電子工程系統分析與設計

－電子系統設計導論為什么開設這門課程？程序員-》軟件設計師-》系統分析師程序員(Programmer)是從事程序開發、維護的專業人員。一般將程序員分為程序設計人員和程序編碼員(Coder)，但兩者的界限并不非常清楚，特別是在中國。軟件從業人員分為初級程序員、高級程序員、系統分析員和項目經理四大類的分法為什么開設這門課程？軟件設計師：能根據軟件開發項目管理和軟件工程的要求，按照系統總體設計規格說明書進行軟件設計，編寫程序設計規格說明書等相應的文檔；組織和指導程序員編寫、調試程序，并對軟件進行優化和集成測試，開發出符合系統總體設計要求的高質量軟件；具有工程師的實際工作能力和業務水平。為什么開設這門課程？系統分析師（systemanalyst）是對大型、復雜的信息系統建設任務中，承擔分析、設計和領導實施的領軍人物。要做好與客戶之間的溝通，同時對客戶的需求要正確的理解，要選擇合適的開發技術，同時做好與客戶間溝通交流，學會說服對方。為什么開設這門課程？我們的教學體系中，相當于程序員的教學內容比較多少數學生參加競賽和課外活動掌握了一些相當于軟件設計師的能力我們很少系統涉及到整個系統的設計方法和流程畢業設計曾經是一個非常好的平臺，但是重視程度在下降什么是系統？由部件組成，能實現較復雜的功能（不是一個單一的電路，要有輸入、輸出和其他控制電路）（只能實現單一功能的通常不算系統）系統設計的方法自頂向下自底向上自頂向下與自底向上相結合何謂頂？何謂底？底——最基本的元器件，甚至是版圖頂——系統的功能系統的結構自頂至底有：系統子系統部件（功能模塊）單元電路元器件版圖系統子系統子系統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點盡量運用概念（抽象）描述、分析設計對象，不過早地考慮具體的電路、元器件和工藝概念驅動法抓住主要矛盾，不糾纏在具體細節上，控制設計的復雜性系統子系統子系統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計在先，設計系統時將受這些部件的限制，影響：

系統性易讀性可靠性可維護性自底向上的缺點自底向上的優點在系統的組裝和調試過程中有效可利用前人的設計成果系統子系統子系統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的自上而下的設計方法自上而下法的要領從頂層到底層從概括到展開從粗略到精細系統級子系統級部件級元件級自頂向下自底向上正確性與完備性模塊化與結構化問題不下放高層主導直觀性與清晰性自上而下法的原則原始技術指標系統級子系統級部件級元件級電子系統設計的步驟調查研究方案論證單元設計組裝調測總結報告調查研究明確設計要求弄清設計方法了解設計關鍵做什么？

系統的功能輸入和輸出做到何種程度？性能技術指標

注意分析每一個細節，盡量考慮得周到、完善調查研究明確設計要求弄清設計方法了解設計關鍵有那些可使用的設計方法相同產品同類產品同原理產品其他可借鑒的方法

比較各種方法的

先進性性價比可行性

器材人才時間產品效益與開發時間的關系1.產品的復雜性加深.跟據Moore定律IC的復雜性大約每6年增加10倍；2.產品的上市時間與市場壽命減小,競爭加劇.延誤市場周期產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品市場窗口圖電子系統設計的步驟調查研究方案論證單元設計組裝調測總結報告調查研究明確設計要求弄清設計方法了解設計關鍵決定指標的關鍵難點工作量大（重點）

方案論證從頂層到底層從概括到展開從粗略到精細逐層細化Y圖系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級用戶需求變為技術規范與功能描述實現給定規范與功能的子系統、部件或元件及其互聯方式用一定的材料與工藝實現結構

系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級起點：系統級行為描述設計用戶需求

系統技術規范功能描述方案論證系統級行為描述設計系統的外部特性

主要功能輸入和輸出——

那些端口輸入（輸出）信號——特征來源（去向）對系統的要求初步方案面板圖系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級下一步：

