。
2、底层硬件匹配嵌入式系统的设计需要选择正确的芯片和硬件，确保整个系统的稳定性。
硬件的选择应考虑使用场合、使用周期及系统运行速度等多方面因素，保证系统不易出现瓶颈。
3、软件功能丰富嵌入式系统的软件功能应与产品整体需求相匹配。
软件应可以定制，适合市场不断变化和用户需求增加的情况。
要保证软件的可扩展性和可调整性，确保系统在更新机制、用户交互和数据传输方面的灵活应变。
4、可靠性与安全性嵌入式系统应具有很高的可靠性和安全性。
系统的可靠性涉及多方面因素，要确保系统的重要信息不会丢失或泄露。
在硬件、软件开发时都应实现尽可能严格的测试，确保系统在最恶劣的情况下仍能运行稳定。
二、嵌入式系统设计的实现嵌入式系统设计实现包括硬件和软件两个方面。
1、硬件实现硬件设计通常包括原理图设计、PCB设计、焊接以及电路验证测试等环节。
硬件设计要考虑到元器件的可靠性、生产成本、产品的实际使用条件等问题。
硬件设计要根据不同的使用情况、使用场合等因素进行分区，将所有部分组合在一起运作。
2、软件实现软件实现有相对成熟的软件模板。
在实现时，可以使用一些现有的嵌入式系统相应的实现工具：例如，MCUBoot、u-boot 等，这些工具可以通过一些跟板子匹配的配置文件就可以实现相应的功能，并完成整个编译操作。
在软件设计阶段，同时考虑到实际产品的应用场景，充分考虑系统的性能、稳定性以及可扩展性等问题。
关于嵌入式系统设计方法的分析
传 统 的嵌 入 式 系 统 设 计 方 法 如 图 ２
所示 。
为 了 避 免 上 述 问 题 ．一 种 新 的 开 发
程 师 和 软 件 工 程 师 按 照 拟 定 的设 计 流 程
何从 应 用 系 统 需 求 出发 ，依 据 一 定 的 指
嵌 入 式 系 统 被 定 义 为 ：以 应 用 计 算 机 为 中心 ， 以计 算 机 技 术 为 基 础 ， 硬 件 软 可 裁 减适 应 对 功 能 、 靠 性 、 本 、 积 、 可 成 体 功 耗严 格 要求 的 专 用计 算 机 系 统 。 嵌 入
不 可 能 对 系 统 做 出较 好 的 性 能 综 合 优 化 。２ ０世 纪 图 １ 瀑 布 式 开 发 过 程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
显 然 这 种 设 计 方 法 对 于 具体 的应 用
系 统 而 言 ，容 易 获 得满 足综 合性 能 指 标
９ 年 代 初 ． 外 Ｏ 国
有 些 学 者 提 出 “ 种 传 统 的 设 这 计 方 法 ． 只是 早
方 式 应 运 而 生 一 软 件 、硬 件 协 同 设 计 方 法 。 个 典 型 的 硬 件 、 件协 同设 计 过 程 一 软 如 图３所 示 。 首先 ．应 用 独 立 于 任 何 硬 件 和 软 件 的 功 能 性 规 格 方 法 对 系统 进 行 描 述 ， 然
传 统 的嵌 入式 系 统 开 发 采 用 的是 软 件开 发 与 硬件 开发 分 离 的 方 式 。虽 然 也
的最佳解决方案。
第十一章-嵌入式系统设计与应用—基于ARM...和Linux(第2版)-王剑-清华大学出版社
1. HTTP协议 HTTP（超文本传输协议）协议是Web服务器与浏览器通信的协议， HTTP协议规定了发送和处理请求的标准方式，规定了浏览器和服 务器之间传输的消息格式及各种控制信息，从而定义了所有Web通 信的基本框架。
一个完整的HTTP事务由以 下4个阶段组成： （1）客户与服务器建立 TCP连接； （2）客户向服务器发送请 求；
除此之外，硬件选择要考虑的因素主要还包括： 首先是需要考虑的是生产规模 其次是需要考虑开发的市场目标 最后只要可能，尽量选择使用普通的硬件。
