系统设计概要电类.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * 系统设计概要（控制科学与工程综合技术实验） 西安理工大学工程训练中心 一、系统设计原则 1.可靠性要高：具有各种安全保障措施，如系统自检、故障报警、故障处理、看门狗电路、双机热备等。 2.操作性要好：a、使用方便，人性化设计b、维护方便，如查错和诊断程序、标准化部件设计等 3.实时性要强：能够对系统内外事件做出及时响应。 4.经济效益要高：性价比高、在系统可靠前提下，成本低廉 二、实施步骤（以嵌入式系统应用为例） 1.项目确定与合同签订阶段 2.总体设计阶段 3.详细设计阶段 4.实现、测试、调试及组装运行阶段 5.资料归档与项目验收阶段 1.项目确定与合同签订阶段 合同书内容： 项目内容与技术协议（附件） 双方任务划分和承担责任 合作方式 付款方式 进度与计划安排 验收方式及条件 成果的归属 违约的解决办法 2.总体设计阶段 1.确定系统完成的任务，明确系统要求； 该阶段将根据任务书（合同书）选择在有限条件下的最合理方案，主要完成以下内容： 2.确定系统构成方式； 3.选择相关设备（传感器、执行器等，市场供应必须畅通）； 4.确定系统核心处理策略（控制算法、信号处理方法等）； 5.软、硬件功能划分（“软件优先”原则）； 6.其他考虑（人机界面、结构设计、成本核算）； 注：该阶段中常进行实验验证。 3.详细设计阶段 硬件设计——原理设计 详细设计包括硬件设计（原理设计、工程设计）、结构设计与软件设计三个方面，设计中三个方面紧密联系、相互影响。 1.分析设备选型，确定相关输入、输出信息。 确定AI、AO点数、分辨率、精度、采样速度； 确定DI、DO点数和其他要求。 2.根据功能要求，确定人机交互方式、通信接口。 3.将嵌入式系统按功能划分为子系统，以框图形式表示出来。 一般包括：处理器子系统（处理器、晶振、复位等），存储器子系统，UART接口、键盘接口、显示接口、输入输出接口、电源子系统等。 4.元器件选型，设计系统原理图（Protel）。 5.给出硬件资源清单（输入输出端口地址及功能等） 3.详细设计阶段 硬件设计——工程设计 绘制PCB图（Protel）： 设计中考虑元器件的热设计、印制板热设计及电磁兼容性设计。 结构设计指系统的外形原装形式等，设计应满足应用要求和人机工程学要求，其机械结构、材料及外形应满足以下要求： 1、能安装、固定和支撑系统中各个部分，保证可靠联接； 2、对嵌入式设备组成部分进行保护（冲击、振动、EMC、热设计等） 3、尽量符合人机工程学原理（易于操作、维护、维修，造型美观、面板色彩设计） 结构设计 3.详细设计阶段 软件设计 1、软件整体功能设计。 2、软件功能模块划分，如LCD显示模块、键盘模块、数据处理模块、通信模块等，完成主程序框架。 3、设计各功能模块输入输出参数、算法（流程图）及相互之间的调用关系。 4、设计系统自检及出错处理方案。 4.实现、测试、调试及组装运行阶段 1.印刷电路板测试：线路、过孔是否连通，是否存在短接问题等。 2.元器件测试 3.元器件安装：“先安装体积小、高度低，后安装体积大、高度高的” “先安装电源电路，调试通过后，安装其它电路” 4.先板级调试，再内部连线（强调工艺） ，完成硬件调试 5.软件调试顺序：子程序→功能模块→主程序 6.软硬件联合调试 7.系统测试：极限情况测试、边界测试、异常测试 8.组装运行，进行“考机” 6.资料归档、项目验收阶段 1、资料归档 调试运行中修改必须一一记录，完成系统设计资料。 完成系统的操作使用说明书。 2、项目验收 根据设计任务书技术指标逐项验收，双方在设计完成确认书上签字。 嵌入式系统 嵌入式系统 嵌入式通用计算机 专用嵌入式系统 通用计算机嵌入到应用系统中 嵌入式单板计算机系统（PC104、 PC104 plus ） 基于通用微处理器 基于嵌入式微控制器（MCS-51、96，PIC等） 基于嵌入式微处理器（MPC860、ARM等） DSP 可编程器件（FPGA、CPLD、SoC等） 开关量：1和0两种状态，“开”和“关”模拟量：能够连续变化的数值，电压或电流 数据通道 工业系统 计算机系统的输入输出通道 * *