3
第二章 嵌入式系统设计方法
2.2.1 嵌入式系统设计方法的演变
1 基于 基于EDA(PCB)和ICE的设计方法 和 的设计方法 2 基于 基于EDA(PLD)和EOS的设计方法 和 的设计方法 3 基于 核的系统级设计方法 基于IP核的系统级设计方法
嵌入式系统设计借鉴了软件工程的设计方法， 嵌入式系统设计借鉴了软件工程的设计方法，但 又有很大的不同： 又有很大的不同：嵌入式系统同时涉及到硬件与 软件， 软件，在任何设计阶段都要考虑硬件和软件
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
15
第二章 嵌入式系统设计方法
嵌 入 式 系 统 的 设 计 过 程
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 16
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.1 需求分析
作用
从客户那儿收集系统的非形式描述 从客户那儿收集系统的非形式描述
排错困难 出现问题互相推诿 解决方案无法进行全系统优化设计 降低成本） 优化设计（ 解决方案无法进行全系统优化设计（降低成本） 在满足相关性能指标的情况下，成本最低 在满足相关性能指标的情况下， 最优软硬件划分
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 9
特点——软硬件统一描述 软硬件统一描述 特点
有限状态机（ 有限状态机（FSM） ） 统一化的规格语言——SystemC、新的统一描述语言 统一化的规格语言 、 基于图形的表示工具——UML 基于图形的表示工具
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 12
第二章 嵌入式系统设计方法
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
21
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.6 系统测试
作用
对设计好的系统进行测试， 对设计好的系统进行测试，看其是否满足规格说明书 中给定的功能要求 严格而全面的测试是系统的设计方法
2.2.1 嵌入式系统设计方法的演变 嵌入式系统设计方法的演变 2.2.2 嵌入式系统的传统设计方法 嵌入式系统的传统 传统设计方法 2.2.3 嵌入式系统的系统级设计方法 嵌入式系统的系统级 系统级设计方法
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
第二章 嵌入式系统设计方法
2.2.2 嵌入式系统的传统设计方法
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
8
第二章 嵌入式系统设计方法
2.2.2 嵌入式系统的传统设计方法（续） 嵌入式系统的传统设计方法（
特点
软硬件设计独立进行
优点
简单易行、分工明确 简单易行、
缺点
2010-9-12
第二章 嵌入式系统设计方法
2 基于 基于EDA(PLD)和EOS的设计方法 和 的设计方法
硬件设计的进步
旧方法：选择和使用标准通用集成电路器件 旧方法：选择和使用标准通用集成电路器件 新方法：自己设计和制作部分专用的集成电路器件 新方法：自己设计和制作部分专用的集成电路器件 由各种 由各种EDA工具软件提供支持的 工具软件提供支持的
设计技术
模块化设计技术 面向对象设计技术 组件设计技术
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 20
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.5 系统集成
作用
把软件、硬件、执行装置和被控对象集成在一起 把软件、硬件、 进行调试 发现并改进单元设计过程中的错误
2010-9-12
基于平台的系统级重用 基于平台的系统级重用 系统级
基于平台的设计重用是近几年提出的设计重用方法 基于IP核设计重用技术的扩展 核设计重用技术的扩展， 基于 核设计重用技术的扩展，强调系统级重用 要求提供面向特定应用领域的设计模板 提供面向特定应用领域的设计模板， 要求提供面向特定应用领域的设计模板，设计者通过 对设计模板进行适当的修改来构造符合性能要求的SoC 对设计模板进行适当的修改来构造符合性能要求的 系统
第二章 嵌入式系统设计方法
2.2.3 嵌入式系统的系统级设计方法
1 软硬件协同设计 2 设计重用技术
随着计算机技术和集成电路制造水平的发展，采用统 随着计算机技术和集成电路制造水平的发展，采用统 一的机制描述嵌入式系统的软硬件子系统已经成为可 一的机制描述嵌入式系统的软硬件子系统已经成为可 能，系统级设计方法也随之诞生 系统级设计是一种高层次的设计方法， 系统级设计是一种高层次的设计方法，设计人员针对 设计目标进行系统功能描述，定义系统的行为特性， 设计目标进行系统功能描述，定义系统的行为特性， 进行软硬件划分，生成系统级的规格描述 进行软硬件划分，生成系统级的规格描述
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