系統級的結構描述與設計系統設計規范與功能

子系統之間的組合方案論證系統的內部特性——

基本原理基本框圖——

子系統各子系統之間的接口要求

基本控制流程系統級行為描述設計基本框圖基本流程圖系統的內部特性——

基本原理基本框圖——

子系統各子系統之間的接口要求

基本控制流程系統級行為描述設計系統的實現技術系統實現技術用數字技術，還是模擬技術實現

？

模擬技術優點：通常所使用的器件量較小缺點：對器件的依賴性較大調試較困難與計算機配合不如數字技術方便數字技術優點：對器件的依賴性較小調試較容易與計算機配合方便

LSI與可編程器件的使用數字技術靠邏輯模擬電路靠經驗能甩開模擬電路嗎？不能！高頻小信號大功率主體為數字技術質量靠模擬技術千萬不可忽略、放棄模擬技術軟件實現方法：單片機（計算機）

DSP（數字信號處理）嵌入式系統軟件離不開硬件支持系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級第三步：系統級的物理描述與設計組成系統的各抽象的子系統各具體的子系統（IP）提出具體的要求并轉入下一層設計方案論證IntellectureProperty知識產權系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級下一層：

子系統級行為描述設計對子系統的需求子系統技術規范功能描述方案論證系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級下一步：

子系統級的結構描述與設計子系統設計規范與功能功能模塊（部件）之間的組合方案論證第三步：子系統級的物理描述與設計組成子系統的各抽象的模塊選擇具體的功能模塊或對模塊提出具體的要求并轉入下一層設計方案論證沒有現成模塊可用的特殊模塊關鍵模塊、關鍵元件及相互接口以模塊為單位的詳細框圖下一層：

部件級行為描述設計對部件（模塊）的需求部件的技術規范功能描述方案論證下一步：

部件級的結構描述與設計部件設計規范與功能單元電路之間的組合方案論證第三步：部件級的物理描述與設計抽象的單元電路選用具體的單元電路方案論證電子系統設計的步驟調查研究方案論證單元設計組裝調測總結報告單元電路設計盡量選用高性能、控制簡單、集成度高的、應用廣泛的新產品（競賽例外）學會查手冊和網上查詢，懂得什么是關鍵指標，如何選擇代用品會買東西——中州商場（火車站東廣場附近） 淘寶

電子系統設計的步驟調查研究方案論證單元設計組裝調測總結報告組裝調測自底向上法系統級子系統級部件級元件級行為級結構級物理級合理布局

——電磁兼容問題方便調測

——留有測試點分段裝調

——自底向上法邏輯模擬測試設計

——測試系統，計量原理組裝調測電子系統設計的步驟調查研究方案論證單元設計組裝調測總結報告總結報告重要性技術總結匯報交流生產文件評價依據總結報告內容

設計思想設計過程設計結果改進設想總結報告要求

概念準確數據完整條理清晰突出創新①滿足系統功能和性能指標要求。②電路簡單③電磁兼容性好④可靠性高⑤系統集成度高⑥調試簡單方便⑦生產工藝簡單⑧操作簡單方便⑨性能價格比高電子系統設計的基本原則電子系統概述電子系統的設計步驟電子系統設計的一般步驟1.行為描述與設計描述系統的各項功能，常用單元的輸入輸出關系來表示移動電話的功能：通話功能、來電顯示、存儲、時鐘、網絡、聲控錄音、游戲、MP3等。性能指標：接收/發射頻率、調制方式、待機時間、連續通話時間、電池電壓、尺寸重量電子系統的設計步驟2.結構描述與設計1）系統的結構設計確定系統與外部系統的互連方式與協議2）子系統、模塊級的設計功能框圖電路圖文字說明3）模擬仿真驗證3.物理描述與設計實現結構的具體形式、技術、工藝1）傳統的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設計流程

1.2

電子系統設計流程

以標準數字集成電路為核心的電子系統設計流程電子系統設計流程1.確定任務，完成總體設計2.硬件、軟件設計與調試3.系統總