電子系統(tǒng)設(shè)計課件：第1講 電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論

1、電子系統(tǒng)設(shè)計教 學(xué) 要 求在理解電子系統(tǒng)的一般化設(shè)計方法與步驟的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)高層設(shè)計理念為指導(dǎo)，深入理解與掌握各種具體電子系統(tǒng)的設(shè)計方法與步驟，并能與時俱進(jìn)地將新器件和新工藝運(yùn)用到設(shè)計中去。學(xué)會根據(jù)任務(wù)選擇合適的EDA工具以及設(shè)計流程進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計。能夠完成一些中等難度與規(guī)模的電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級與子系統(tǒng)級的設(shè)計。 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1.1 電子系統(tǒng)概念系統(tǒng)的定義 系統(tǒng)

2、是由兩個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)。一個系統(tǒng)又可能是另一個更大的系統(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、采集或處理電信號及信息的客觀實體稱之為電子系統(tǒng)。 通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)、電子測量系統(tǒng)、自動控制系統(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)計的概念設(shè)計的價值設(shè)計的種類 概念級設(shè)計 功能級設(shè)計 技術(shù)級設(shè)計 改進(jìn)型再設(shè)計1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計改進(jìn)型再設(shè)計的價值 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)計的三要素 人才

3、 工具 庫設(shè)計人員需具有的素質(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)計方法1 德國倡導(dǎo)的設(shè)計方法學(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，用計算機(jī)構(gòu)造多種方案，評價選出最優(yōu)方案。1.3 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)2 美國倡導(dǎo)的創(chuàng)造性設(shè)計學(xué) 在知識、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。 傳統(tǒng)設(shè)計方法：經(jīng)驗、類比的設(shè)計方法，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、 社會性 面向社會、面向市場為指導(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 四、最優(yōu)化、動態(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

5、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(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

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)級子系統(tǒng)級部件級元件級基于芯片的電子系統(tǒng)設(shè)計流程電子系統(tǒng)設(shè)計題目舉例子系統(tǒng)級硬件設(shè)計方案控制器實現(xiàn)的技術(shù)方案MCU + MSIC(TTL)+ 軟件設(shè)計方案(系統(tǒng)控制流程)1.5 電子系統(tǒng)設(shè)計步驟調(diào)查研究方案論證單元設(shè)計組裝調(diào)測總結(jié)報告一、調(diào)查研究 根據(jù)設(shè)計任務(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)何種改動或電路參數(shù)需要哪些設(shè)計計算，電路性

7、能即可達(dá)到指標(biāo)要求，從而對課題的可行性做出判斷。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)系上市延遲銷售頂峰銷售頂峰調(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(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)級子系統(tǒng)級部件級元件級行為級結(jié)構(gòu)級物理級用戶

8、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) 模擬技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：通常所使用的器件量較小缺點(diǎn)：對器件的依賴性較大 調(diào)試較困難 與計算機(jī)配合不如數(shù)字技術(shù)方便數(shù)字技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：對器件的依賴性較小 調(diào)試較容易 與計算機(jī)配合方便 LSI與可編程器件的使用軟件實現(xiàn)方法： 單片機(jī)（計算機(jī)） DSP（數(shù)字信號處理 ） 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賽格 、淘寶 合理布局 電磁兼容問題方便調(diào)測 留有測試點(diǎn)分段裝調(diào) 自底向上法邏輯模擬測試設(shè)計 測試系統(tǒng)，計量原理四、組裝調(diào)測五、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)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)計工作及設(shè)計報告評分表 項 目 內(nèi) 容 滿 分 評 分 備 注方案設(shè)計與 方 案 比 較 4論 證 正 確 性 6 優(yōu) 良 程 度 4理