嵌入式系统设计方法的演化 窦振中
控制工程领域工程硕士专业学位研究生培养方案
新工艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发、工程设计、技术应用、工程应用、工程/项目管理 等。学位论文注重体现作者的理论基础、学术水平、工作量及论文工作的应用价值。学位论文必须 符合《济南大学硕士学位论文撰写规范》和本领域现行的所有国家标准等有关规定。
1. 开题报告 研究生应在导师的指导下认真做好论文工作计划与开题报告。论文研究工作时间（从开题报告 通过之日起至申请学位论文答辩止）一般不得少于 8 个月。开题报告内容、开题的程序及成绩评定 等参照《济南大学博士、硕士学位论文开题及中期检查工作暂行办法》和《济南大学自动化与电气 工程学院硕士学位论文开题及中期检查工作实施细则》执行。 2. 论文中期检查 学院按学科领域组织检查小组对研究生的综合能力，论文工作进度及工作态度、精力投入等方 面进行检查。通过者，准予继续进行论文工作。具体规定参照《济南大学博士、硕士学位论文开题 及中期检查工作暂行办法》和《济南大学自动化与电气工程学院硕士学位论文开题及中期检查工作 实施细则》执行。 3. 论文评审和论文答辩 硕士研究生完成论文后，首先应交导师审核，导师应提出明确的修改意见和建议，学生应按照 要求进行修改。论文经导师同意并提交学院审核，校内外专家评审通过，方可组织答辩。否则，应 责成修改并延期答辩。 论文的答辩工作按《济南大学学位授予工作细则》办理。 九、毕业及学位授予
“控制工程”领域工程硕士专业学位研究生培养方案
（领域代码：085210）（2017 年修订）
一、培养目标 控制工程是应用控制理论及技术实现现代工业、农业、国防以及其它社会经济等领域日益增长
的自动化、智能化需求的工程领域，培养自动化控制系统和装置的研究、设计、开发、管理、维修 等高级工程技术人才。具体目标要求是：
对缺少本学科本科层次专业基础的硕士研究生，一般应在导师指导下确定 2 门本学科的本科生 主干课程作为补修课程。补修课程列入研究生个人培养计划，只记学时和成绩，不计学分。 六、实践活动（必修）
本科专业认证《嵌入式系统设计综合实训》教学大纲
《嵌入式系统设计综合实训》教学大纲课程名称：嵌入式系统设计综合实训英文名称:Embedded System Design Training课程编号：0812200395课程性质：必修学分/学时：3/3周(15天)课程负责人：先修课程：C语言、接口技术A、嵌入式系统(上)、嵌入式系统(下)、嵌入式系统一、课程目标嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统融合了计算机软硬件技术、半导体技术、电子技术和通信技术，与各行业的具体应用相结合。
自诞生之日起，就被广泛应用于军事、航空航天、工业控制、仪器仪表、汽车电子、医疗仪器等众多领域。
信息技术和网络的飞速发展，消费电子、通信网络、信息家电等的巨大需求加速了嵌入式技术的发展，扩大了嵌入式技术的应用领域。
《嵌入式系统设计综合实训》是学生学习了《嵌入式系统设计》等课程后的一次实际训练课程。
本课程要求学生选择一些比较重要的项目，进行实际的编程训练，以帮助学生巩固先修课程的知识，提高自己的动手能力，为以后从事相关专业技术工作、科学研究工作打好坚实的基础。
通过本课程的学习，达到以下教学目标：1.工程知识1.1 掌握必要的嵌入式系统设计知识。
1.2 能够应用嵌入式系统设计知识解决复杂的系统设计问题。
2.问题分析2.1 能够理解并恰当表述系统设计中的实际问题。
2.2 能够找到合适的解决方法。
3.设计/开发解决方案能够运用嵌入式系统设计知识进行产品规划与设计并体现创新意识。
4.研究能够采用嵌入式系统设计知识进行研究并合理设计实验方案。
5.使用现代工具能够有效使用嵌入式系统设计软件对实际问题进行分析与实现。
6. 终身学习6.1具有自觉搜集阅读与整理资料的能力。
6.2了解本专业发展前沿。
二、课程内容及学时分配本课程采取案例式学习，如表1所示。
三、教学方法作为一门实际训练课程，该课程以实验教学、综合讨论、动手实现等共同实施。
嵌入式系统设计EmbeddedSystemDesign
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1.12 需要具备的能力：系统整合能力（2）
产 品 设 计 人力需求 开发工时 设备成本 原料成本 定价 目 标 市 场 生命周期 产品价值 市场潜力 竞 争 优 势 开发界面人性化 快速模块化 高兼容性 全程设计 附 加 价 格
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1.6.2 RTOS编程和传统编程的区别
数据采集终端：采集，处理，键盘，LCD显示，微打
数据采集 数据采集 处理数据 处理键盘 显示 处理数据
中断
处理键盘 RTOS 中断
中断
显示 打印
打印
传统编程
基于RTOS编程
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1.7 工具链的选择（1）
嵌入式系统的一个特点在于其开发的特殊性 与困难性。 开发机器 != 执行机器 开发环境 != 执行环境 专门的开发环境与开发工具
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1.6 嵌入式系统的基本组成(2)
硬件系统
嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件
嵌入式软件系统
实时操作系统（RTOS） 板级支持包（BSP） 设备驱动（Device Driver） 协议栈（Protocol Stack） 应用程序（Application）
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Coldfire PPC
1.7 嵌入式系统的开发环境
Modem Linux/PC服务器 Internet
PSTN Modem 笔记本电脑
ห้องสมุดไป่ตู้
以太网
串行线 Windows工作站 BDM电缆 开发板
串行线 Linux/PC工作站 BDM电缆 开发板
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1.8 基于Xilinx FPGA的SOPC设计
嵌入式系统期末考试题库及答案
《嵌入式系统》试题库一、填空题1、嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2、从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。
3、从层次角度来看，嵌入式系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、板级支持包（或硬件抽象层）和硬件层。
4、嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。
5、嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统集成和系统测试。
6、需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。
7、确定输入信号是数字信号还是模拟信号属于功能性需求。
8、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。
9、在嵌入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。
10、在嵌入式系统的设计过程中，其中体系结构设计解决“如何做”。
11、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。
12、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段完成。
13、在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。
14、在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。
15、在嵌入式系统的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。
16、在嵌入式系统的设计过程中，完成软件设计应在构件设计阶段完成。
17、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体设计（需求分析、规格说明和体系结构设计）和系统调试。
18、设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。
19、设计重用技术主要分为基于IP 核的模块级重用和基于平台的系统级重用。
20、软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验证几个阶段组成。
21、嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和数字信号处理器（DSP）。
第一课：嵌入式系统简介
基于VXworks的火星探路者
2004年“勇气号”再次登陆火星
1.2.3
嵌入式技术的发展趋势