嵌入式软件的开发主要采用的是“宿主机-目标机”的 交叉开发模式。常见的软件开发步骤如下所示： （1）配置开发环境及BSP开发。选择合适的开发工具， 针对嵌入式的硬件环境对操作系统进行设置剪裁，另 外增加BSP支持。 （2）编写用户程序和简单仿真调试。建立交叉编译开 发环境，开发用户用户程序，将其下载到目标板上调 试，应用程序开发完毕后，和文件系统一起次年改成 文件系统的镜像文件，然后通过仿真工具对系统进行 仿真和调试。 （3）系统的下载和脱机运行。当仿真完成后，评价系 统功能，如果达到开发目标，则可把最终形成的文件 下载并运行。
（3）如果请求被接受，则 由服务器发送应答，在应
答中包括状态码和所要的 文件（一般是HTML文档）； （4）客户与服务器关闭连 接。
2. CGI原理 CGI（通用网关接口）规定了Web服务器调用其他可执行程序 （CGI程序）的接口协议标准。Web服务器通过调用CGI程序实现 和Web浏览器的交互，也就是CGI程序接受Web浏览器发送给Web 服务器的信息并进行处理，然后将响应结果再回送给Web服务器及 Web浏览器。CGI程序一般完成Web网页中表单(Form)数据的处理、 数据库查询和实现与传统应用系统的集成等工作。
嵌入式系统的特点与设计方法
嵌入式系统的特点与设计方法嵌入式系统（Embedded System）是指嵌入在其他设备中的计算机系统，它通过使用微处理器或微控制器来控制、监视和执行特定功能。
与通用计算机系统不同，嵌入式系统的设计方法和特点更为独特和特殊。
本文将具体探讨嵌入式系统的特点与设计方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际项目中。
嵌入式系统的特点：1. 特定功能：嵌入式系统通常被设计用于执行特定的任务或功能，例如家电设备中的控制模块、汽车中的引擎控制系统等。
因此，嵌入式系统的设计需要充分了解和满足这些特定功能的需求。
2. 系统封闭性：嵌入式系统通常是封闭的，即它们不需要与其他外部系统进行通信。
因此，嵌入式系统设计时需要考虑其独立性和稳定性，以确保其功能的正常运行和有效性。
3. 资源受限：嵌入式系统在计算能力、存储容量和能源供应方面往往受到限制。
因此，设计者需要充分考虑资源的有效利用和优化，以最大程度地满足系统功能的需求。
4. 可靠性要求高：很多嵌入式系统被用于控制关键任务或环境，如医疗设备、航空航天系统等。
这些系统对可靠性的要求非常高，设计上需要考虑系统的容错性、稳定性和自动恢复能力。
嵌入式系统的设计方法：1. 确定需求：首先，设计者需要明确系统的需求和功能。
这包括系统要实现的功能、性能指标、接口需求等。
通过充分了解和明确需求，可以为后续的设计提供明确的目标和方向。
2. 系统架构设计：在系统架构设计阶段，设计者需要确定系统的组织结构、主要模块和模块间的关系。
这意味着要确定主控制器、传感器、执行器等组件的位置和交互方式。
此外，还需要确定适当的电源管理和通信接口。
3. 硬件设计：硬件设计是嵌入式系统设计中的关键环节。
设计者需要选取合适的处理器或控制器，并根据需求选择合适的外部器件。
此外，还需要进行电路设计、布局和散热等方面的考虑。
4. 软件设计：在软件设计阶段，设计者需要根据系统需求和硬件特性来编写软件代码。
这包括系统的控制算法、状态机设计、任务调度等。
3 嵌入式系统的设计方法
3、逐一测试各功能模块的性能
4、整机联调
测试：
用于验证设计的产品是否满足应用的需求
1、功能与性能测试 2、可靠性测试（温度、湿度、振动、冲击、运输 等情况） 3、容错测试 4、长时间、极端情况
