電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件：第1講 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論

1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)教 學(xué) 要 求在理解電子系統(tǒng)的一般化設(shè)計(jì)方法與步驟的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)高層設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo)，深入理解與掌握各種具體電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟，并能與時(shí)俱進(jìn)地將新器件和新工藝運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去。學(xué)會(huì)根據(jù)任務(wù)選擇合適的EDA工具以及設(shè)計(jì)流程進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。能夠完成一些中等難度與規(guī)模的電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)與子系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)。 當(dāng)今電子產(chǎn)品的兩大特點(diǎn):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(shí)間與市場(chǎng)壽命減小,競(jìng)爭(zhēng)加劇.延誤市場(chǎng)周期產(chǎn)品壽命上市下市贏利適時(shí)上市的贏利三角形延誤上市的贏利三角形時(shí)間產(chǎn) 品 市 場(chǎng) 窗 口 圖1.1 電子系統(tǒng)概念系統(tǒng)的定義 系統(tǒng)

2、是由兩個(gè)以上各不相同且互相聯(lián)系、互相制約的單元組成的、在給定環(huán)境下能夠完成一定功能的綜合體。這里所說的單元，可以是元件、部件或子系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)又可能是另一個(gè)更大的系統(tǒng)的子系統(tǒng)電子系統(tǒng)的定義通常將由電子元器件或部件組成的能夠產(chǎn)生、傳輸、采集或處理電信號(hào)及信息的客觀實(shí)體稱之為電子系統(tǒng)。 通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電子測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等等。這些應(yīng)用系統(tǒng)在功能與結(jié)構(gòu)上具有高度的綜合性、層次性和復(fù)雜性。電子設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)的價(jià)值設(shè)計(jì)的種類 概念級(jí)設(shè)計(jì) 功能級(jí)設(shè)計(jì) 技術(shù)級(jí)設(shè)計(jì) 改進(jìn)型再設(shè)計(jì)1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)型再設(shè)計(jì)的價(jià)值 工程問題的病態(tài)性特征 工程問題的多解性特征電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三要素 人才

3、 工具 庫設(shè)計(jì)人員需具有的素質(zhì) 處理病態(tài)問題的能力 發(fā)現(xiàn)缺陷 應(yīng)用某種設(shè)計(jì)策略的能力 技術(shù)能力 發(fā)散思維、并行思維 創(chuàng)造性 文字手段和非文字手段表達(dá)技術(shù)思想一、系統(tǒng)性邏輯的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1 德國(guó)倡導(dǎo)的設(shè)計(jì)方法學(xué) 用從抽象到具體的發(fā)散思維方法 以“功能原理結(jié)構(gòu)”框架為模型的橫向變異和縱向綜合，用計(jì)算機(jī)構(gòu)造多種方案，評(píng)價(jià)選出最優(yōu)方案。1.3 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)2 美國(guó)倡導(dǎo)的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)學(xué) 在知識(shí)、手段和方法不充分的情況下，運(yùn)用創(chuàng)造技法，充分發(fā)揮想象，進(jìn)行辨證思維，形成新的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：經(jīng)驗(yàn)、類比的設(shè)計(jì)方法，用收斂性的思維方法，過早進(jìn)入具體方案，功能原理分析不充分，不強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，難獲得

4、最優(yōu)方案。 二、 社會(huì)性 面向社會(huì)、面向市場(chǎng)為指導(dǎo)思想三、創(chuàng)造性 強(qiáng)調(diào)發(fā)散思維 多種可行的創(chuàng)新方案 集體與合作 探索創(chuàng)新工藝試驗(yàn) 四、最優(yōu)化、動(dòng)態(tài)化 不斷尋求最佳方案五、人性化、智能化 1.4 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法自頂向下自底向上自頂向下與自底向上相結(jié)合頂系統(tǒng)的功能底最基本的元器件，甚至是版圖系統(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(diǎn)盡量運(yùn)用概念（抽象）描述、分析設(shè)計(jì)對(duì)象，不過早地考慮具體的電路、元器件和工藝概念驅(qū)動(dòng)法