— 经济性 计算机要很便宜，让更多的人能买得起； — 小型化（笔记本、PDA）人们携带方便； — 可靠性（汽车VCD，跳动问题） 能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下运行； — 高速度（飞机刹车系统） 能够迅速地完成数据计算或数据传输； — 智能性（知识推理、模糊查询、识别、感知运动） 使人们用起来更习惯，对人们更有使价值。
4
一般定义
“以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可 裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专 用计算机系统。” 嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持 的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是 嵌入式系统。总之，嵌入式系统是采用“量体裁衣”的 方式把所需的功能嵌入到各种应用系统中。
21
嵌入式行业现在前景如何？ 目前全球嵌入式软件市场的规模超过1000亿美元， 而且每年以超过30%的 速度在增长。在中国，嵌入式 市场规模已超过500多亿元，预计未来三年中 国嵌入 式软件产业仍将有高达40%左右的年增长率，而到2010 年中国嵌入式软件市场规模将达到1000亿元。诱人的 市场使得全球IT巨头纷纷进军嵌入式市场，国家政策 也对嵌入式软件行业实行“增值税优惠”的政策倾斜 。 但调查数据显示，嵌入式开发人才需求目前仍然 是供不应求，接近80%参 与调查的工程师都表示，自 己公司目前都急缺嵌入式开发方面的人才。专 业的嵌 入式开发人才已成为整个行业发展的一个瓶颈，如何 培养适合企业 需求的嵌入式开发人才？如今嵌入式开 发人员的生存现状到底如何？
嵌入式系统虽然是未来计算机科学的最要成员，但它并 不能作为通用计算机的替代物。原因就是它的专用性。比 如资源有限（存储能力、运算能力和I/O资源），没有非常 友好的人机交互界面等。
基于ARM的视频监控系统硬件设计
关 键 词 ： 频监 控 系统 ； Ｍ； 入 式 处 理 器 视 ＡＲ 嵌
随着电子技术 、 多媒体技术和通信技术的发 具有相对不变性 。 应用程序利用操作系统提供的 法完成对芯片的操作，因而在各种嵌 ＾ 式系统中 展， 视频监控系统在工业、 军事和民用领域得到广 机制完成特定功能 ，不同的系统需要设计不同的 得到广泛 的 应用。 ． Ｓ Ｒ Ｍ电路。 Ｆ ｓ 存储 ４ Ｄ Ａ ３ 与 ｌｈ ａ 泛的 应用 ， 视频监控具有直观 、 方便和信 息内容丰 嵌 入式应程序。 器相比较 ，Ｄ Ａ Ｓ Ｒ Ｍ不具有掉电保持数据的特性 ， 富等优点 ， 为用户提供高质量的监控手段。 从以前 ３基于 ＡＲ Ｍ的嵌 入式处理器 但其存取速度大大高于 Ｆ ｈ ｌ 存储器 ， ｓ ａ 具有读 ／ 写 的模拟监控到现在 的 数字监控 ， 从落后的现场监 ＡＲ Ａ ｖｎ ｅ Ｓ ｃｉｅ处理器是使 的属性，因此 ， Ｒ Ｍ在系统中主要用作程序的 Ｍ（ ｄ ａｃｄＲＩＣ Ｍａｈｎ ） Ｓ Ａ Ｄ 控到先进的远程监控 ， 人监控到无人监控， 从有 视 用 Ａ Ｍ 公司授权的芯片 Ｉ ｏｅ的一类处理器 运行空间。Ｓ Ｒ Ｍ是 同步动态随此有 Ｒ Ｐ ｃｒ ＤＡ ． ， 储器 同步 频监控技术正向网络化 、 移动化和智能化的方 向 的统称。 Ｒ 采用 ＲＳ ＡＭ ＩＣ体系结构 ， 其主要特点 指的是时钟频率与 Ｃ Ｕ前端 总线的时钟频率相 Ｐ 发展。 包括 ： 具有大量的寄存器 ， 寻址简单 ， 采用固定长 同，并且 内部命令的发送和数据的传送都以它为 １视频监控系统 度的指令格式等。此外，Ｒ 体系结构采用了一 基准 ， ＡＭ 因此不存在延迟或等待时间。 动态是指存储 目前主要有两类视频监控系统 ， 中一类是 些特别的技术 ， 其 如批量指令、 优化地址 自 动增减指 阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失。随机是 以录像设备为基础 ， 这类监控系统功能较强 ， 便于 令 、 同一指令包括多种操作等 ， 使得 Ａ Ｍ 在保证 指数据不是线性依次存储 ，而是 自由指定地址进 Ｒ 现场操作 ， 但存在较多缺点 ： 如稳定性不够好 ， 结 高性能的同时尽量减少芯片体积、降低芯片的功 行数据的读 ／ 。 ． Ｕ Ｂ 口电路。 ３ ２ １ 写 ４ Ｓ 接 ４ ￥ Ｃ ４ ０提 构复杂 ； 功耗高、 费用高； 软件的开放性也不好 ； 传 耗 ， 因此 Ａ Ｍ 比同类处理器具备更优 良的性能。 供 了 Ｒ 方便的 Ｕ Ｂ 口， Ｓ接 包括两个 Ｕ Ｂ控制器， Ｓ 可 输距离也明显受限；Ｃ机也需专人管理，在环境 目 ， Ｒ Ｐ 前 Ａ Ｍ处理器已经广泛应用在无线设备 、 蓝 设置 ２ 个主Ｖ －者—个主机和—个设备。Ｕ Ｂ控 Ｉ ￣ ２ Ｓ 或空间不适宜的监控点 ， 这种方式也不理想。 另一 牙技术、 网络互联、 消费电子和汽车电子等领域 ， 制器用 Ｄ Ａ接口提供一个商 胜能完备的速率功 Ｍ 类是以基于 Ｗｅ ｂ的嵌入式技术为核心 ， 已逐渐成 Ａ Ｍ 处理器 已成为商 ｌ能嵌入式系统处理器的 能控制解决方案 ，Ｓ Ｒ 生 Ｕ Ｂ控制器允许使用 Ｄ Ａ的批 Ｍ 为一种发展趋势。这类监控系统是将摄像头传感 首选 。￥ Ｃ ４ ０是 三星公 司 推出 的一 款基 于 量传输、 ３２１ 中断传输和控制传输三种方式。 Ｓ 分 Ｕ Ｂ的 ＲＭ９０ 的 ３ 位 ＲＳ 嵌 入 式 处 理 器 。 时处理机制真正在硬件意义上实现了外设的即插 ２Ｔ ２ ＩＣ 器传送来的视频信息由嵌入式处理器处理后 ， 通 Ａ 过内部总线传送到内置的 Ｗｅ ｂ服务器 ， 网络用户 ￥ Ｃ ４０具有丰富的寄存器 ， ３ ２１ 其大多数操作和设 即用。 ． Ｊ Ａ ４ Ｔ Ｇ电路。Ｊ Ａ ５ Ｔ Ｇ是检测 Ｐ Ｂ和 Ｉ Ｃ Ｃ芯 可以直接用浏览器观看 ｗｅ 服务器上的图像信 置都是在寄存器中完成。 ｂ 片的一个标准， 通过这个标准 ， 可对具有 ＪＡ Ｔ Ｇ接 息， 授权用户还可以控制摄像头的图像获取参数。 ￥ Ｃ ４ ０内部结构较复杂 ， ３２ １ 提供可扩展的功 口的芯片 的硬件 电路进行边界扫描和故障检测。 目 ， 前 性能较好的嵌入式处理器可以做到 同时具 能漠块较多 ，片上集成的功能主要包括以下几个 ４ ． 口 ６串 电路。 口 串 在系统开发中 起着十分重要的 备视频编码 、 网络通信 、 自动控制等强大功能， 直 方面 ： 作用 ， 一般的调试和下载都是通过 串口 进行的。 同 接支持 网络视频传输和网络管理 ， 使得监控范围 具有 １ Ｋ ６ Ｂ指 令 缓存 ／ Ｋ １ Ｂ数据 缓 存 和 时串口 ６ 是一个很通用 的接口 设备 ， 通过串口可以 达到前 所未有的广度。由于这类系统可以直接联 Ｍ Ｕ的微处理器 ； Ｍ 外部存储控制器 Ｓ Ｒ Ｍ控制 和很多其它设备进行扩充。 Ｄ Ａ 几乎所有的微控制器、 入 以 网， 太 随着网络的普及， 监控距离已基本不受 和片选逻辑 ；Ｃ 控制器 ； ＬＤ 具有外部请求 引脚的 ４ 都提供串 行接 口。 ５结 论 限制； 用户无需使用专用软件 ， 仅用浏览器即可查 通道 Ｄ ＭＡ； ３通道 ＵＡ Ｔ和 ２ Ｒ 通道 Ｓ Ｉ总线控制 Ｐ； Ｓ Ｄ主机接 口 和兼容的多媒体卡协议； 个 Ｕ Ｂ ２ Ｓ 随着计算机技术 、 多媒体技术及网络技术的 看； 信号不易受干扰， 可大幅度提高图像品质和稳 器； 定 眭；数字化的视频数据可存储在磁盘阵列或保 主机 ， 个 Ｕ Ｂ设备 ； １ Ｓ ４通道 Ｐ ｗＭ计时器 ， 通道 迅猛发展 ， １ 基于嵌 ＾ 式处理器的视频监控系统必 存在光盘中， 存储量大且查询便捷 。当然 ， 系统也 内部计时器；看门狗电路 ；１ 个通用入 口， 通 然走向数字化、 １７ ２ ４ 网络化。本文对基于 Ａ Ｍ的嵌入 Ｒ 存在图像质量 、 安全等问题 。 监控系统具有如下性 道外部 中断源 ； 电源控制 ： 常规、 缓慢、 空闲和断电 式视频监控系统在硬件方面进行设计 ，系统采用 模式； 通道 １ 位 Ａ Ｃ和触摸屏接口；具有 日历 三星公司的 ￥ Ｃ ４ ０ ８ Ｏ Ｄ 能要求 ： ３ ２ １ 作为嵌入式处理器 ， 配合外 １ 实时性。作为监控系统， ． １ 及时的从各个监 功能的实时时钟 Ｒ Ｃ；具有锁相环 的片上时钟发 围硬件电路构成嵌人式 电路 。采用模块化设计方 Ｔ 测点获取监测数据 ， 并进行分析处理是十分必要 生器 。 案， 将硬件划分为四大模块 ： 主控器模块 、 存储器 的。１ 可靠 ｌ。 ． ２ 生 监控系统是—个实时的行业应用 ４系统硬件设计 模块、 电源电路模块和外围接 口电路模块 ， 并对各 系统 ， 要求系统能够长时间可靠稳定的工作 。 这就 系统总体硬件设计划分为 四大模块 ： 主控器 个模块进行了详细的介绍。 存储器模块、电源模块和外围接 口电路模 参 考文 献 要求整个系统的软硬件稳定运行。１ ３实用 。 监 模块、 控系统作为—个实用项 目，不仅要从技术ｌ能角 块 。 生 『 忠梅 马广云等． １ 怕 嵌入式处理器结构与应用基础 度考虑， 也要从实用角度考虑。 —方面要求建设资 Ｉ ． 北京航空航天大学出版社２ ｏ． Ｍ］ 北京： ｏ２ 金投入少 、 运营成本低 ； 另一方面要求整个系统操 团吴明晖， 黄健等． Ａ Ｍ的嵌入式 系 徐睿， 基于 Ｒ 统开 发 与应 用 ． 人 民邮 电 ￣ 北京 ２ ０． ０４ 作简单、 维护方便 ， 利于用户使用 。 １ ４可扩展陛。 可 扩展性也是对监控系统的—个重要性能要求。系 ［６ 鹏． 式网络化积频监控『 撕 江大学， ０ ． ３ ５ 嵌入 ］－ Ｄ１ ２ ４ ０ 统的软件结 构要采用分布式的设计方案，强化各 『胡继阳， ４ ］ 李维仁， 柯力群等． 嵌入式系统导论［】 Ｍ． 北 个模块之间的接 口 关系， 便于系统的灵活扩展。 京：中 国铁 道 出版社 ２ ０ ． ０５ ２嵌入式系统 圈窦振中， 李凯． 宋鹏， 嵌入式系统设计的新 发展及 系统硬件 结 构 图 其挑战叨 北京： ． 单片机与嵌入式 系 ２ ０ ，１）— 统， ０ １ （ ． ２ ３ 嵌入式系统是将计算机技术与各行各业 的 具体应用相结合的面向用户和产品的专用计算机 ４１ ．电源电路。 目标板 Ｅ 有很多的硬件资源， ９ ． 系统。 ＾ 嵌 式系统具有功
