電子工程系統(tǒng)分析與設(shè)計

電子工程系統(tǒng)分析與設(shè)計

－電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論為什么開設(shè)這門課程？程序員-》軟件設(shè)計師-》系統(tǒng)分析師程序員(Programmer)是從事程序開發(fā)、維護(hù)的專業(yè)人員。一般將程序員分為程序設(shè)計人員和程序編碼員(Coder)，但兩者的界限并不非常清楚，特別是在中國。軟件從業(yè)人員分為初級程序員、高級程序員、系統(tǒng)分析員和項目經(jīng)理四大類的分法為什么開設(shè)這門課程？軟件設(shè)計師：能根據(jù)軟件開發(fā)項目管理和軟件工程的要求，按照系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)格說明書進(jìn)行軟件設(shè)計，編寫程序設(shè)計規(guī)格說明書等相應(yīng)的文檔；組織和指導(dǎo)程序員編寫、調(diào)試程序，并對軟件進(jìn)行優(yōu)化和集成測試，開發(fā)出符合系統(tǒng)總體設(shè)計要求的高質(zhì)量軟件；具有工程師的實際工作能力和業(yè)務(wù)水平。為什么開設(shè)這門課程？系統(tǒng)分析師（systemanalyst）是對大型、復(fù)雜的信息系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)中，承擔(dān)分析、設(shè)計和領(lǐng)導(dǎo)實施的領(lǐng)軍人物。要做好與客戶之間的溝通，同時對客戶的需求要正確的理解，要選擇合適的開發(fā)技術(shù)，同時做好與客戶間溝通交流，學(xué)會說服對方。為什么開設(shè)這門課程？我們的教學(xué)體系中，相當(dāng)于程序員的教學(xué)內(nèi)容比較多少數(shù)學(xué)生參加競賽和課外活動掌握了一些相當(dāng)于軟件設(shè)計師的能力我們很少系統(tǒng)涉及到整個系統(tǒng)的設(shè)計方法和流程畢業(yè)設(shè)計曾經(jīng)是一個非常好的平臺，但是重視程度在下降什么是系統(tǒng)？由部件組成，能實現(xiàn)較復(fù)雜的功能（不是一個單一的電路，要有輸入、輸出和其他控制電路）（只能實現(xiàn)單一功能的通常不算系統(tǒng)）系統(tǒng)設(shè)計的方法自頂向下自底向上自頂向下與自底向上相結(jié)合何謂頂？何謂底？底——最基本的元器件，甚至是版圖頂——系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)自頂至底有：系統(tǒng)子系統(tǒng)部件（功能模塊）單元電路元器件版圖系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)功能模塊功能模塊功能模塊功能模塊單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路元器件版圖自頂向下自上而下法的優(yōu)點盡量運用概念（抽象）描述、分析設(shè)計對象，不過早地考慮具體的電路、元器件和工藝概念驅(qū)動法抓住主要矛盾，不糾纏在具體細(xì)節(jié)上，控制設(shè)計的復(fù)雜性系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)功能模塊功能模塊功能模塊功能模塊單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路元、器件版圖自底向上部件設(shè)計在先，設(shè)計系統(tǒng)時將受這些部件的限制，影響：

系統(tǒng)性易讀性可靠性可維護(hù)性自底向上的缺點自底向上的優(yōu)點在系統(tǒng)的組裝和調(diào)試過程中有效可利用前人的設(shè)計成果系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)功能模塊功能模塊功能模塊功能模塊單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路單元電路元、器件版圖以功能模塊為基礎(chǔ)的自上而下的設(shè)計方法自上而下法的要領(lǐng)從頂層到底層從概括到展開從粗略到精細(xì)系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級自頂向下自底向上正確性與完備性模塊化與結(jié)構(gòu)化問題不下放高層主導(dǎo)直觀性與清晰性自上而下法的原則原始技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級電子系統(tǒng)設(shè)計的步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告調(diào)查研究明確設(shè)計要求弄清設(shè)計方法了解設(shè)計關(guān)鍵做什么？

系統(tǒng)的功能輸入和輸出做到何種程度？性能技術(shù)指標(biāo)

注意分析每一個細(xì)節(jié)，盡量考慮得周到、完善調(diào)查研究明確設(shè)計要求弄清設(shè)計方法了解設(shè)計關(guān)鍵有那些可使用的設(shè)計方法相同產(chǎn)品同類產(chǎn)品同原理產(chǎn)品其他可借鑒的方法

比較各種方法的

先進(jìn)性性價比可行性

器材人才時間產(chǎn)品效益與開發(fā)時間的關(guān)系1.產(chǎn)品的復(fù)雜性加深.跟據(jù)Moore定律IC的復(fù)雜性大約每6年增加10倍；2.產(chǎn)品的上市時間與市場壽命減小,競爭加劇.延誤市場周期產(chǎn)品壽命上市下市贏利適時上市的贏利三角形延誤上市的贏利三角形時間產(chǎn)品市場窗口圖電子系統(tǒng)設(shè)計的步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告調(diào)查研究明確設(shè)計要求弄清設(shè)計方法了解設(shè)計關(guān)鍵決定指標(biāo)的關(guān)鍵難點工作量大（重點）

方案論證從頂層到底層從概括到展開從粗略到精細(xì)逐層細(xì)化Y圖系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級用戶需求變?yōu)榧夹g(shù)規(guī)范與功能描述實現(xiàn)給定規(guī)范與功能的子系統(tǒng)、部件或元件及其互聯(lián)方式用一定的材料與工藝實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級起點：系統(tǒng)級行為描述設(shè)計用戶需求

