電子工程系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

電子工程系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

－電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論為什么開(kāi)設(shè)這門(mén)課程？程序員-》軟件設(shè)計(jì)師-》系統(tǒng)分析師程序員(Programmer)是從事程序開(kāi)發(fā)、維護(hù)的專(zhuān)業(yè)人員。一般將程序員分為程序設(shè)計(jì)人員和程序編碼員(Coder)，但兩者的界限并不非常清楚，特別是在中國(guó)。軟件從業(yè)人員分為初級(jí)程序員、高級(jí)程序員、系統(tǒng)分析員和項(xiàng)目經(jīng)理四大類(lèi)的分法為什么開(kāi)設(shè)這門(mén)課程？軟件設(shè)計(jì)師：能根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理和軟件工程的要求，按照系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)等相應(yīng)的文檔；組織和指導(dǎo)程序員編寫(xiě)、調(diào)試程序，并對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化和集成測(cè)試，開(kāi)發(fā)出符合系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求的高質(zhì)量軟件；具有工程師的實(shí)際工作能力和業(yè)務(wù)水平。為什么開(kāi)設(shè)這門(mén)課程？系統(tǒng)分析師（systemanalyst）是對(duì)大型、復(fù)雜的信息系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)中，承擔(dān)分析、設(shè)計(jì)和領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施的領(lǐng)軍人物。要做好與客戶(hù)之間的溝通，同時(shí)對(duì)客戶(hù)的需求要正確的理解，要選擇合適的開(kāi)發(fā)技術(shù)，同時(shí)做好與客戶(hù)間溝通交流，學(xué)會(huì)說(shuō)服對(duì)方。為什么開(kāi)設(shè)這門(mén)課程？我們的教學(xué)體系中，相當(dāng)于程序員的教學(xué)內(nèi)容比較多少數(shù)學(xué)生參加競(jìng)賽和課外活動(dòng)掌握了一些相當(dāng)于軟件設(shè)計(jì)師的能力我們很少系統(tǒng)涉及到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和流程畢業(yè)設(shè)計(jì)曾經(jīng)是一個(gè)非常好的平臺(tái)，但是重視程度在下降什么是系統(tǒng)？由部件組成，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能（不是一個(gè)單一的電路，要有輸入、輸出和其他控制電路）（只能實(shí)現(xiàn)單一功能的通常不算系統(tǒng)）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)合何謂頂？何謂底？底——最基本的元器件，甚至是版圖頂——系統(tǒng)的功能系統(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(guò)早地考慮具體的電路、元器件和工藝概念驅(qū)動(dòng)法抓住主要矛盾，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(guò)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(kāi)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)自頂向下自底向上正確性與完備性模塊化與結(jié)構(gòu)化問(wèn)題不下放高層主導(dǎo)直觀(guān)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)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟調(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(lèi)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?xún)r(jià)比可行性

器材人才時(shí)間產(chǎn)品效益與開(kāi)發(fā)時(shí)間的關(guān)系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)窗口圖電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟調(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)）

方案論證從頂層到底層從概括到展開(kāi)從粗略到精細(xì)逐層細(xì)化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(hù)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)

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)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)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)起點(diǎn)：系統(tǒng)級(jí)行為描述設(shè)計(jì)用戶(hù)需求

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證系統(tǒng)級(jí)行為描述設(shè)計(jì)系統(tǒng)的外部特性

主要功能輸入和輸出——

那些端口輸入（輸出）信號(hào)——特征來(lái)源（去向）對(duì)系統(tǒng)的要求初步方案面板圖系統(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)下一步：

系統(tǒng)級(jí)的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范與功能

子系統(tǒng)之間的組合方案論證系統(tǒng)的內(nèi)部特性——

基本原理基本框圖——

子系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的接口要求

基本控制流程系統(tǒng)級(jí)行為描述設(shè)計(jì)基本框圖基本流程圖系統(tǒng)的內(nèi)部特性——

基本原理基本框圖——

子系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的接口要求

基本控制流程系統(tǒng)級(jí)行為描述設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)用數(shù)字技術(shù)，還是模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)