污染源在线数据监测与视频监控系统的整合研究
现 代 科 技 的发 展 不 仅 为 嵌 人 式 系统 的 应 用 提 供 了 更 广 泛 的应 用 空 间 ，也 为 其 提 供 了 相 应 的 技 术 支 持 ，现 在 的 嵌 入 式 系统 在 系 统 相 应 速 度 、功 耗 、成 本 方 面 都 较 以前 有 了很 大 的进 步 。以 后 的 嵌 入 式 系 统 的应 用 主 要 是 向 多 功 能 无 线 通 信 、便 捷 性 等方 面发 展 ，另 外 还 应该 与互 联 网 联 系起 来 ，实 现 三 网合 一才 能 将 嵌 入 式 系 统 带 入 一个 全 新 的
优 化 系统 结 构 ，提 供 简 便 、直观 的 系统 管 频监 控 ；系统
中 图 分 类号 ：ＴＰ３１９
文献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１６７２—７８Ｏ０（２Ｏ１２）ｏＯ７—００３８—０２
０ 引言
目前 ，全 国绝 大部 分 省 份 的 重 点 污 染 源 和 重点 治 污设 施 ，包 括 排 污 化 工 企业 、化 工 园 区和 重 点 污 水 处 理 厂 等 ，都 已经 建 设 了 污 染源 在 线 监 测 系 统 ，实 现 了对 主要 污染 物 排
（５）在 环 境 工程 和 自然 方 面 ：对 于 环 境 和 自然 条 件 的 监 测 需 要 不 问 断进 行 ，这 项 工 作 靠 人来 完成 显 然 是 不 可 能 的 ，而 如 果 使 用嵌 入 式 系统 来 完 成 ，就 轻 而 易举 了 ，不 仅 可 以监 测 ，而 且 还 能对 收 集 的 资料 信 息 进 行 分 析 ，并 做 出 判 断 ２．３ 基 于 ＡＲＭ 的 嵌 入 式 系统 的 未 来 发 展 前 景
嵌入式系统的发展历程
嵌入式系统的发展历程目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。
对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。
自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。
近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。
随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。
美国着名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能（电脑）工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。
我国着名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。
根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
由于嵌入式计算机系统要嵌入到应用体系中，实现对应用系统的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。
而嵌入式计算机系统的技术要求则是应用对象的智能化控制能力；技术发展方向是与应用系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
信息专业导论-嵌入式系统
信息专业导论嵌入式系统魏振春 魏振春 weizc@合肥工业大学 计算机与信息学院报告提纲： 报告提纲：一、计算机技术发展概述 二、嵌入式系统及其特点 三、嵌入式系统主要技术 四、嵌入式系统研发流程 五、如何学习， 如何学习，如何成才计算机技术发展概述 1发展史真空管晶体管集成电路后PC时代超大规模 集成电路真空管时代（ 真空管时代（Vacuum Tube Era）• 18800个真空管 • 长15米，宽9米 • 重30吨（六只大象） 六只大象） • 每秒5000次加法运算1946年2月14日，第一台计算机晶体管时代（ 晶体管时代（Transistor Era）• Bell实验室发明 • 0.73立方米 • 比真空管计算机快20倍1955年，第一台全晶体管计算机TRADIC集成电路时代（ 集成电路时代（Integrated Circuit Era）1964年4月7日，IBM System/360 • 多种机型， 多种机型，相互兼容， 相互兼容，平均 $115000 • 24位寻址空间， 位寻址空间，每秒1,000,000操作• 用于Apollo宇宙飞船导航 • 嵌入式系统鼻祖1968年3月22日，Apollo导航计算机超大规模&极大规模集成电路时代（ 极大规模集成电路时代（VLSI&ULSI Era）• 1 MHz • 最大内存 32Kb • 分辨率： 分辨率：6色280×1921977年，Apple II• 双核、 双核、四核CPU • 内存 > 1G • 硬盘空间 > 160G • 液晶显示器今天的个人电脑（ 今天的个人电脑（PC, Personal Computer）手机PDA穿戴式计算机网络冰箱便携式POS 机数码相机嵌入式技术微电子技术通信技术计算机C omputer通信C ommunication消费C onsume3C50100150200250300350400450500550600Q 101Q 201Q 301Q 401Q 102Q 202Q 302Q 402Q 103Q 203Q 303Q 403Q 104Q 204Q 304Q 404Q 105Q 205Q 305Q 405Q 10620082010Non-MobileMobile年10X Growth in Embedded嵌入式系统及其特点根据IEEE （国际电气和电子工程师协会国际电气和电子工程师协会））的定义的定义：：“嵌入式系统是用于控制嵌入式系统是用于控制、、监视或者辅助操作机器和设备的装置和设备的装置。
嵌入式处理器ARM技术及芯片
ＡＲＭ 技术 方兴未艾
的魅 力 ，１９ ９ ９年采用 Ａ Ｍ Ｉ Ｒ Ｐ核的 芯
① 指令的高吞吐率 ② 极其有效的实时中断响应
Ａ ＲＭ（ ｖ ｎ ｅ Ｓ ｃ ｉｅ ） 片出货量就达 １ 亿片，占 ＲＳ Ａｄ ａ ｃ ｄＲＩＣ Ｍａ ｈｎ ｓ ８ ＩＣ市场 公 司从 １ ９ 年推 出第 一种嵌 入式 ＲＳＣ 份额 ５ ％ ；２ ０ 年采 用 Ａ Ｍ Ｉ ９１ Ｉ ７８ ００ Ｒ Ｐ核
Ｔ ｓ ｉａ Ｆ ｊｓ Ｓ ａｐ、 Ｔ、 ＣＯＭ、 ｏ ｈｂ 、 ｕｉ ｕ、 ｈ ｒ Ｓ ３ ｔ
ｗ ｅＩ、 Ｐｈ ｌ ｓ、 Ｌ ｅｎｔ Ｓａ ｓ Ｉ ｉｐ ｉ ｕｃ 、 ｍ ｕｎｇ、
即在 整个产 品的范 统 和 相关 译 码 机制 比那 些 采用 微 程 序 个公 共的软 件结构 ，
Ｈｙ ｎ ａ 、Ｓ ｎ ｕ ｄ ｉ ｏ ｙ和 Ａｃ ｔｌ ５ ｌａ ｅ 等 ６家公 的复杂 指 令系统 的计 算机 （ ＩＣ）简 ＣＳ 围内都 允许相 同的软 件
品 的认知 和接受 ， 从而 改变 了世界半导 在数 据处 理能力 的每 ＭＩＳ Ｐ 的低 价格 方 构 生 产 出各 种 不 同 的产 品 ＝这些 拥有 的强大技 面 。Ａ Ｍ 向合作伙 伴提供 某些最 具有 Ａ Ｍ 技 术的微 处理器 已经被 广泛应用 Ｒ Ｒ 术优势 ， 世界范 围内 与 多业 界领先 竞 争力 价格 的解决 方案 以使得新 的 于各种 电子产 品 ， 在 许 可 特别 是一些 高端嵌八 的半导体厂 商 和芯 片设计 中心 、 时操 消费 电子产 品 由此 自 快速增 长 ＝ 实 加 具 式 控制应 用 ，例 如汽车 电子设备 、 动 移
公 司 ， 首先提 出知识产权 公开 出售授 它
权 的概念 ，它 既不 生产 芯片 ，也不 销售
一种嵌套中断系统的建模和分析方法
摘 要： 在嵌入 式 系统和各 类操作 系统 中，中断机制是确 保 实时响应各类 异步事件 的重要方 法．通常在 处理一个 中断事件的过程 中，往 往会 有更 紧迫的 中断事件请求 响应，因而发生 中断嵌套．建模 并验证 嵌套 中断 系统是具有挑 战 性的 工作 ．提 出一种建模 和验 证嵌 套 中断 系统 的方 法．首先 ，提 出基 于投 影 时序逻辑（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｌｏｇｉｃ，简称 ＰＴＬ）￣Ｊ定义，并将 这种定义推广到 包含任 意多 中断事件 的中断系统 上，从 而得 出嵌套 中断系统基于投影 时序逻辑 的 形 式化模 型 ；其次 ，使 用投 影 时序 逻 辑 定义 的基 本 中断语 句扩 充 建模 仿真 和验 证语 言（ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｅｒｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｌａｎｇｕａｇｅ，简称 ＭＳＶＬ），并扩展 ＭＳＶＬ语 言的解释器，使其可 以对嵌 套中断 系统进行建模仿真和验证 ．最 后 ，通 过 一个 实例 展 现 所提 出方 法 的 正 确 性 和 实用 性 ． 关键词： 嵌套 中断系统 ；投 影 时序逻辑；ＭＳＶＬ（ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｌａｎｇｕａｇｅ）；形式化建模与验证 中 图 法 分 类 号 ：ＴＰ３ｌ１