文档编制：
非常重要的一环，不可忽视
1、设计报告 2、测试报告 3、产品说明书 4、用户手册 5、维修与安装手册 6、其他
基于ARM处理器的应用系统设计
1、系统设计概述
2、单元电路设计
3、存储器系统设计
4、通过JTAG访问外设
系统设计概述
S3C2410A处理器详解
S3C2410A在包含ARM920T核的同时，增加了丰富的外围资源，如下图所示。 主要片内外围模块包括： 1个LCD控制器，支持STN和TFT液晶显示屏； 外部存储器管理（SDRAM控制器和芯片选择逻辑）； 3个通道的UART； 4个通道的DMA，支持存储器和I/O口之间的传输，以猝发模式提高传输率； 4个具有PWM功能的16位定时/计数器和1个16位内部定时器，支持外部时 钟源； 8通道的10位ADC，最高速率可达500kB/s，10位分辨率； 触摸屏接口； IIS总线接口； 2个USB主机接口，1个USB设备接口； 2个SPI接口； SD卡接口和MMC卡接口； 16位看门狗定时器； 117位通用I/O口和24位外部中断源； 8通道10位AD控制器； 电源管理。
嵌入式系统开发过程
嵌入式软件的开发与传统的软件有许多共同点， 它继承了许多传统软件开发的开发习惯。但由于嵌入式 软件运行于特定的目标环境，与传统软件的开发又有着 很大的不同。
嵌入式系统的开发特点
嵌入式系统的传统设计方法
嵌入式系统的传统设计方法嵌入式系统的传统设计方法是一种应用广泛的设计方法，它在许多领域都得到了广泛的应用。
嵌入式系统是一种嵌入在某个设备中的计算机系统，它通过与设备的硬件交互，实现对设备的控制和操作。
在嵌入式系统的传统设计方法中，设计师主要考虑系统的功能和性能，并通过分析和优化系统的各个模块来实现系统的最优化。
嵌入式系统的传统设计方法通常包括五个步骤：需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计和测试验证。
在需求分析阶段，设计师会了解客户的需求并确定系统的目标。
在此基础上，设计师会做出基本的系统结构和功能布局，以确保系统的性能和可靠性满足客户的要求。
在系统设计阶段，设计师会深入研究系统各个模块，并确定与硬件和软件相关的技术选型。
此外，设计师还会进行系统架构的分析和设计，以确保系统可以顺利地实现。
在硬件设计阶段，设计师会设计系统的电路板和周边电路。
这是系统中最复杂的部分，因为它需要结合硬件原理和电路设计来实现系统的核心功能。
在软件设计阶段，设计师会编写系统所需的软件程序。
这个步骤最核心的部分在于编写系统的控制程序和驱动程序，以确保系统可以正常工作。
最后，测试验证是嵌入式系统传统设计方法中至关重要的一部分。
在这个过程中，设计师会对系统进行全面的测试和验证，以确保系统的功能和性能得到保证。
总的来说，嵌入式系统的传统设计方法是一种经典的设计方法，它已经应用于许多行业和领域中，如家电、通讯、汽车、医疗等。
在设计嵌入式系统的过程中，设计师们需要注意以下几个方面：首先，设计师需要充分了解客户的需求，并确定系统的目标，以确保系统可以顺利实现；其次，设计师需要深入研究系统的各个模块，并确定与硬件和软件相关的技术选型；最后，设计师需要进行全面的测试和验证，以确保系统的功能和性能得到保证。
总之，嵌入式系统的传统设计方法对于实现系统的优化、调试和验证功不可没。
在未来，我们相信它仍将继续发挥其重要作用，为人类的生活带来前所未有的便利。
嵌入式系统设计师核心讲义概要
