嵌入式控制系统及应用3樊卫华

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1、AUTOMATIONDEPARTMENTOFNUST嵌入式控制系统及应用樊卫华南京理工大学自动化学院课堂讲授内容1嵌入式系统概述2ARM微处理器基础3嵌入式系统开发基础4嵌入式系统接口技术5嵌入式控制系统及其应用3嵌入式系统开发基础3.1嵌入式系统的设计要求3.2嵌入式系统的设计流程3.3嵌入式系统硬件设计基础3.4嵌入式系统的软件设计基础33.1嵌入式系统的设计要求功能实用，便于升级并发处理，及时响应造型自然，结构紧凑接口方便，操作容易稳定可靠，维护简便功耗管理，降低成本43.2嵌入式系统的设计

2、流程系统定义系统研发阶段维护5第1阶段：系统定义阶段主要工作任务：对产品需求加以分析、细化，并抽象出需要完成的功能列表，明确定义所要完成的任务。•理解用户的需•确定设计的任•确定是否存在求，明确系统务与目标，并行之有效的方设计的总目标。用功能性需求法，解决本项和非功能性需目中可能遭遇求加以描述。的问题。确定系统研需求分析可行性研究发的总目标6第2阶段系统开发阶段系统总体设计系统开发阶段是工作的重系统详细设计点，主要任务是实现系统定义阶段所规划的需求，系统集成做出满足系统设计指标要软硬件协同调试求的

3、产品。测试通过？系统开发阶段大致工作流程发布产品第2阶段系统开发阶段系统概要设计（系统总体设计）任务：确定系统的总体构架，从功能上对硬件和软件进行划分，确定核心器件与开发平台等事宜。系统设计规范描述体系结构库系统设计设计库约束成本库设计方案8第2阶段：系统开发阶段系统概要设计（系统总体设计）主要工作包括：总体构架设计；软硬件划分；处理器选型；软件平台的选择；软件组件的选择；开发环境与调试工具的选择；9第2阶段系统开发阶段系统总体设计硬件设计软件设计软硬硬件概要设计件软件设计文档接原理图设计口

4、算法流程设计设仿真验证计代码实现PCB绘制第2阶段系统开发阶段硬件概要设计确定硬件功能模块的划分、描述以及各模块之间的接口描述、定义等；电池及其管理模块FlashGPIO键盘PIOSDRAMAD触摸屏处理SD接口I2CTFT显示屏器USB接口USBI2S音频I/O第2阶段系统开发阶段软件概要设计确定软件的解决方案，划分功能模块、确定模块之间的接口、数据结构等；应用软件模块视频编系统初音频解USB模图形界解码模始化模码模块块面模块块块第3阶段：维护阶段根据用户的反馈信息，完善软硬件的设计，更新

5、产品；产品维护是一个长期的过程，有些商品的维护一直持续到该产品推出市场；产品维护将导致生产成本的增加，与产品的设计、测试有较大的关系，也直接关系企业形象。133.3嵌入式控制系统硬件设计基础原理图设计流程143.3嵌入式控制系统硬件设计基础原理图设计规范1.详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求；2.根据功能和性能需求制定总体设计方案;3.对CPU进行选型：1.性价比高；2.容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多；3.可扩展性好；4.针

6、对已经选定的CPU芯片，选择一个比较接近的成功参考设计（开发板）进行验证153.3嵌入式控制系统硬件设计基础原理图设计规范5.根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则：1.普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的，尽量少使用冷偏芯片，减少风险；2.高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本；3.采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件；4.持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件；5.可替代原则：尽量

7、选择pintopin兼容种类比较多的元器件；6.向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件；7.资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚；163.3嵌入式控制系统硬件设计基础原理图设计规范6.硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则：1.数字电源和模拟电源分割；2.数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可直接接机壳地，机壳必须接大地；3.保证系统各模块资源不能冲突；4.阅读系统中所有芯片的手册，确定未用输入管脚是否需要做外部处理，若需要一定要做相应处理，否则可能引起芯片内部振荡，导致芯片不能正常

8、工作；5.在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发方便，或以小的硬件设计难度来换取更方便、可靠、高效的软件设计；6.功耗问题，产品散热问题。1718193.3嵌入式控制系统硬件设计基础PCB设计流程1.装载网表；2.规则设置：设置进行PCB绘制时需要遵循的规则，如元器件的放置范围和间距、线宽、过孔尺寸、板层定义以及其它高级规则；3.元器件布局；布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起数字器件和模拟器件要分开，尽量远离去耦电