基于STM32单片机的嵌入式语音识别系统设计
基于STM32单片机的嵌入式语音识别系统设计陈心灵;钱宁博;胡佳辉;王战中【摘要】设计了一款以STM32F103为核心的自然语言识别系统,为满足实时语音识别系统对内存资源和运算速度的要求,基于硬件资源合理设计语音处理算法,在嵌入式平台上实现了对孤立词语的语音识别.首先根据背景噪声和语音信号的时域特征差异设定相应门限值,从而实现了对语音信号的端点检测.然后针对语音识别中传统梅尔倒谱系数对语音的高频信息敏感度较低,对语音信号分别提取梅尔倒谱系数(MFCC)与翻转梅尔倒谱系数(IMFCC),结合Fisher准则构造混合特征参数.最后采用动态时间规整算法实现语音识别.因系统体积小、便携性好等特点,易于实现对不同设备的语音控制,有一定的市场前景.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】3页(P135-137)【关键词】语音识别;梅尔倒谱系数;翻转梅尔倒谱系数;Fisher准则;动态时间规整算法;STM32F103【作者】陈心灵;钱宁博;胡佳辉;王战中【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学电气与电子工程学院,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】TP391.40 引言语音识别是人机交互很重要的模块，应用领域相当广阔。
集成电路的快速发展使得将具有先进功能的语音识别系统固化到更加微小的芯片或模块上成为可能[1]，更便于语音识别系统的推广与使用，嵌入式语音识别技术开发变得更加有价值。
本文设计一个基于STM32F103单片机的嵌入式语音识别系统，包括硬件设计和软件设计[2-3]。
语音特征提取在传统梅尔倒谱系数基础上，运用Fisher比结合梅尔倒谱系数与翻转梅尔倒谱系数，构建了混合特征参数[4]，识别算法采用动态时间规整算法。
嵌入式系统参考文献
嵌入式系统参考文献嵌入式系统：体系结构、编程设计——国外计算机科学经典教材作者：（印度）卡莫尔（Kamal,R.）编著，陈曙晖等译出版社：清华大学出版社2005-5-1内容简介本书是嵌入式系统的基础教程，主要面向初级系统设计人员。
书中详细介绍了嵌入式系统最基本的软件和硬件要素，以及将代码嵌入到系统中的一些软件技术和接口技术。
本书主要特色：全面介绍了嵌入式系统的编程原理、OS、RTOS函数和进程间同步；单处理器和多处理器系统的程序建模和软件设计实践；同时涵盖两种实时操作系统——mC/OS-II和VxWorks；提供了关于消费电子产品、通信、汽车电子产品和片上安全事务系统的案例研究，同时阐述了RTOS编程原理；每章包括插图、示例、关键词及其定义、问题回顾和实践练习；Java 2 Micro版本的使用针对手持设备的嵌入式C++编程，嵌入式软件的C语言编程。
FPGA嵌入式系统设计作者：孟宪元，钱伟康编著出版社：电子工业出版社20071001本书基于全球最大的可编程器件生产厂商美国Xilinx公司的系列FPGA产品，系统介绍了最新FPGA的内部结构、设计流程和ISE8.1i开发工具；全面介绍了FPGA实现嵌入式系统的基本原理和利用FPGA实现嵌入式系统的设计方法。
在详细介绍硬件描述语言VHDL的基础上，如何利用VHDL语言设计数字系统，通过综合在FPGA上实现所设计系统的功能；利用可执行技术条件基于模型的设计方法，对设计的DSP系统进行建模、仿真和优化，以及通过代码生成，自动转换到硬件实现的过程；利用嵌入式处理器软核构造和裁剪嵌入式系统的设计方法，在单个FPGA芯片上利用软、硬件协同设计的方法，合理地配置资源，实现多处理器的嵌入式系统。
本书立足于工程实践，结合作者多年嵌入式系统和可编程逻辑器件的开发和教学经验，内容丰富，取材新颖，可为相关专业工程技术人员、研究生在设计和使用嵌入式系统时提供参考，也可作为高等学校电子电气信息类、仪器仪表类、自动化类及其他相关专业高年级本科生的教学参考书。
嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法
嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法一、引言近几年，嵌入式系统已经成为了各种领域的重要组成部分，从家庭用电器到工业自动化，从医疗设备到交通运输，从通讯设备到航空航天，无一不离开了嵌入式系统的应用。
而随着嵌入式系统应用场景的不断增多，对其稳定性、可靠性、安全性、兼容性等方面的需求也在不断提高。
其中，电磁兼容性作为嵌入式系统设计中的一个重要方面，也越来越受到工程师们的关注。
电磁兼容性是指电子设备在特定环境下，能够在不产生危害电磁干扰的前提下，正常地工作，并不受到电磁干扰的影响。
为了保证嵌入式系统的电磁兼容性，需要对其进行专门的设计与优化。
本文将对嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法进行详细探讨。
二、电磁兼容性问题的表现形式在嵌入式系统中，电磁兼容性问题主要表现在以下几方面：1.电磁辐射干扰当电路中的电流和电压发生变化时，会产生辐射场，从而对周围的设备和系统产生干扰。
这种干扰称为电磁辐射干扰。
在嵌入式系统中，电磁辐射干扰可能会引起其他设备中断或失效，或者对通讯系统产生干扰，造成信号质量下降。
2.电磁敏感性电磁敏感性是指嵌入式系统中的电路容易受到来自外部电磁场的干扰影响，从而影响系统的正常工作。
这种敏感性广泛存在于各类控制电路、通讯电路、传感器等电路中。
3.共模噪声干扰共模噪声干扰是指来自于电源线、信号线等共同连接的信号线路上的噪声干扰。
在嵌入式系统中，共模噪声干扰的主要表现为设备直接断电、失效等问题。
三、电磁兼容性设计与优化方法为了有效地解决嵌入式系统中的电磁兼容性问题，需要采用一系列设计与优化手段。
1. PCB布局设计优化在电路设计中，PCB 布局是最基础和关键的环节。
良好的 PCB 布局设计可以有效降低电磁辐射和电磁敏感性。
一些常规的 PCB 布局设计优化方法包括：信号线、电源线等线路的分离；系统地面的铺设；地面电位平面化等。
2. 过滤器应用过滤器是嵌入式系统中常用的抑制电磁干扰的组件。
它能有效地将频率波动在较高频段的电磁干扰滤除，从而保证系统的正常工作。
嵌入式控制系统工程设计——第1章(概述)
嵌入式技术应用——工业控制
工业方面：机床、冶金、电子、交通、 航空航天等行业技术升级的重要基础
基于Win CE的移动机器人平台
基于VXworks的火星探路者
2004年“勇气号”再次登陆火 星
嵌入式系统应用示例—— 嵌入式工控机
VMIVME-7050实物图
嵌于ARM的嵌入式控制器
特点： 32位ARM微处理器 LCD、键盘交互 USB、RS232接口 嵌入式RTOS
以通用的嵌入式操作系统和系统级芯 片为标志的嵌入式系统阶段
20世纪 90年代，发展到IP (Intellectual Property）集成 ，即 SoC（ System On Chip）设计技术。 SoC可以有效的降低电子/信息系统产品的开发成本 ，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界 将采用的最主要的产品开发方式。SoC通常有以下特 征：
教学安排：
课程名称：嵌入式控制系统工程设计 课程编号：5230126 课程属性：学科基础选修 学 时：16 学时（1~4周）
课堂教学：16学时 实验学时： 0学时
学
分： 1 学分
参考书：
1.嵌入式控制系统开发及应用实例 闫保中、许兆新等编著 ，哈尔滨工业大学出版社， 2012.8 2.嵌入式控制系统应用设计 ，章亚明 著 北京邮电大学出版社， 2010.8
3.复杂的嵌入式系统
这样的嵌入式系统的嵌入式处理器一般是16位、 32位等， 用于大规模的应用。由于软件量大，因此需要扩展存储器 。扩展存储器一般在1MB以上，外部设备接口一般仍然集 成在处理器上。 常用的嵌入式处理器有 ARM系列、 Motorola公司的PowerPC 系列、 Coldfire系列等。 这类系统可见于开关装置、电话交换机、电梯、数据采集 系统、医药监测系统、诊断及实时控制系统等。它们是一 个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给 该系统。这种组件可同计算机一起操作，并可包括某种数 据库。
基于ARM嵌入式系统的图形用户界面控制方法
基于ARM嵌入式系统的图形用户界面控制方法
李凯;窦振中;宋鹏
【期刊名称】《扬州大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2006(9)1
【摘要】论述了嵌入式系统及人机交互技术的现状与发展,提出一种新颖的人机交互输入接口的思路和方法.在基于ARM[A dvanced R ISC(reduced instruction set com pu ter)M ach ines]嵌入式系统中,移植了μC/O S和μC/GU I,利用加速度传感器ADXL 105实现手势动作对图形用户界面中的菜单进行控制,从而实现人机交互输入.该研究改变了传统的输入方式,为以后人机接口的发展探索出一条新的途径.