嵌入式系统基础知识1.1嵌入式系统的定义和组成一、嵌入式系统的定义1.IEEE定义2.国内定义二、嵌入式系统的发展概述1.嵌入式系统的发展历史2.嵌入式系统的发展趋势3.知识产权核三、嵌入式系统的组成1.概述2.硬件层3.中间层4.系统软件层5.应用软件层四、实时系统1.实时系统定义2.实时系统特点3.实时系统调度4.实时系统分类5.实时任务分类1.2 嵌入式微处理器体系结构一、冯诺依曼与哈佛结构1.冯诺依曼结构2.哈佛结构二、CISC与RISC1.复杂指令集计算机(CISC)2.精简指令集计算机(RISC)三、流水线技术1.流水线的基本概念2.流水线技术的特点3.流水线结构的分类4.流水线处理机的主要指标四、信息存储的字节顺序1.大端和小端存储法2.可移植性问题3.通信中的存储顺序问题4.数据格式的存储顺序1.3 嵌入式系统的硬件基础一、组合逻辑电路基础1.组合逻辑电路概述2.真值表3.布尔代数4.门电路5.译码器6.数据选择器和数据分配器二、时序逻辑电路1.时钟信号2.触发器3.寄存器与移位器4.计数器三、总线电路及信号驱动1.总线2.三态门3.总线的负载能力4.单向和双向总线驱动器5.总线复用6.总线通信协议7.总线仲裁四、电平转换电路1.数字集成电路的分类2.常用数字集成电路逻辑电平接口技术五、可编程逻辑器件基础1.可编程逻辑器件（PLD）概述2.PLD的电路表示法3.可编程阵列逻辑器件PAL和可编程逻辑阵列PLA4.可编程通用阵列逻辑器件GAL5.门阵列GA6.可编程程序门阵列PGA1.4嵌入式系统中信息表示和运算基础一、进位计数制与转换1.二进制2.十六进制3.数制表示4.数制转换二、计算机中数的表示1.基本概念2.数的定点和浮点表示三、非数值数据编码1.非数值数据定义2.字符和字符串的表示方法3.汉字的表示方法4.统一代码5.语音编码四、差错控制编码1.引入2.基本原理3.差错控制码分类4.常用的差错控制编码1.5嵌入式系统的性能评价一、质量项目1.性能指标2.可靠性与安全性3.可维护性4.可用性5.功耗6.环境适应性7.通用性8.安全性9.保密性10.可扩展性11.其他指标二、评价方法1.测量法2.模型法三、评估嵌入式系统处理器的主要指标1.MIPS测试基准2.Dhrystone3.EEMBC嵌入式微处理器与接口知识2.1嵌入式微处理器的结构和类型一、嵌入式微处理器1.定义2.组成3.分类二、典型8位微处理器结构和特点1.8位微处理器2.8051微处理器三、典型16位微处理器结构和特点1.16位微处理器2.16位微处理器MC68HC912DG128A四、典型32位微处理器结构和特点1.ARM处理器2.MIPS系列3.PowerPC五、DSP处理器结构和特点1.数字信号处理器的特点2.典型的数字信号处理器3.DSP的发展方向六、多核处理器的结构和特点1.多核处理器概述2.典型多核处理器介绍2.2嵌入式系统的存储体系一、存储器系统概述1.存储器系统的层次结构2.高速缓存（cache）3.存储管理单元MMU二、嵌入式系统存储设备分类1.嵌入式系统的存储器2.存储器部件的分类3.存储器的组织和结构的描述三、ROM的种类和选型1.常见ROM的种类2.PROM、EPROM、E2PROM型ROM的各自典型特征和不同点四、Flash Memory的种类和选型1.Flash Memory的种类（NOR和NAND型）2.NOR和NAND型Flash Memory各自的典型特征和不同点五、RAM的种类和选型1.常见RAM的种类（SRAM、DRAM、DDRAM）2.SRAM、DRAM、DDRAM各自的典型特征和不同点六、外部存储器的种类和选型1.外存概述2.硬盘存储器的基本结构与分类3.光盘存储器4.标准存储卡（CF卡）5.安全数据卡（SD卡）2.3嵌入式系统输入输出设备一、嵌入式系统常用输入输出设备1.