嵌入式系统设计高级技术

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1、主要内容8.1引言8.2嵌入式系统可靠性设计8.3嵌入式系统安全性设计8.4嵌入式系统低功耗设计8.5嵌入式系统分析与优化7/23/202118.1引言嵌入式系统设计是一个复杂的问题计算机软硬件知识电路分析、电子技术、数字逻辑、计算机原理汇编/C/C++、操作系统、编译原理、软件工程专业领域知识MP3/MP4：MPEG3/MPEG4编解码算法手机：信号处理、通信工程嫦娥一号：卫星平台+探测设备工程经验积累发现问题、分析问题、解决问题注释：MPEG的全名为[MovingPicturesExpertsGroup]，中文译名是动态图像专家组。MPEG标准主要有以下五个，MPEG

2、-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。该专家组建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。及后，他们成功将声音和影像的记录脱离了传统的模拟方式，建立了ISO/IEC1172压缩编码标准，并制定出MPEG-格式，令视听传播方面进入了数码化时代。因此，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO(InternationalOrganizationforStandardization)所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。)MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以减

3、小时间冗余度，利用DCT技术以减小图象的空间冗余度，利用熵编码则在信息表示方面减小了统计冗余度。这几种技术的综合运用，大大增强了压缩性能。7/23/202128.2嵌入式系统可靠性设计1概述2元器件的可靠性3电磁兼容性设计4软件可靠性设计5系统级的可靠性设计6故障检测技术7/23/202131概述嵌入式系统通常被应用到恶劣的工作环境中高/低温、高湿、强烈震动、电磁干扰是投入实用化的一个必然设计要求基本思想构造一个正常的工作环境容错、补救措施可靠性的定义产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力7/23/202141概述（续）可靠性的性能指标可靠度是产品在规定条件下和

4、规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为R失效率（故障率）是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率，一般记为λ平均无故障间隔时间MTBF平均修复时间MTTR7/23/202152元器件的可靠性常用电子元器件的选择电阻器的选择与使用电容器的选择与使用电感器的选择与使用半导体分立器件的选择与使用数字集成电路的选择与使用模拟集成电路的选择与使用7/23/202162元器件的可靠性（续）系统设计中电子元器件可靠性措施元器件的选择元器件的老化元器件的筛选降额使用容差与漂移设计（鲁棒设计Robust）人为因素7/23/202173电磁兼容性设计电磁兼容性EMC

5、——ElectroMagneticCompatibility是指电子产品能在规定的电磁环境中正常工作，并不对该环境中其他产品产生过量的电磁干扰（EMI）抗外界的干扰——要求产品对外界的电磁干扰具有一定的承受能力对外界的干扰——要求产品在正常运行过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度7/23/202183电磁兼容性设计（续）电源电路的抗干扰措施电源中的干扰来源电源中的抗干扰措施设计抗干扰性能好的电路数字电路部分模拟电路部分克服信号传输过程中的干扰减少串（差）模干扰减少共模干扰注释：电压电流的变化通过导线传输时有二种形态,我们将此称做"共模"和"差模".设备

6、的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号.但在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线".干扰电压和电流分为两种:一种是两根导线分别做为往返线路传输;另一种是两根导线做去路,地线做返回路传输.前者叫"差模",后者叫"共模".。对差分放大器，两路输入的干扰信号，如果是大小不相等，或方向不相同，即为差模干扰信号。通常我们使用的电器是两线的，一根火线（L），一根零线（N），零线认为是三相电的中线，同时还有一根接地线叫做地线，零线与火线之间的干扰叫做差模干扰，火线与地线之间的干扰叫做共模干扰。地与零

7、线之间认为是没有电压的，或者可以认为是零线没有电压，不能驱动电器，因此认为零线与地线之间没有干扰。差模干扰就是线与线之间的干扰，如电源相线与中线之间的干扰。对三相电路而言，相线与相线之间的干扰也是差模干扰。差模干扰有时也称为常模干扰、横模干扰、或对称干扰。这是载流体之间的干扰。通常，线路上，干扰电压的差模分量和共模分量同时存在，而且由于线路阻抗的不平衡，两种分量在传输中会互相转化。7/23/202193电磁兼容性设计（续）接地信号地——模拟地、数字地、功率地安全地——机壳地滤波、去耦及屏蔽滤波、去耦（阻止从一电路交换或反馈能量