【总页数】4页(P58-61)
【关键词】人机交互技术;ARM;加速度传感器;动作控制
【作者】李凯;窦振中;宋鹏
【作者单位】扬州大学信息工程学院;扬州大学物理科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP332.3
【相关文献】
1.基于ARM嵌入式系统的带式输送机控制系统设计概述 [J], 李福进;高建宇
2.基于ARM嵌入式系统的微型智能可编程控制器 [J], 孙延岭;赵雪飞;张红芳;刘国敏
3.基于ARM嵌入式系统在雷达接口控制与数据采集系统中的应用 [J], 张增继
4.ARM嵌入式系统中触摸屏的中断控制方法 [J], 苏丹;任开春;何春晗
5.基于 ARM 的多模式智能控制嵌入式系统设计磁 [J], 陆兴华;范太霖;谢振汉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
嵌入式处理器ARM技术及芯片
嵌入式处理器ARM技术及芯片
窦振中
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】@@ ARM技术方兴未艾rnARM(Advanced RISC Machines)公司从1991年推出第一种嵌入式RISC内核ARM6开始至今,经过十年多坚持不懈的打造,ARM已成为世界领先的嵌入式RISC处理器知识产权(IP)提供商.ARM公司是一个概念创新的公司,它首先提出知识产权公开出售授权的概念,它既不生产芯片,也不销售芯片,它的商业模式是搞设计和卖方案,它通过对数字电子公司在广泛的应用中使用高性能、低价格、低功耗的微处理器和系统芯片进行授权而获利.
【总页数】2页(P14-15)
【作者】窦振中
【作者单位】扬州大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.第五届嵌入式处理器（Freescale杯）设计应用大奖赛竞赛用的芯片简介 [J],
2.CME-M7 FPGA实现可编程芯片与嵌入式处理器的无缝连接 [J], 韩霜
3.基于嵌入式处理器和DSP的生物芯片扫描分析系统 [J], 陈耀武;陈碧;汪乐宇
4.让ARM技术无处不在——ARM公司中国业务总裁谭军博士谈系统芯片IP的业
务 [J],
5.泰鼎微系统基于ARM技术的机顶盒芯片出货量超1亿 [J],
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嵌入式系统硬件设计
嵌入式系统硬件设计之樊仲川亿创作课程设计陈述书指导老师姓名学号院系机械设计制造及其自动化班级机械电子完成时间嵌入式硬件系统设计课程设计陈述摘要嵌入式系统已经广泛应用于生产生活的各个方面,从电磁炉到机器人控制,从电子玩具到智能手机,都离不开嵌入式系统的应用.本陈述主要记录了在《嵌入式硬件系统》课程中的所学所感.关头词：嵌入式系统,PCB焊接,Altium Designer,51单片机目录1概述41.1本课程主要教学内容41.2 嵌入式硬件系统简介41.3 本陈述结构安插42 PCB焊接练习52.1元器件符号的认识52.1.1了解元器件的尺寸52.1.2 罕见电路图元件符号52.1.3 罕见元器件实物52.1.4 认识元器件参数62.2元器件封装的认识72.2.1实物封装72.2.2封装尺寸介绍72.3焊接办法82.3.1 焊接东西介绍82.3.2 焊接要求82.3.3 焊接过程中遇到的问题及解决办法8 3电路原理图设计93.1电路功效阐发93.1.1 51单片机93.1.2 LED93.1.3 外部晶振93.1.4 复位电路93.1.5 报警器93.1.6 CH340G93.1.7 USB93.1.8 24C02CT-E93.1.9 数码管93.2原理图设计103.2.1原理图设计软件103.2.2原理图设计要求103.3 PCB设计103.3.1 原理图导入103.3.2 设置PCB尺寸大小113.3.3 规划113.3.4 布线113.3.5 覆铜113.3.6 检查113.4 设计过程中遇到的问题及解决办法114 PCB焊接及调试134.1 焊接过程中遇到的问题134.2调试过程134.2.2 调试过程遇到的问题135项目任务书145.1 任务书145.2项目可行性阐发146项目装置设计制作及调试156.1 装置结构设计156.2 硬件设计156.2.1 电机选择156.2.2 开关选择156.2.3 单片机类型选择166.2.4 WIFI模块选择166.3 算法流程176.4 运行代码176.5 装置制作及调试176.5.1 盒子的制作176.5.2 ESP8266调试187 结语19参考文献20谢辞21附录（程序）221概述1.1本课程主要教学内容本课程由浅入深,主要讲授怎样设计运用一套完整的嵌入式系统.首先掌握基本东西及元件使用办法,如认识元器件、焊接技巧学习、AD软件使用等；其次学习嵌入式系统的基本知识,学习如何设计一个基本的嵌入式系统；最后自主设计一套完整的实用的嵌入式系统.1.2 嵌入式硬件系统简介嵌入式系统（Embedded system）,是一种“完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统”,按照英国电气工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义,嵌入式系统为控制、监视或帮助设备、机器或用于工场运作的设备.与团体计算机这样的通用计算机系统不合,嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务.由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务,设计人员能够对它进行优化,减小尺寸降低成本.嵌入式系统通常进行大量生产,所以单个的成本节约,能够随着产量进行成百上千的缩小.嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成.与通用计算机能够运行用户选择的软件不合,嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的；所以经常称为“固件”.1.3 本陈述结构安插第二章为PCB焊接练习,介绍元器件的认识,及PCB焊接过程中遇到的困难.第三章为电路原理图设计,介绍了原理图各部分的功效第四章为PCB设计及制作,介绍PCB电路的绘制过程,及遇到的问题和解决办法.第五章为项目要求,描述了项目任务书及项目可行性.第六章为项目制作及调试,介绍了项目的制作过程.2PCB焊接练习2.1元器件符号的认识2.1.1了解元器件的尺寸元器件及线的粗细尺寸单位通常是mil.1mil=0.0254mm.2.1.2罕见电路图元件符号图2.1 罕见电路图元件2.1.3 罕见元器件实物图2.2 罕见元器件实物2.1.4 认识元器件参数A. 参数暗示办法a.直接暗示直接暗示法是指将电阻标称值用数字和文字符号直接写在电阻体上,其允许偏差则用百分数暗示.直接暗示法通常仅用于体积尺寸较大的对象上,目前很少使用.b.色环标识使用4至5个黑色环暗示阻值.普通色环电阻器用4环暗示,精密电阻用5环暗示,电阻体一端头色环为第一环,另一端头为末环,末环通常暗示偏差率.色环暗示一般用在直插电阻体上.图2.3 色环标识c.数码暗示使用3位数暗示阻值.从左至右第1、2位暗示有效数字,第3位暗示10的幂次.通经常使用于贴片电阻及电容.2.2元器件封装的认识2.2.1实物封装通经常使用封装类型来暗示元器件的形状及尺寸.图2.4 实物封装2.2.2封装尺寸介绍表2.1 封装尺寸介绍英制公制长宽高020106030.60.30.2304021005 1.000.50.3006031608 1.600.80.4008052012 2.00 1.250.5012063216 3.20 1.600.5512103225 3.20 2.500.5518124832 4.50 3.200.5520105025 5.00 2.500.5525126432 6.40 3.200.552.3 焊接办法2.3.1 焊接东西介绍220V,60W焊笔、0.4mm焊锡、松香、镊子、缩小镜、吸锡线等.2.3.2 焊接要求A.焊接时焊缝要求平滑,不得有虚焊等焊接缺陷,发明缺陷及时修补.B.选取合理的焊接顺序可以提高焊接效率.C. 在焊接某些元件时应注意焊接时间不克不及过长,例如LED灯,不然容易损坏元器件.2.3.3 焊接过程中遇到的问题及解决办法A. 焊接过程中注意二极管的正负极不要接反.B. 如果芯片的两个引脚不小心焊接到一起,可以用吸锡线吸取多于的焊锡.C. 焊接完成后,上电LED不亮,有可能LED标的目的接反,有可能焊锡不敷导致接触不良,也有可能焊接时间太长致使LED损坏.D. 焊接引脚比较多的元器件的时候,可以先把对角的两个引脚焊好进行固定.图2.5 焊接练习板3电路原理图设计3.1电路功效阐发3.1.151单片机单片机又称单片微型计算机,内部集成了微处理器、存储器等各类芯片,起控制作用,是电路中最重要的部分.3.1.2LEDD1-D8接单片机P0口,通过控制P0口输出电平的凹凸控制LED的亮灭,D9负极接地,可以显示单片机是否已经上电任务；每个发光二极管都串联了限流电阻,避免电流过大被烧坏.3.1.3 外部晶振单片机的XTAL1和XTAL2引脚连接外部晶振,用来为电路提供振荡和准确的时钟信号.3.1.4 复位电路单片机RST引脚接复位电路,按下按键可使单片机复位.3.1.5 报警器报警器通过J1与单片机相连,J1引脚1与三极管基极相连,引脚2与单片机P3.6相连.