概述2.键盘、鼠标3.触摸屏4.显示器5.打印机6.图形图像摄影输入设备二、GPIO原理与结构1.原理2.结构三、AD接口的基本原理和结构1.概述2.AD转换方法3.AD转换的重要指标四、DA接口的基本原理和结构1.DA转换的工作原理2.DA转换的主要指标五、键盘接口基本原理与结构1.键盘的分类2.用ARM芯片实现键盘接口六、显示接口的基本原理与结构1.液晶显示器LCD显示接口原理与结构2.电致发光3.LCD种类4.LCD的设计方法5.其他显示接口原理与结构七、显示接口的基本原理与结构1.触摸屏原理2.电阻触摸屏的有关技术3.触摸屏的控制4.触摸屏与显示屏的配合八、音频接口基本原理与结构1.音频数据类型2.IIS音频接口总线2.4嵌入式系统总线接口一、串行接口基本原理与结构1.串行通信的概念2.串行数据传送模式3.RS232串行接口4.RS422串行接口5.RS485串行总线接口二、并行接口基本原理与结构1.并行接口的分类2.并行总线三、PCI总线1.概述2.特点3.32位PCI系统的引脚分类4.PCI总线进行读操作四、USB通用串行总线1.概念2.主要性能特点B系统描述4.物理接口B电压规范6.总线协议7.健壮性B接口工作原理五、SPI串行外围设备接口1.概念2.使用信号3.同外设进行连接以及原理4.工作模式六、IIC总线1.概念2.特点3.操作模式4.通用传输过程及格式5.工作原理七、PCMCIA接口1.内存卡的种类2.16位PCMCIA接口的规范与结构2.5嵌入式系统网络接口一、以太网接口基本原理与结构1.以太网基础知识2.嵌入式以太网接口的实现方法3.在嵌入式系统中主要处理的以太网协议4.网络编程接口二、CAN总线1.概念2.特点3.位时间的组成4.CAN总线的帧数据格式5.在嵌入式处理器上扩展CAN总线接口三、XDSL接口的基本原理和结构1.概念2.XDSL技术的分析3.各类XDSL的特点四、无线以太网基本原理与结构1.概念2.标准3.网络结构4.接口设计和调试五、蓝牙接口基本原理与结构1.蓝牙技术2.蓝牙技术的特点3.蓝牙接口的组成4.链路管理与控制5.蓝牙接口的主要应用六、1394接口基本原理与结构1.发展过程2.应用领域3.IEEE 1394的特点4.IEEE 1394的协议结构2.6嵌入式系统电源一、电源接口技术1.AC电源2.电池3.稳压器二、电源管理技术1.电源管理技术2.降低功耗的设计技术2.7电子电路设计基础一、电路设计1.电路设计原理2.电路设计方法（有效步骤）二、PCB电路设计1.PCB设计原理2.PCB设计方法（有效步骤）3.多层PCB设计的注意事项（布线的原则）4.PCB螯合剂中的可靠性知识三、电子设计1.电子设计原理四、电子电路测试1.电子电路测试原理与方法2.硬件抗干扰测试嵌入式系统软件及操作系统知识3.1嵌入式软件基础一、嵌入式软件概述1.嵌入式软件的定义2.嵌入式软件的特点二、嵌入式软件分类1.系统软件2.应用软件3.支撑软件三、嵌入式软件的体系结构1.无操作系统的情形2.有操作系统的情形四、设备驱动层1.板级支持包2.引导加载程序3.设备驱动程序五、嵌入式中间件1.定义2.基本思想3.分类3.2嵌入式操作系统概述一、嵌入式操作系统的概念1.概述2.功能3.特点4.组件二、嵌入式操作系统的分类1.按系统的类型分类2.按响应时间分类3.按软件结构分类三、常见的嵌入式操作系统1.Vxworks2.嵌入式linux3.Windows CE4.Uc/os-II5.Palm OS3.3任务管理一、单道程序技术和多道程序技术1.定义2.实例二、进程、线程和任务1.进程2.线程3.任务三、任务的实现1.任务的层次结构2.