4
第二章 嵌入式系统设计方法
1 基于 基于EDA(PCB)和ICE的设计方法 和 的设计方法
其步骤是先抽象后具体 其步骤是先抽象后具体
抽象设计 将系统功能细化为若干功能模块 再对功能模块进行硬件和软件功能实现的分配 具体设计包括硬件设计和软件设计 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功能模块所 需要使用的元器件进行选择和组合 选择和组合——PCB 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、 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——ICE 流程设计和细化、编码调试等 EDA：Electronic Design Automatic ： PCB：Printed Circuit Board ： 5 国防科技大学计算机学院 Circuit Emulator 国防科技大学计算机学院601室 ICE：In 室 ：
13
第二章 嵌入式系统设计方法
2 设计重用技术
基于IP核的模块级重用 基于 核的模块级重用 核的模块级
IP核的设计和 核的使用 核的设计和IP核的使用 核的设计和 IP核的设计目标是实现即插即用 核的设计目标是实现即插即用 核的设计目标是实现 IP核的设计除了需要考虑具体功能之外，还要考虑可 核的设计除了需要考虑具体功能之外， 核的设计除了需要考虑具体功能之外 重用、 重用、可测性及测试的可重用性
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 14
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3 嵌入式系统的设计过程
2.3.1 需求分析 2.3.2 规格说明 2.3.3 体系结构设计 2.3.4 软硬件构件设计 2.3.5 系统集成 2.3.6 系统测试
摩托罗拉T805 GPS接收机 摩托罗拉 接收机 蓝牙无线接口
第二章 嵌入式系统设计方法
3 基于 核的系统级设计方法 基于IP核的系统级设计方法
集成系统（ 集成系统（SoC） ）
20世纪 年代后，嵌入式系统设计从“集成电路”级 世纪90年代后，嵌入式系统设计从“集成电路” 世纪 年代后 设计转向“集成系统” 设计转向“集成系统”级设计 CPU、I/O接口、存储器、实时操作系统、应用软件集 接口、 、 接口 存储器、实时操作系统、 成在一个芯片上，统一描述， 成在一个芯片上，统一描述，统一设计
嵌入式系统越来越复杂推动着设计方法不断发展 嵌入式系统越来越复杂推动着设计方法不断发展
随着应用的不断发展，性能要求也越来越高，嵌入式 随着应用的不断发展，性能要求也越来越高， 应用的不断发展 要求也越来越高 系统的设计 设计也 系统的设计也越来越复杂 激烈的市场竞争使得产品上市时间的压力越来越大， 压力越来越大 激烈的市场竞争使得产品上市时间的压力越来越大， 设计者需考虑的问题 问题也 设计者需考虑的问题也越来越多
分类
功能性需求 接口设计：输入输出信号、操作方式 接口设计：输入输出信号、 非功能性需求 性能 成本 功耗 系统的尺寸和重量
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 17
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.2 规格说明
作用
对需求进行提炼，得到系统的规格说明 需求进行提炼，得到系统的规格说明 进行提炼 作为正式设计指导和验收的标准 它起到客户和生产者之间的合同 合同的作用 它起到客户和生产者之间的合同的作用
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
19
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.4 软硬件构件设计
作用
基于体系结构，对系统的软件、硬件进行详细设计 基于体系结构，对系统的软件、硬件进行详细设计 详细 软件硬件并行 并行设计 软件硬件并行设计 对于使用现成的硬件模块，大部分工作集中在软件设 对于使用现成的硬件模块，大部分工作集中在软件设 硬件标准化、模块化、可重用） 计上（硬件标准化、模块化、可重用） 如果设计硬件模块，大部分工作集中在硬件设计 硬件设计上 如果设计硬件模块，大部分工作集中在硬件设计上
2010-9-12
国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室
18
第二章 嵌入式系统设计方法
2.3.3 体系结构设计
作用
描述系统如何实现所述的功能和非功能需求，包括对 描述系统如何实现所述的功能和非功能需求，包括对 硬件、软件的功能划分以及系统的软硬件选型等 以及系统的软硬件选型 硬件、软件的功能划分以及系统的软硬件选型等 体系结构描述说明需要什么样的构件 一个好的体系结构是设计成功与否的关键
2010-9-12 国防科技大学计算机学院 国防科技大学计算机学院601室 室 10
第二章 嵌入式系统设计方法
1 软硬件协同设计
2010-9-12