通过跳线帽连接引脚1与引脚2,当单片机P3.6输出高电平时即可启动报警器.3.1.6 CH340GCH340G是一个USB总线的转接芯片,实现USB转串口的功效.RXD、TXD用于接收、发射信号.3.1.7 USBUSB用于与计算机连接向单片机传输数据,同时可以为电路供电.D-、D+为数据传输线.3.1.8 24C02CT-E24C02CT-E是EEPROM（带电可擦除可编程）存储芯片,掉电后数据不丢失.SDA为数据线,SCL为时钟信号线,用于与单片机之间数据的发送和接收.3.1.9 数码管电路中加入了四位共阳极数码管,公共端单片机P10-P14连接,由于单片机输出电流很小,缺乏以驱动数码管,所以需要加三极管对对电流进行缩小,三极管基极串联电阻进行限流；数码管负极接地,串联电阻进行限流.3.2原理图设计3.2.1原理图设计软件Altium Designer 是原Prote 软件开发商ALitum 公司推出的电子产品开发系统,主要运行在Windows 操纵系统.这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整新阐发和设计输出技术完美融合.本次使用AD软件进行原理图的设计绘制.图3.1 原理图3.2.2原理图设计要求A. 图幅.经常使用图幅为A4、A3、A2,并有尺度格局的图框.B. 规范网络标号命名.标号命名要对其功效有一定启示作用.命名统一使用英文大写格局.C. 不使用的管脚使用“×”.D. 在画原理图时,电源的符号上下要一致,便于理解.E. 版面规划需要注意电路结构的易读性,可以将电路依照功效划分为几个部分,合理、均衡的规划.F. 一个项目比较庞杂时,元件比较多,可以分红几张图纸画,每张图纸里包含一个或者几个功效电路.3.3PCB设计3.3.1 原理图导入原理图画好后,新建PCB工程,将各元件导入PCB工程.3.3.2 设置PCB尺寸大小Design---Board Shape---Redefine Board Shape.尺寸不大于10cmx10cm3.3.3 规划将各元件拖动到PCB规模内,依照功效模块安插,便利布线.3.3.4 布线采取手动布线,分Top Layer和Bottom Layer两层.布线过程中对元件的摆放位置及标的目的进行适当调整,避免线有过多交叉.3.3.5 覆铜覆铜由一系列的导线组成,可以完成电路内不规则区域的填充.在绘制PCB图时,覆铜主要是指把空余没有走线的部分用导线全部布满.用铜箔铺满部分区域和电路的一个网络相连,多数情况是和GND网络相连.单面电路板覆铜可以提高电路的刚搅扰能力,且PCB板会比较美不雅；同时,通过大电流的导电通路也可以采取覆铜的办法加大过电流的能力.单机东西栏中的不规则多边形图标,在弹出窗口中选择连接GND网络,层面设置为Bottom Layer,点击确定.选中要覆铜的区域,完成覆铜.同样的步调给Top Layer覆铜.3.3.6 检查PCB绘制结束后,可以切换到3D模式,不雅察是否有元件摆放位置过近,适当进行调整.图3.2 PCB设计3.4 设计过程中遇到的问题及解决办法3.4.1 原理图设计过程中,引脚标号用net格局标注才干实现相同标号的引脚电器连接.开始用的txt格局,后经同学指出后更正.3.4.2 PCB元件安插过程中发明有若干元件没有封装（例：LED D1-D9）.回到原理图,双击D1,在弹出窗口中,Models Edit---Browse----选择合适的封装R0805---OK.然后将更改后的信息更新到PCB中,Design---Update PCB Document---Execute Changes.3.4.3 PCB布线过程中发明不克不及不交叉,于是采取过孔via连接上下层的线.一开始将pad和via弄混淆,pad是焊盘,也叫插件孔,用于放置插接件；via是过孔,用于上下两层的电器连接.4PCB焊接及调试4.1 焊接过程中遇到的问题A.单片机芯片的引脚太密集,焊接过程不小心将两个引脚焊在一起,用吸锡线浸松香后可将多余的焊锡吸去.B.若干电容有正负极之分,焊接时没有注意焊反了,用热风枪吹下后重新焊接.C. 焊完调试时,发明程序不克不及烧录,原因是USB接口虚焊,补焊后成功烧录.4.2调试过程4.2.1 程序烧录烧录程序采取的是STC的官方烧录软件STC-isp,选择对应的芯片型号.开始下载程序时要对单片机重新上电.4.2.2 调试过程遇到的问题A. 初次下载程序时一直下载失败,检查后发明是USB接口有引脚虚焊,补锡后可成功下载程序.B. 调试时要注意插好对应的跳线帽.C. 调试数码管时,有一个数码管不亮,查找原因是有一个引脚虚焊,补一些焊锡之后可以正常亮.图4.1 PCB焊接板5项目任务书5.1 任务书本项目拟制作一个玩具盒子,主要功效如下：（1）外界触发开关后,盒盖可以自动开闭；（2）开关被触发后,盒子内部要伸出一只“小手”将开关拨回原位；（3）开关被触发后,盒子每次的反响都要略有不合；（4）可以通过手机触发开关.5.2项目可行性阐发本项目比较简单,灵感来自于微博上的“无聊盒子”及“偷钱猫存钱罐”.采取单片机驱动舵机就可以实现大部分功效.6项目装置设计制作及调试6.1 装置结构设计采取一个舵机控制盒盖的开闭,一个舵机控制手臂.图6.1 装置结构设计6.2 硬件设计6.2.1 电机选择控制盒盖开关的采取辉盛99的塑料尺舵机,控制手臂的采取辉盛996的金属齿舵机.图6.2 舵机6.2.2 开关选择依照网络例程选用摇头开关.图6.3 摇头开关6.2.3 单片机类型选择选用STC15W4K56S4单片机.6.2.4 WIFI模块选择选用ESP8266模块.图6.4 ESP8266模块6.3 算法流程图6.5 算法流程6.4 运行代码见附件.6.5 装置制作及调试6.5.1 盒子的制作盒子资料采取3mm厚的木板,轻巧且易于加工.盒子尺寸为15×15×10cm,盒体用热熔胶粘接,盒盖与盒体之间用金属合叶连接.手臂部分采取solidworks建模后,有3D打印成型.图6.6. 实物装置6.5.2 ESP8266调试A. 在单片机中烧录进WIFItoUSB程序后与电脑相连,发明串口无法接受到数据,经多次实验查找,问题出在单片机与电脑相连的数据线上,换用新线或者ESP直接通过USB转串口模块与电脑相连可以正常收发数据.B. 让单片机自动设置ESP模块的模式时,程序语句都是正确的,但是上电之后发明手机无法与WIFI模块连接,多次调试之后发明是发送AT指令的延时太短,ESP模块反应不过来,延长延时间隔后,手机可以正常与ESP连接并收发数据.C. 使用PWM波控制舵机角度,舵机的正负电源线以及信号控制线都连接在单片机上,但是舵机不按程序写定的角度转动,经同学辅佐检查后发明是供电电压缺乏,采取外接电源后舵机可正常任务.D. 手机连接ESP的WIFI信号后,通过网络调试助手与端口连接时,出现一连接好马上就又断开的问题,多次调试后发明是因为其他的WIFI信号搅扰太强.7结语本学期通过《嵌入式系统硬件设计》这门课程确实学到了很多东西,比方学会Altium Designer的使用,学会原理图和PCB的设计绘制,了解了STC系列单片机的基本编程知识等等.同时也认识到一个装置从设计完成到做出实物之间有很多任务要做,制作过程往往会遇到许多预料不到的困难,所以我们不克不及眼高手低,有想法就要实际动手做一做,在制作时中通过发明问题解决问题的过程可以学到很多平时注意不到的东西.除了学到很多专业知识外,还磨砺了自己的性格.从一开始的程序调欠亨就焦躁的想砸电脑,到后面的出现问题可以相对冷静的阐发解决,这个过程中通过不竭的自我检查一直在进步,我相信这种进步在生活中也是十分有帮忙的.参考文献[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子产业出版社,2009[2]李瑞,耿立明. Altium Designer 14 电路设计与仿真从入门到精通[M]. 北京：人民邮电出版社,2014.[3]百度百科[DB/OL].[4]Y野—狼e-Less-box,木制无聊盒子制作.[DB/OL]. (2014.2.22)[2016.6.10].http://tieba.百度.com/p/2881467224?pn=2[5]huqin.机器人教程2：舵机及转向控制原理.[DB/OL].(2013.12.31)[2016.6.13]./mcu/2672.html[6]记忆之墙.STC15W4K3S4系列定时器T0定时器输出时钟.[DB/OL].(2016.3.9)[2016.6.13]./wtb155********/article/details/5083 2755[7]214409622.ESP8266.模块和电脑通信.[DB/OL].(2015.3.10)[2016.6.10].http://jingyan.百度.com/article/c45ad29c346837051753e2e6.html[8] heicc. Uart-WiFi模块ESP8266把玩记（附51单片机程序）.[DB/OL].(2015.1.5)[2016.6.10]./bbs/dpj-30277-1.html.谢辞这次课程设计是我第一次独自完成从硬件到编程的所有主要任务.在这个过程中,感激老师的指导及精神上的激励,同时也要感激杨、董、卡等同学在硬件制作和软件编程过程中赐与的大力帮忙.附录（程序）#include "STC15F2K60S2.