任务的创建与终止3.任务的状态4.任务控制块TCB5.任务切换6.任务队列四、任务调度1.任务调度概述2.先来先服务算法3.短作业优先算法4.时间片轮转算法5.优先级算法五、实时系统调度1.任务模型2.RMS算法（单调速率调度算法）3.EDF算法（最早期限优先调度算法）六、任务间的同步与互斥1.任务之间的关系2.任务互斥3.任务互斥的解决方案4.信号量5.任务同步6.死锁7.信号七、任务间通信1.概念2.分类3.共享内存4.消息传递5.管道3.4存储管理一、存储管理概述1.存储管理方式2.内存保护3.实时性要求二、存储管理方案的种类1.实模式方案2.保护模式方案三、分区存储管理1.概念2.固定分区存储管理3.可变分区存储管理4.分区存储管理实例四、地址映射1.地址映射概述2.静态地址映射3.动态地址映射五、页式存储管理1.基本原理2.数据结构3.内存的分配与回收4.地址映射5.页式存储管理方案的特点六、虚拟存储管理1.程序局部性原理2.虚拟页式存储管理3.页面置换算法4.工作集模型3.5设备管理一、设备管理基础1.概述2.访问硬件寄存器的方法二、IO控制方式1.程序循环检测方式2.中断驱动方式3.直接内存访问方式（DMA）三、IO软件1.中断处理程序2.设备驱动程序3.设备独立的IO软件4.用户空间的IO软件3.6文件系统一、嵌入式文件系统概述1.基本概念2.嵌入式文件系统同桌面文件系统的区别3.常见的嵌入式文件系统二、文件和目录1.文件的基本概念2.文件的使用3.目录三、文件系统的实现1.数据块2.文件的实现3.目录的实现4.空闲空间管理嵌入式软件程序设计4.1嵌入式软件开发概述一、嵌入式应用开发过程1.步骤2.与桌面系统开发的区别3.示例二、嵌入式软件开发的特点1.需要交叉编译工具2.通过仿真手段调试3.开发板是中间目标机4.可利用的资源有限5.需要与硬件打交道三、嵌入式软件开发的挑战1.软硬件协同设计2.嵌入式操作系统3.代码优化4.有限的IO功能4.2嵌入式程序设计语言一、概述二、程序设计语言概述1.低级语言与高级语言2.汇编程序、编译程序、解释程序3.程序设计语言的定义4.程序语言的发展概述5.嵌入式程序设计语言三、汇编语言1.基本原理2.ARM汇编语言四、面向过程的语言1.基本概念2.数据成分3.运算成分程序语言的运算成分4.控制成分五、面向对象的语言1.面向对象的基本概念2.面向对象的程序设计语言六、汇编、编译与解释程序的基本原理1.汇编程序基本原理2.编译程序基本原理3.解释程序基本原理4.3嵌入式软件开发环境一、要求二、宿主机、目标机1.宿主机2.目标机3.宿主机与目标机的连接三、嵌入式软件开发工具1.软件开发阶段2.编辑器3.编译器4.调试及调试工具5.软件工程工具四、集成开发环境1.IDE的发展2.Tornado3.WindowsCE应用程序开发工具4.Linux环境下的集成开发环境4.4嵌入式软件开发一、嵌入式平台选型1.嵌入式系统设计的阶段2.软硬件平台的选择二、软件设计1.软件设计的任务2.模块结构设计3.结构化软件设计方法4.面向对象软件设计方法三、嵌入式程序设计1.BootLoader设计2.设备驱动程序设计3.网络应用程序设计四、编码1.编码过程2.编码准则3.编码技术五、测试1.软件测试2.测试的任务3.测试的方法和分类4.嵌入式软件测试的步骤5.覆盖测试六、下载和运行1.TFTP2.编程器的固化4.5嵌入式软件移植一、概述1.嵌入式软件的特点2.可移植性和可重用性的考虑3.嵌入式应用软件的开发4.嵌入式软件的移植二、无操作系统的软件移植1.概述2.基于层次化的嵌入式应用软件的设计三、有操作系统的软件移植1.概述2.