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證系統(tǒng)級行為描述設(shè)計系統(tǒng)的外部特性

主要功能輸入和輸出——

那些端口輸入（輸出）信號——特征來源（去向）對系統(tǒng)的要求初步方案面板圖系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級下一步：

系統(tǒng)級的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范與功能

子系統(tǒng)之間的組合方案論證系統(tǒng)的內(nèi)部特性——

基本原理基本框圖——

子系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的接口要求

基本控制流程系統(tǒng)級行為描述設(shè)計基本框圖基本流程圖系統(tǒng)的內(nèi)部特性——

基本原理基本框圖——

子系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的接口要求

基本控制流程系統(tǒng)級行為描述設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)用數(shù)字技術(shù)，還是模擬技術(shù)實現(xiàn)

？

模擬技術(shù)優(yōu)點：通常所使用的器件量較小缺點：對器件的依賴性較大調(diào)試較困難與計算機配合不如數(shù)字技術(shù)方便數(shù)字技術(shù)優(yōu)點：對器件的依賴性較小調(diào)試較容易與計算機配合方便

LSI與可編程器件的使用數(shù)字技術(shù)靠邏輯模擬電路靠經(jīng)驗?zāi)芩﹂_模擬電路嗎？不能！高頻小信號大功率主體為數(shù)字技術(shù)質(zhì)量靠模擬技術(shù)千萬不可忽略、放棄模擬技術(shù)軟件實現(xiàn)方法：單片機（計算機）

DSP（數(shù)字信號處理）嵌入式系統(tǒng)軟件離不開硬件支持系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級第三步：系統(tǒng)級的物理描述與設(shè)計組成系統(tǒng)的各抽象的子系統(tǒng)各具體的子系統(tǒng)（IP）提出具體的要求并轉(zhuǎn)入下一層設(shè)計方案論證IntellectureProperty知識產(chǎn)權(quán)系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級下一層：

子系統(tǒng)級行為描述設(shè)計對子系統(tǒng)的需求子系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級下一步：

子系統(tǒng)級的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范與功能功能模塊（部件）之間的組合方案論證第三步：子系統(tǒng)級的物理描述與設(shè)計組成子系統(tǒng)的各抽象的模塊選擇具體的功能模塊或?qū)δK提出具體的要求并轉(zhuǎn)入下一層設(shè)計方案論證沒有現(xiàn)成模塊可用的特殊模塊關(guān)鍵模塊、關(guān)鍵元件及相互接口以模塊為單位的詳細(xì)框圖下一層：

部件級行為描述設(shè)計對部件（模塊）的需求部件的技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證下一步：

部件級的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計部件設(shè)計規(guī)范與功能單元電路之間的組合方案論證第三步：部件級的物理描述與設(shè)計抽象的單元電路選用具體的單元電路方案論證電子系統(tǒng)設(shè)計的步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告單元電路設(shè)計盡量選用高性能、控制簡單、集成度高的、應(yīng)用廣泛的新產(chǎn)品（競賽例外）學(xué)會查手冊和網(wǎng)上查詢，懂得什么是關(guān)鍵指標(biāo)，如何選擇代用品會買東西——中州商場（火車站東廣場附近） 淘寶

電子系統(tǒng)設(shè)計的步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告組裝調(diào)測自底向上法系統(tǒng)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級合理布局

——電磁兼容問題方便調(diào)測

——留有測試點分段裝調(diào)

——自底向上法邏輯模擬測試設(shè)計

——測試系統(tǒng)，計量原理組裝調(diào)測電子系統(tǒng)設(shè)計的步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告總結(jié)報告重要性技術(shù)總結(jié)匯報交流生產(chǎn)文件評價依據(jù)總結(jié)報告內(nèi)容

設(shè)計思想設(shè)計過程設(shè)計結(jié)果改進(jìn)設(shè)想總結(jié)報告要求

概念準(zhǔn)確數(shù)據(jù)完整條理清晰突出創(chuàng)新①滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求。②電路簡單③電磁兼容性好④可靠性高⑤系統(tǒng)集成度高⑥調(diào)試簡單方便⑦生產(chǎn)工藝簡單⑧操作簡單方便⑨性能價格比高電子系統(tǒng)設(shè)計的基本原則電子系統(tǒng)概述電子系統(tǒng)的設(shè)計步驟電子系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟1.行為描述與設(shè)計描述系統(tǒng)的各項功能，常用單元的輸入輸出關(guān)系來表示移動電話的功能：通話功能、來電顯示、存儲、時鐘、網(wǎng)絡(luò)、聲控錄音、游戲、MP3等。性能指標(biāo)：接收/發(fā)射頻率、調(diào)制方式、待機時間、連續(xù)通話時間、電池電壓、尺寸重量電子系統(tǒng)的設(shè)計步驟2.結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議2）子系統(tǒng)、模塊級的設(shè)計功能框圖電路圖文字說明3）模擬仿真驗證3.物理描述與設(shè)計實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的具體形式、技術(shù)、工藝1）傳統(tǒng)的PCB電路板2）PLD邏輯器件3）VLSI版圖外形尺寸、材料散熱以模擬器件為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程

1.2

電子系統(tǒng)設(shè)計流程

以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程電子系統(tǒng)設(shè)計流程1.確定任務(wù)，完成總體設(shè)計2.硬件、軟件設(shè)計與調(diào)試3.系統(tǒng)總