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define MCU_FREQ 11059200L //延时#define UART_BUAD 115200#define S2RI 0X01#define S2TI 0x02sbit led=P2^1;bit busy1, busy2;bit r1flag, r2flag;unsigned char r1char, r2char;//串口调试程序sbit key=P2^4;sbit pwmpin1=P3^6;//定义PWM1输出端口sbit pwmpin2=P3^7;//定义PWM2输出端口sbit mp3=P2^3;uchar pwm1,pwm2;uchar f=0;uchar count=0;//pwm程序//void on();//void off();void setwifi();//设置ESP模式void uartInit(void);//串口初始化void uart1SendData(unsigned char ucData);//串口1发送字符函数void uart2SendData(unsigned char ucData);//串口2发送字符函数void uart1SendString(char *pS);//串口1发送字符串函数void uart2SendString(char *pS);//串口2发送字符串函数void delay(int xms); //延时函数//串口调试函数void mov1();void mov2();void mov3();void mov4();void mov5();void keyscan();//检测摇头开关void Time0_Init();//定时器0初始化//舵机控制函数void main(){P0M0 = 0x00;P0M1 = 0x00;P1M0 = 0x00;P1M1 = 0x00;P2M0 = 0x00;P2M1 = 0x00;P3M0 = 0xff;P3M1 = 0x00;P4M0 = 0x00;P4M1 = 0x00;P5M0 = 0x00;P5M1 = 0x00;P1 |= 0x3C; // 0b00111100 // Set ESP8266 pins 3,4,5,6 to high.uartInit();//串口初始化Time0_Init();//定时器0初始化delay(5000);setwifi();//设置WIFI模式参数,连接网络delay(5000);while (1){if (r1flag == 1) {//如果串口1接受到数据,则发送给串口2uart2SendData(r1char);r1flag = 0;}if (r2flag == 1) {//如果串口2接受到数据,则发送给串口 1uart1SendData(r2char);r2flag = 0;}keyscan();switch(r2char)//判断串口2接受到的数据{case '1':mov1();break;case '2':mov2();break;case '3':mov3();break;case '4':mov4();break;case '5':mov5();break;}//r2char='0';}}/************************************************/ void Time0_Init()//定时器0初始化{TMOD|=0x01;IE|=0x82;TH0=(65536-459)/256;TL0=(65536-459)%256;//定时5msTR0=1;}void keyscan()//检测摇头开关{if(key==0){delay(10);if(key==0){if(f==5){f=0;}f=f+1;switch(f){case 1:mov1();break;case 2:mov2();break;case 3:mov3();break;case 4:mov4();break;case 5:mov5();break;//default;}while(!key);}}}void Time0_Int() interrupt 1 //定时器0中断程序 {TH0=(65536-459)/256;TL0=(65536-459)%256; //if(count<pwm1) //pwmpin1=1; //elsepwmpin1=0;if(count<pwm2) //pwmpin2=1; //elsepwmpin2=0; //count=(count+1); //count=count%40; //}void mov1(){delay(800);led=0;mp3=0;delay(500);mp3=1;delay(1000);pwm1=2;delay(1000);pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;delay(1000);pwm1=1;r2char='0';}void mov2(){delay(800);led=1;pwm1=2;mp3=0;delay(500);mp3=1;delay(1000);pwm1=1;delay(1000);pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;r2char='0'; }void mov3(){delay(800);led=0;delay(1000);pwm1=2;delay(1000);mp3=0;delay(500);mp3=1;pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;delay(1000);pwm1=1;r2char='0'; }void mov4(){delay(800);led=1;pwm1=2;mp3=0;delay(500);mp3=1;pwm1=1;delay(1000);pwm1=2;delay(1000);pwm1=1;delay(1000);pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;r2char='0'; }void mov5(){delay(800);led=0;pwm1=2;delay(1000);pwm1=1;delay(2000);pwm1=2;mp3=0;delay(500);mp3=1;pwm1=1;delay(1000);pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;delay(1200);pwm2=1;delay(1200);pwm2=4;delay(800);r2char='0';}/************************************************/void setwifi(){uart2SendString("AT+CWMODE=3\r\n");//AP模式,串口2delay(1000);//uart2SendString("AT+CWSAP=\"ZHULL\",\"19941126\",1,3\r\n");//连接无线网,串口2 //delay();uart2SendString("AT+CIPMUX=1\r\n");//开启多链接模式,串口2delay(1000);uart2SendString("AT+CIPSERVER=1,7478\r\n");//开启SERVER模式,配置端口号为7478 delay(1000);}void uartInit(void)//串口初始化{r1flag = r2flag = 0;S2CON = 0X50; // port 2 with 8 BIT.SCON = 0X50; // port 1 with 8 bit.T2L = (65536 - (MCU_FREQ/4/UART_BUAD)) ;T2H = (65536 - (MCU_FREQ/4/UART_BUAD)) >> 8;AUXR = 0X14; // Start Timer 2.AUXR |= 0x01; // Use as port 1 baudrate too.IE2 = 0X01; // Enable port 2 interrupt.ES = 0x01; // Enable port 1 interrupt.EA = 1;}void uart1() interrupt 4 using 1//串口1中断函数{if (RI){RI = 0;r1char = SBUF;r1flag = 1;}if (TI){TI = 0;busy1 = 0;}}void uart2() interrupt 8 using 2//串口2中断函数{if (S2CON & S2RI) {S2CON &= ~S2RI;r2char = S2BUF ;r2flag = 1;}if (S2CON & S2TI) {S2CON &= ~S2TI;busy2 = 0;}}void uart1SendData(unsigned char ucData)//串口1发送字符函数{while (busy1);ACC = ucData;busy1 = 1;SBUF = ACC;}void uart2SendData(unsigned char ucData)//串口2发送字符函数{while (busy2);ACC = ucData;busy2 = 1;S2BUF = ACC;}void uart1SendString(char *pS)//串口1发送字符串函数{while (*pS) { //检测字符串结束标记uart1SendData(*pS++); //发送当前字符}}void uart2SendString(char *pS)//串口2发送字符串函数{while (*pS) { //检测字符串结束标记uart2SendData(*pS++); //发送当前字符}}void delay(int xms) //延时函数{int i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=650;j>0;j--);}。
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嵌入式系统设计方法的演化--从单片机到单片系统窦振中撰文１嵌入式系统设计方法变化的背景嵌入式系统设计方法的演化总的来说是因为应用需求的牵引和IT技术的推动。
⑴微电子技术的不断创新和发展，大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。
硅材料与人类智慧结合大批量生产出的低成本、高可靠性和高精度的微电子结构模块推动了一个全新的技术领域和产业。
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，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，开创了一个崭新的应用世界，以至广泛影响了并在逐步改变着人类的生产、生活、学习等社会活动。
