第二章嵌入式系统基本设计方法

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1、第二章嵌入式系统基本设计方法1第二章嵌入式系统基本设计方法本章的主要内容2.1嵌入式系统设计概述2.2嵌入式系统软硬件协同设计概述2.3需求分析和概要设计2.4详细设计2.5实现阶段2.6测试阶段22.1.1嵌入式系统设计的内容嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。嵌入式系统的设计技术主要包括:硬件设计技术软件设计技术32.1.1嵌入式系统设计的内容1.硬件设计的技术包括:芯片级设计技术和电路板级设计技术芯片级设计技术：核心是编译/综合、库/IP、测试/验证。编译/综合技术使设计者用抽象的方式描述所需的功能，并自动分

2、析和插入实现细节。库/IP技术将预先设计好的低抽象级实现用于高级。测试/验证技术确保每级功能正确，减少各级之间反复设计的成本。电路板级设计技术：完成电路板的规划，电路设计，在印制板上布局，布线，最终构成系统。42.1.1嵌入式系统设计的内容2.软件设计技术：软件语言软件语言经历了从低级语言（机器语言、汇编语言）到高级语言（如结构化设计语言、面向对象设计语言）的发展历程，推动其发展的是汇编技术、分析技术、编译/解释技术等诸多相关技术。52.1.2嵌入式系统设计的技术背景IT技术的发展推动嵌入式系统设计方法的演变，这些技术包括：1.微电子技术：大规模集成电路：微电子技术的发展，带来

3、大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，生产出了大批量的低成本、高可靠性和高精度的微电子结构模块器件可编程：在此基础上发展起来的器件可编程思想和微处理（器）技术可以用软件来改变和实现硬件的功能，实现了微处理器和各种可编程大规模集成专用电路、半定制器件的大量应用。62.高性能的EDA（电子设计自动化）综合开发工具：高性能的EDA综合开发工具为复杂的嵌入式系统设计提供了易于学习和方便使用的集成开发环境2.1.2嵌入式系统设计的技术背景72.1.2嵌入式系统设计的技术背景3.硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage)硬件描述语言的发展为复杂电子系统

4、设计提供了建立各种硬件模型的工作语言。84.EOS技术：软件技术的进步，特别是嵌入式操作系统EOS(EmbeddedOperationSystem)的推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台。92.1.2嵌入式系统设计的技术背景名词解释：IP（IntellectualPropertyCore，知识产权核）是一种预先设计好的甚至已经过验证的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。该模块有行为（behavior）、结构（structure）和物理（physical）3级不同程度的设计，对应有主要描述功能行为的“软IP内核(softIPcore)”、完成结构描

5、述的“固IP内核(firmIPcore)”和基于物理描述并经过工艺验证的“硬IP内核(hardIPcore)”3个层次。102.1.3嵌入式系统设计方法的分类嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次1.以CAD软件和ICE（InCircuitEmulator）为主要工具的设计方法这是过去直至现在我国单片机应用系统设计人员一直沿用的方法，其步骤是先抽象后具体。11抽象设计主要是根据嵌入式应用系统要实现的功能要求，对系统功能细化，分成若干功能模块，画出系统功能框图，再对功能模块进行硬件和软件功能实现的划分。12具体设计具体设计:包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要是根据性能参数要求对各

6、功能模块所需要使用的元器件进行选择和组合。软件设计主要包括任务分析、资源分配、模块划分、流程设计和细化、编码调试等。132.1.3嵌入式系统设计方法的分类嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次2.以EDA工具软件和EOS为开发平台的设计方法随着微电子工艺技术的发展，各种通用的可编程半定制逻辑器件应运而生。硬件设计人员从过去选择和使用标准通用集成电路器件，逐步转向自己设计和制作部分专用的集成电路器件，而这些技术是由各种EDA工具软件提供支持的。14EDA工具软件设计人员可以利用各种EDA工具和标准的复杂可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA等，设计和自制用户专用的大规模集

7、成电路。然后再通过自下而上的设计方法，把用半定制器件设计自制的集成电路、可编程外围器件、所选择的ASIC与嵌入式微处理器或微控制器在印制板上布局、布线构成系统。152.1.3嵌入式系统设计方法的分类嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次3.以IP内核库为设计基础，采用软硬件协同设计技术的设计方法20世纪90年代后，进一步开始了从“集成电路”级设计不断转向“集成系统”级设计。目前已进入片上系统SOC（SystemonaChip）设计阶段。16SOC单片系统设计要从整个系统性能要求出发，把微处理器