？

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(lài)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(lài)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數(shù)字技術(shù)靠邏輯模擬電路靠經(jīng)驗(yàn)?zāi)芩﹂_(kāi)模擬電路嗎？不能！高頻小信號(hào)大功率主體為數(shù)字技術(shù)質(zhì)量靠模擬技術(shù)千萬(wàn)不可忽略、放棄模擬技術(shù)軟件實(shí)現(xiàn)方法：?jiǎn)纹瑱C(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(kāi)硬件支持系統(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)第三步：系統(tǒng)級(jí)的物理描述與設(shè)計(jì)組成系統(tǒng)的各抽象的子系統(tǒng)各具體的子系統(tǒng)（IP）提出具體的要求并轉(zhuǎn)入下一層設(shè)計(jì)方案論證IntellectureProperty知識(shí)產(chǎn)權(quán)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)下一層：

子系統(tǒng)級(jí)行為描述設(shè)計(jì)對(duì)子系統(tǒng)的需求子系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證系統(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)下一步：

子系統(tǒng)級(jí)的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范與功能功能模塊（部件）之間的組合方案論證第三步：子系統(tǒng)級(jí)的物理描述與設(shè)計(jì)組成子系統(tǒng)的各抽象的模塊選擇具體的功能模塊或?qū)δK提出具體的要求并轉(zhuǎn)入下一層設(shè)計(jì)方案論證沒(méi)有現(xiàn)成模塊可用的特殊模塊關(guān)鍵模塊、關(guān)鍵元件及相互接口以模塊為單位的詳細(xì)框圖下一層：

部件級(jí)行為描述設(shè)計(jì)對(duì)部件（模塊）的需求部件的技術(shù)規(guī)范功能描述方案論證下一步：

部件級(jí)的結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)部件設(shè)計(jì)規(guī)范與功能單元電路之間的組合方案論證第三步：部件級(jí)的物理描述與設(shè)計(jì)抽象的單元電路選用具體的單元電路方案論證電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟調(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(xún)，懂得什么是關(guān)鍵指標(biāo)，如何選擇代用品會(huì)買(mǎi)東西——中州商場(chǎng)（火車(chē)站東廣場(chǎng)附近） 淘寶

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟調(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)告組裝調(diào)測(cè)自底向上法系統(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)合理布局

——電磁兼容問(wèn)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)量原理組裝調(diào)測(cè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟調(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)總結(jié)報(bào)告內(nèi)容

設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)結(jié)果改進(jìn)設(shè)想總結(jié)報(bào)告要求

概念準(zhǔn)確數(shù)據(jù)完整條理清晰突出創(chuàng)新①滿(mǎn)足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求。②電路簡(jiǎn)單③電磁兼容性好④可靠性高⑤系統(tǒng)集成度高⑥調(diào)試簡(jiǎn)單方便⑦生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單⑧操作簡(jiǎn)單方便⑨性能價(jià)格比高電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則電子系統(tǒng)概述電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1.行為描述與設(shè)計(jì)描述系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，常用單元的輸入輸出關(guān)系來(lái)表示移動(dòng)電話(huà)的功能：通話(huà)功能、來(lái)電顯示、存儲(chǔ)、時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)、聲控錄音、游戲、MP3等。性能指標(biāo)：接收/發(fā)射頻率、調(diào)制方式、待機(jī)時(shí)間、連續(xù)通話(huà)時(shí)間、電池電壓、尺寸重量電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟2.結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議2）子系統(tǒng)、模塊級(jí)的設(shè)計(jì)功能框圖電路圖文字說(shuō)明3）模擬仿真驗(yàn)證3.物理描述與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的具體形式、技術(shù)、工藝1）傳統(tǒng)的PCB電路板2）PLD邏輯器件3）VLSI版圖外形尺寸、材料散熱以模擬器件為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

1.2

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程1.確定任務(wù)，完成總體設(shè)計(jì)2.硬件、軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試3.系統(tǒng)總