⑵计算机硬件平台性能大幅度提高，使很多复杂算法和方便使用的界面得以实现，大大提高了工作效率。
给复杂嵌入式系统辅助设计提供了物理基础。
⑶高性能的EDA综合开发工具（平台）得到长足发展，而且其自动化和智能化程度不断提高，为复杂嵌入式系统设计提供了不同用途和不同级别集编辑、布局、布线、编译、综合、模拟、测试、验证和器件编程等一体化的易于学习和方便使用的开发集成环境。
⑷硬件描述语言(HDL-Hardware Description Language)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媒介，它描述能力和抽象能力强，给硬件电路，特别是半定制大规模集成电路设计带来重大的变革。
目前用得较多的有已成IEEE STD 1076标准的VHDL、IEEE STD 1364标准的Verilog HDL和Altera 公司企业标准的AHDL等。
由于HDL的发展和标准化，世界上出现了一批利用HDL进行各种集成电路功能模块专业设计的公司，其任务是按常用或专用功能用HDL来描述集成电路的功能和结构，并经过不同级别的验证形成不同级别的IP内核模块供芯片设计人员装配或集成选用。
IP（Intellectual Property 知识产权）内核模块是一种把预先设计好的、甚至已经过验证的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件的专门知识。
它有几种不同形式，IP内核模块有行为（behavior）、结构（structure）和物理（physical）三级不同程度的设计，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)”三个层次，这相当于集成电路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的设计技术。
软IP内核通常是用某种HDL文本提交用户，它已经过行为级设计优化和功能验证，但是其中不含有任何具体的物理信息。
据此，用户可以综合出正确的门电路级网表，并可以进行后续结构设计，具有最大的灵活性，可以很容易地借助于EDA综合工具与其他外部逻辑电路结合成一体，根据各种不同的半导体工艺设计成具有不同性能的器件。
可以商品化的软IP内核一般电路结构总门数都在5千门以上。
但是如果后续设计不当，有可能导致整个结果失败。
软IP内核又称作虚拟器件。
硬IP内核是基于某种半导体工艺的物理设计，已有固定的拓扑布局和具体工艺，并已经过工艺验证，具有可保证的性能。
其提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，这是可以拿来就用的全套技术。
固IP内核的设计深度则是介于软IP内核和硬IP内核之间，除了完成硬IP内核所有的设计外，还完成了门电路级综合和时序仿真等设计环节，一般以门电路级网表形式提交用户使用。
TI、Philips、Atmel等厂商就是通过Intel授权，用其MCS-51的IP内核模块结合自己的特长开发出有个性的与Intel MCS-51兼容的单片机。
常用的IP内核模块有各种不同的CPU(32/64位CISC/RISC结构的CPU或8/16位微控制器/单片机，例如8051等)、32/64位DSP（例如320C30）、DRAM、SRAM、EEPROM、Flash memory、A/D、D/A、MPEG/JPEG、USB、PCI、标准接口、网络单元、编译器、编码/解码器、和模拟器件模块等。
丰富的IP内核模块库为快速地设计专用集成电路和单片系统以及尽快占领市场提供了基本保证。
⑸软件技术的进步，特别是嵌入式实时操作系统（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。
EOS是一种功能强大、应用广泛的实时多任务系统软件。
它一般都具有操作系统所具有的各种系统资源管理功能，用户可以通过应用程序接口API调用函数形式来实现各种资源管理。
用户程序可以在EOS的基础上开发并运行，它与通用系统机中的OS相比，主要有系统内核短小精悍，开销小，实时性强，可靠性高的特点。
完善的EOS还提供各种设备的驱动程序，为了适应网络应用、Internet应用，还可以提供TCP/IP协议支持。
目前流行的EOS有3Com公司Palm OS、Microsoft公司的Windows CE和Windows NT Embedded 4.0、日本东京大学的Tron 和各种开放源代码的嵌入式Linux以及国内开发成功的凯思集团的Hopen OS和浙江大学的HBOS。
２嵌入式系统设计方法的变化过去擅长于软件设计的编程人员一般对硬件电路设计“敬而远之”，硬件设计和软件设计被认为是性质完全不同的技术。
电子工程出身的设计人员，随着电子信息技术的发展，往往还逐步涉足软件编程，主要形式是通过微控制器（国内习惯称作单片机）的应用，学会相应的汇编语言编程。
进而在设计规模更大的集散控制系统时，必然要用到已普及的PC 机，以其为上端机，逼着学习使用Quick BASIC、C、C++、VC、VB等高级语言编程作系统程序，设计系统界面，通过与单片机控制的前端机进行多机通信构成集中分布控制系统。
而软件编程出身的设计人员则很少有兴趣去学习应用电路设计。
然而，随着计算机技术的飞速发展，特别是硬件描述语言HDL的发明，系统硬件设计方法发生了变化，数字系统的硬件组成及其行为完全可以用HDL来描述和仿真。
在这种情况下，设计硬件电路不再是硬件设计工程师的专利，擅长软件编程的设计人员可以借助于HDL工具来描述硬件电路的行为、功能、结构、数据流、信号连接关系和定时关系，设计出满足各种要求的硬件系统。
EDA工具往往允许有两种设计输入工具，分别适应硬件电路设计人员和软件编程人员两种不同背景的需要。
让硬件背景设计人员用已习惯的原理图输入方式，而让软件背景设计人员用硬件描述语言输入方式。
由于用HDL描述进行输入，则与系统行为描述更接近，且更便于综合，时域传递和修改，还能建立独立于工艺的设计文件，所以擅长软件编程的人一旦掌握了HDL和一些必要的硬件知识，往往可以比习惯于传统设计的工程师设计更好的硬件电路和系统。
所以要求习惯于传统设计的工程师应该学会用HDL来描述和编程。
３嵌入式系统设计的三个层次嵌入式系统设计有三个不同层次：⑴第一层次：以PCB CAD软件和ICE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，其步骤总是先抽象后具体。
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分配。
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，其选择的基本原则就是市场上可以购买到的性价比最高的通用元器件；在必要时，需分别对各个没有把握的部分进行搭试、功能检验和性能测试，从模块到系统找到相对优化的方案，画出电路原理图；硬件设计的关键一步就是利用印制板(PCB)计算机辅助设计(CAD)软件对系统元、器件进行布局和布线，接着是印制板加工、装配和硬件调试。
工作量最大的部分是软件设计，它贯穿整个系统设计过程，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。
软件设计工作量主要集中在程序调试，所以软件调试工具就是关键，最常用和最有效的工具是在线仿真器(ICE)。
⑵第二层次：以EDA工具软件和EOS为开发平台的设计方法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，在硬件设计时，设计师可以利用这些半定制器件，逐步把原先要通过印制板线路互连的若干标准逻辑器件自制成专用集成电路(ASIC)使用，这样，就把印制板布局和布线的复杂性转换成半定制器件内配置的复杂性。
然而半定制器件的设计并不需要设计人员有半导体工艺和片内集成电路布局和布线的知识和经验。
随着半定制器件的规模越来越大，可集成的器件越来越多，使印制板上互连器件的线路、装配和调试费用越来越少，不仅大大减小了印制板的面积和接插件、降低了系统综合成本、可编程增加了应用的灵活性，更重要的是降低了系统功耗、提高了系统工作速度和大大提高了系统可靠性、安全性。
这样，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。
半定制逻辑器件经历了可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL、复杂可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA的发展过程。
其趋势是集成度和速度不断提高，功能不断增强，结构趋于更合理，使用变得更灵活和方便。
设计人员可以利用各种EDA工具和标准的CPLD、FPGA等，设计和自制用户专用的大规模集成电路。
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。
⑶第三层次：以IP内核库为设计基础用软硬件协同设计技术的设计方法 90年代后，进一步开始从“集成电路”级设计不断转向“集成系统”级设计。
目前已进入单片系统（SOC-System on a chip）设计阶段，并开始进入实用阶段。
这种设计方法不是把系统所需要用到的所有集成电路简单地二次集成到一个芯片上，如果这样实现单片系统，是不可能达到单片系统所要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压、低功耗等指标的，特别是低功耗要求。
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。
（有时也可能把系统做在几个芯片上，因为实际上并不是所有的系统都能在一个芯片上实现的，还可能因为某种单片系统实现的工艺成本太高，以至于在商业上是没有价值的。
）目前进入实用的单片系统还属简单的单片系统，例如智能IC卡等，但几个著名的半导体厂商正在紧锣密鼓地研制和开发象单片PC这样的复杂单片系统。