示例四、应用软件的移植1.应用软件实现涉及的两方面2.移植应用软件是需考虑的因素3.软件开发时需遵守的原则嵌入式系统开发与维护知识5.1系统开发过程及其项目管理一、概述二、系统开发生命周期各阶段的目标和任务的划分方法1.常用开发模型1.1边做边修改模型1.2瀑布模型1.3快速原型模型1.4增量模型1.5螺旋模型1.6演化模型2.需求分析3.设计3.1系统架构设计3.2硬件子系统设计3.3软件子系统设计4.系统集成与测试三、系统开发项目管理基础知识及常用的管理工具1.项目管理概述2.项目范围管理3.项目成本管理4.项目时间管理5.软件配置管理6.软件配置管理的解决方案四、系统开发工具与环境知识1.建模工具2.编程工具3.测试工具5.2系统分析基础知识一、系统分析的目的和任务1.需求工程的概念2.相关术语二、用户需求1.概念2.关于Ada编程环境的需求示例3.编辑软件设计模型的CASE需求文档的示例4.特别的用户需求示例三、系统需求1.概念2.替代自然语言描述的系统分析方法四、系统规格说明书的编写方法1.系统规格说明书2.书写用户需求应遵循的简单原则3.需求文档的可能用户以及使用文档的方式4.Heninger（1980）对软件需求文档提出的要求5.IEEE标准为需求文档提出的结构6.编写系统规格说明书应重点注意的内容5.3系统设计知识一、传统的设计方法1.瀑布模型的组成部分2.瀑布模型法的优缺点3.传统的嵌入式系统的设计4.软硬件协同设计二、实时系统分析与设计1.实时系统分析阶段的主要任务2.实时系统的开发方法三、软硬件协同设计方法1.软硬件协同设计在实际应用中的表现2.软硬件协同设计的流程3.软硬件协同设计的优点4.系统涉及到组成部分5.4系统实施基础一、系统架构设计1.系统架构设计在软件生命周期中的作用2.系统架构设计原则和概念二、系统详细设计1.系统详细设计在软件生命周期中的作用2.系统详细设计阶段用到的设计方法概述三、系统测试1.系统测试在软件生命周期中的作用2.系统测试类型3.系统测试的策略5.5系统维护知识一、系统运行管理1.运行管理制度2.日常运行管理内容3.系统软件及文档管理二、系统维护知识1.系统可维护性概念2.系统维护的内容及类型3.系统维护的管理和步骤三、系统评价知识1.系统评价的目的和任务2.系统评价的指标嵌入式系统设计6.1嵌入式系统设计的特点一、嵌入式系统设计的主要任务二、嵌入式系统的设计方法三、嵌入式系统的特点1.软硬件协调并行开发2.嵌入式系统通常是面向特定应用的系统3.实时嵌入式操作系统的多样性RTOS4.与台式机相比，可利用资源很少5.嵌入式系统设计需要交叉开发环境6.嵌入式系统的程序需要固化7.嵌入式系统的软件开发难度较大8.嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持9.其他方面6.2嵌入式系统的设计流程一、概述1.嵌入式系统的设计和开发要求2.嵌入式系统的设计和开发流程的阶段二、产品定义1.产品功能与产品性能2.产品定义三、嵌入式系统的软硬件划分1.性能原则2.性价比原则3.资源利用率原则四、嵌入式系统硬件设计1.概述2.嵌入式系统硬件的选择3.硬件功能模块划分4.硬件的可靠性五、嵌入式系统的软件设计1.嵌入式开发过程中的角色2.进行嵌入式系统软件设计时需要考虑的方面六、系统集成和测试1.系统集成过程中，可以分阶段运行测试程序2.嵌入式系统集成过程中的调试工具3.嵌入式系统的软件测试的方法6.3设计示例：嵌入式数控系统一、嵌入式系统采用的设计方法1.传统设计方法2.软硬件协同设计方法二、数控系统简介1.概述C系统构成三、需求分析1.功能要求2.非功能要求四、系统体系结构设计1.系统软硬件划分2.硬件系统划分3.系统软件功能划分五、硬件设计1.板级设计2.芯片级硬件设计六、软件设计1.软件接口设计2.系统软件模块划分七、系统集成与测试1.功能干涉测试2.压力测试3.容量测试4.性能测试5.安全测试6.容错测试。
