嵌入式系统的需求获取与需求分析

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2.1.3 嵌入式系统设计方法的分类
嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次
1. 以CAD软件和ICE（In Circuit Emulator） 为主要工具的设计方法
这是过去直至现在我国单片机应用系统设计人员一 直沿用的方法，其步骤是先抽象后具体。
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抽象设计
主要是根据嵌入式应用系统要实现的功能要求，对 系统功能细化，分成若干功能模块，画出系统功能 框图，再对功能模块进行硬件和软件功能实现的划 分。
随着微电子工艺技术的发展，各种通用的可编程半定制逻辑 器件应运而生。
硬件设计人员从过去选择和使用标准通用集成电路器件，逐 步转向自己设计和制作部分专用的集成电路器件，而这些技 术是由各种EDA工具软件提供支持的 。
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EDA工具软件
设计人员可以利用各种EDA工具和标准的复杂可编 程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA等，设计 和自制用户专用的大规模集成电路。
第二章 嵌入式系统基本设计方法
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第二章 嵌入式系统基本设计方法
本章的主要内容
2.1 嵌入式系统设计概述 2.2 嵌入式系统软硬件协同设计概述 2.3 需求分析和概要设计 2.4 详细设计 2.5 实现阶段 2.6 测试阶段
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2.1.1 嵌入式系统设计的内容
嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计， 量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积 上实现更高的性能。
2.1.2 嵌入式系统设计的技术背景
–2. 高性能的EDA（电子设计自动化） 综合开发工具：
高性能的EDA综合开发工具为复杂的嵌入 式系统设计提供了易于学习和方便使用 的集成开发环境
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2.1.2 嵌入式系统设计的技术背景
–3. 硬件描述语言HDL (Hardware Description Language )
嵌入式系统的设计技术主要包括 :
– 硬件设计技术 – 软件设计技术
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2.1.1 嵌入式系统设计的内容
1. 硬件设计的技术包括:芯片级设计技术和 电路板级设计技术
– 芯片级设计技术：核心是编译/综合、库/IP、测 试/验证。
编译/综合技术使设计者用抽象的方式描述所需的功能， 并自动分析和插入实现细节。
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2.1.2 嵌入式系统设计的技术背景
IT技术的发展推动嵌入式系统设计方法 的演变，这些技术包括：
–1. 微电子技术：
大规模集成电路：微电子技术的发展，带来大规 模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，生产 出了大批量的低成本、高可靠性和高精度的微电 子结构模块
器件可编程：在此基础上发展起来的器件可编程 思想和微处理（器）技术可以用软件来改变和实 现硬件的功能，实现了微处理器和各种可编程大 规模集成专用电路、半定制器件的大量应用。 6
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具体设计
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。
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。
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2.1.3 嵌入式系统设计方法的分类
嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次
2. 以EDA工具软件和EOS为开发平台的设计方法
库/IP技术将预先设计好的低抽象级实现用于高级。 测试/验证技术确保每级功能正确，减少各级之间反复设
计的成本。
– 电路板级设计技术：完成电路板的规划，电路设 计，在印制板上布局，布线，最终构成系统。
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2.1.1 嵌入式系统设计的内容
2. 软件设计技术：软件语言
– 软件语言经历了从低级语言（机器语言、汇编语言） 到高级语言（如结构化设计语言、面向对象设计语 言）的发展历程，推动其发展的是汇编技术、分析 技术、编译/解释技术等诸多相关技术。
名词解释： –IP（Intellectual Property Core，知识产 权核 ）
是一种预先设计好的甚至已经过验证的具有某种 确定功能的集成电路、器件或部件。
该模块有行为（behavior）、结构（structure） 和物理（physical）3级不同程度的设计，对应有 主要描述功能行为的“软IP内核(soft IP core)”、完成结构描述的“固IP内核(firm IP core)”和基于物理描述并经过工艺验证的“硬IP 内核(hard IP core)”3个层次。
硬件描述语言的发展为复杂电子系统设 计提供了建立各种硬件模型的工作语言。
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–4. EOS技术：
软件技术的进步，特别是嵌入式操作系 统EOS (Embedded Operation System)的 推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件 提供了底层支持和高效率开发平台。
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2.1.2 嵌入式系统设计的技术背景
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3个层次的设计方法会并存。
有时也可能把系统做在几个芯片上。
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2.1.3 嵌入式系统设计方法的分类
三个发展层次的应用范围
– 从应用开发角度看，在相当长的一段时间内，都 是采用前两种方法。
– 第3层次设计方法对一般具体应用人员来说，只 能用来设计简单的单片系统。
– 复杂的单片系统则是某些大的半导体厂商才能设 计和实现的，并且用这种方法实现的单片系统， 只可能是那些广泛使用、具有一定规模的应用系 统才值得投入研制。
然后再通过自下而上的设计方法，把用半定制器件 设计自制的集成电路、可编程外围器件、所选择的 ASIC与嵌入式微处理器或微控制器在印制板上布局、 布线构成系统。
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2.1.3 嵌入式系统设计方法的分类
嵌入式系统设计分为三个不同的发展层次 3. 以IP内核库为设计基础，采用软硬件协同设计技
术的设计方法 20世纪90年代后，进一步开始了从“集成电路”级
设计不断转向“集成系统”级设计。目前已进入片 上系统SOC（System on a Chip）设计阶段。
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SOC
单片系统设计要从整个系统性能要求出发，把微处 理器、模型算法、芯片结构、外围器件各层次电路 直至器件的设计紧密结合起来，并通过建立在全新 理念上的系统软件和硬件的协同设计，在单个芯片 上完成整个系统的功能。