5、抓住主要矛盾，不糾纏在具體細(xì)節(jié)上，控制設(shè)計(jì)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(jì)在先，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)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(diǎn)自底向上的優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(jì)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(jí)子系統(tǒng)級(jí)部件級(jí)元件級(jí)自頂

6、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(jí)子系統(tǒng)級(jí)部件級(jí)元件級(jí)基于芯片的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目舉例子系統(tǒng)級(jí)硬件設(shè)計(jì)方案控制器實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案MCU + MSIC(TTL)+ 軟件設(shè)計(jì)方案(系統(tǒng)控制流程)1.5 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計(jì)組裝調(diào)測(cè)總結(jié)報(bào)告一、調(diào)查研究 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的物理意義，從全局思考，做好充分的調(diào)查研究，弄清系統(tǒng)所要求的功能、性能指標(biāo)以及目前該領(lǐng)域中類似系統(tǒng)所達(dá)到的水平，有沒有能完成技術(shù)指標(biāo)所要求的類似電路可供借鑒。如果有這樣的電路，則要考慮需經(jīng)何種改動(dòng)或電路參數(shù)需要哪些設(shè)計(jì)計(jì)算，電路性

7、能即可達(dá)到指標(biāo)要求，從而對(duì)課題的可行性做出判斷。調(diào)查研究明確設(shè)計(jì)要求弄清設(shè)計(jì)方法了解設(shè)計(jì)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(gè)細(xì)節(jié)，盡量考慮得周到、完善調(diào)查研究明確設(shè)計(jì)要求弄清設(shè)計(jì)方法了解設(shè)計(jì)關(guān)鍵有那些可使用的設(shè)計(jì)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(jià)比 可行性 器材人才時(shí)間產(chǎn)品效益與開發(fā)時(shí)間的關(guān)系上市延遲銷售頂峰銷售頂峰調(diào)查研究明確設(shè)計(jì)要求弄清設(shè)計(jì)方法了解設(shè)計(jì)關(guān)鍵 決定指標(biāo)的關(guān)鍵 難點(diǎn) 工作量大（重點(diǎn)） 二、方案論證從頂層到底層 從概括到展開 從粗略到精細(xì) Y圖系統(tǒng)級(jí)子系統(tǒng)級(jí)部件級(jí)元件級(jí)行為級(jí)結(jié)構(gòu)級(jí)物理級(jí)用戶

8、需求變?yōu)榧夹g(shù)規(guī)范與功能描述實(shí)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 模擬技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：通常所使用的器件量較小缺點(diǎn)：對(duì)器件的依賴性較大 調(diào)試較困難 與計(jì)算機(jī)配合不如數(shù)字技術(shù)方便數(shù)字技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)器件的依賴性較小 調(diào)試較容易 與計(jì)算機(jī)配合方便 LSI與可編程器件的使用軟件實(shí)現(xiàn)方法： 單片機(jī)（計(jì)算機(jī)） DSP（數(shù)字信號(hào)處理 ） 嵌入式系統(tǒng)軟件離不開硬件支持三、單元電路設(shè)計(jì)盡量選用高性能、控制簡(jiǎn)單、集成度高的、應(yīng)用廣泛的新產(chǎn)品（競(jìng)賽例外）學(xué)會(huì)查手冊(cè)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(huì)買東西賽格 、淘寶 合理布局 電磁兼容問題方便調(diào)測(cè) 留有測(cè)試點(diǎn)分段裝調(diào) 自底向上法邏輯模擬測(cè)試設(shè)計(jì) 測(cè)試系統(tǒng)，計(jì)量原理四、組裝調(diào)測(cè)五、總結(jié)報(bào)告重要性 技術(shù)總結(jié)、匯報(bào)交流、生產(chǎn)文件、 評(píng)價(jià)依據(jù)內(nèi)容設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果、改進(jìn)設(shè)想要求概念準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)完整、條理清晰、突出創(chuàng)新 設(shè)計(jì)工作及設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分表 項(xiàng) 目 內(nèi) 容 滿 分 評(píng) 分 備 注方案設(shè)計(jì)與 方 案 比 較 4論 證 正 確 性 6 優(yōu) 良 程 度 4理