基于可编程片上系统的嵌入式系统设计
基于可编程片上系统的嵌入式系统设计一、引言随着信息技术的迅猛发展，嵌入式系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
嵌入式系统作为硬件和软件相结合的集成系统，拥有自主性能和专用性能，可以广泛应用于消费电子，医疗，安防等领域。
在嵌入式系统设计中，可编程片上系统（FPGA）已成为一种常用的设计方法。
本文将介绍基于可编程片上系统的嵌入式系统设计方法和应用。
二、可编程片上系统可编程片上系统是一种基于FPGA技术的芯片，其可以被编程实现任何数字电路的功能。
FPGA的设计和实现过程是通过硬件描述语言进行的，比如VHDL和Verilog。
设计人员可以用硬件描述语言对电路功能进行描述，在FPGA中进行实现。
与ASIC不同，FPGA的设计过程相比而言还是比较容易的。
因此，FPGA广泛应用于嵌入式系统设计中。
三、基于可编程片上系统的嵌入式系统设计在嵌入式系统设计中，FPGA经常被用来实现数字信号处理和控制等高性能的电路。
可编程片上系统（FPGA）的设计过程包括系统级设计、硬件描述和实现。
最终的结果是将设计好的可编程片上系统制成一个集成电路。
在设计时可以选择一整套已有的IP核来满足要求，也可以通过硬件描述语言进行开发和实现。
在实现的过程中，需要进行功能仿真，电路综合，输出编程文件等一系列工作。
以一个LED闪烁的设计为例，该例子通过控制输出口达到LED闪烁的效果。
示例具体设计如下：1. 系统级设计设计一个简单控制模块，该模块需要控制FPGA的输出口。
2. 硬件描述使用Verilog描述一个简单的模块，通过端口功能将头文件与IP核库结合。
该模块能够控制输出端口，实现LED的闪烁。
module led_blink(input clk, // 时钟信号output reg led // 输出口);always @(posedge clk)led <= ~led; // LED闪烁endmodule3. 实现将硬件描述修改为逻辑网表，通过FPGA综合软件进行综合，将设计转换到制约文件，最后生成输出编程文件。
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嵌入式系统的传统设计方法
嵌入式系统的传统设计方法主要包括以下几个方面:
1. 分析系统需求：设计师需要明确嵌入式系统的功能和性能需求，包括功能需求、性能需求、安全需求等。
2. 设计硬件系统：设计师需要根据系统需求选择合适的硬件平台，设计硬件系统，包括芯片选择、电路板设计、传感器连接等。
3. 编写代码：设计师需要编写嵌入式系统的代码，包括操作系统内核、应用程序等。
4. 测试和调试：设计师需要对嵌入式系统进行测试和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。
传统的嵌入式系统设计方法需要一定的技术经验和专业知识，设计师需要掌握嵌入式系统的硬件和软件开发技能。
同时，设计师需要考虑到系统的功耗、面积、响应速度等性能指标，以确保系统能够满足用户的需求并且具有足够的可靠性。
随着嵌入式系统的不断发展，设计师还需要考虑到系统的可扩展性、可维护性、用户体验等方面的问题。
因此，传统的嵌入式系统设计方法需要不断地更新和改进，以适应不断变化的需求和技术。