嵌入式系统讲义1_01课件.ppt

嵌入式系统设计的主要步骤 需求分析与规格说明 用户需求的格式 GPS移动地图系统:示例 描述规格说明的工具 体系结构设计 系统硬件体系结构 系统软件体系结构 构件设计 体系结构设计中告诉我们需要什么样的构件，而构件设计中就是设计或选择符合体系结构和规格说明中所需求的构件。构件通常既包括硬件，如FPGA、电路板等，也包括软件模块。 一些硬件构件是现成的。现成的硬件构件即有标准构件，也有专用构件，例如CPU芯片，存储器芯片等就是标准构件，而在移动地图中GPS接收器就是专用构件。同样地，软件构件也可利用标准软件模块，如地图数据库及数据库标准访问例程及函数。 更多的情况下，我们需要自己设计一些构件，即使采用标准的集成电路，也必须设计连接它们的印刷电路板，同时，需做大量的定制编程。当然，建立嵌入式软件模块时，必须确保系统实时性良好，并且在允许的范围内不占用更多的存储空间。在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排，以避免多次读取相同的数据。 系统调试与集成 只有建立构件后，才能将它们合并得到一个可以运行的系统。当然在系统集成阶段并不是仅仅把所有的构件连接在一起就行，通常都会发现以前设计上的错误。在系统集成时按阶段构架系统，并每次只对一部分模块排错，能够更容易地发现并定位错误。我们必须确保在体系结构和各构件设计阶段尽可能按阶段集成系统，并相对独立地测试系统功能。系统集成时要准确定位出现的错误是非常困难的，在这一阶段，设计者的专业知识和经验将起很大的作用。 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * 99式主战坦克，火控系统，行进间射击；中国新型PLZ05式155毫米自行加榴炮 车载、舰载、机载、星载；陆基、海基、空基、天基 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * 驱逐舰 指挥信息系统、航向控制系统；雷达、舰炮随动系统、730近防炮随动系统、导弹等 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * J10飞机，飞行控制系统，作动器；红旗2防空导弹：天线罩、导引头、仪器舱、战斗部、发动机、尾舱 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * 神州六号飞船：复杂的嵌入式系统，例如：温度控制子系统，姿态控制子系统 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * “火星探路者”飞船造价为2.7亿美元，发射与探测预算为1.96亿美元。 “索杰纳” 6轮探测车是一个小型机器人，重量10.5公斤，造价2500万美元 。 * ? 国防科技大学计算机学院601室 * Office LAN：以太网；可靠性低，实时性低——ERP；企业级管理信息系统——华能集团 OS-LAN：两路以太网；可靠性中，实时性中——MES；工厂级信息系统——岳阳火电厂 工业以太网：现场控制总线；可靠性高，实时性高——PCS；车间（机组）控制系统——车间（发电机组） * ? 国防科技大学计算机学院601室 * 3块位64CPU，用于主控；还有50多块32位/16位DSP、MCU * ? 国防科技大学计算机学院601室 * 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）属于一种微波成像雷达，也是一种可以产生高分辨率图像的(航空)机载雷达或(太空)星载雷达。它在早期系使用透镜成像机制在底片（胶卷）上形成影像，目前则以复杂的雷达数据后处理方法来获得极窄的有效辐射波束（对产生的雷达图像意味着极高的空间分辨率）。它一般安装在移动的载体上对相对静止的目标成像，或反之。自合成孔径雷达发明以来，它被广泛的应用于遥感和地图测绘。 数据的处理使用快速傅里叶变换: 成像计算量是相当巨大的，实时数据处理仍然是一个严峻的挑战，因此数据的精处理通常是观测记录数据后由地面站进行。 成像结果是一幅对地面目标照射的雷达信号，经地表反射有明暗色调差异的地貌图像——包括雷达信号振幅大小及相位资料。在最简单的应用中，若舍弃相位信息，振幅信息至少包含了地表的粗糙程度资讯，非常像黑白照片。 对合成口径雷达影像判读，可能比一般光学影像(例如家庭用照像机所摄得影像)稍微困难，然而目前已累积了对已知地表情形的大量实验成果，相关判读知识也不断增加之中。 径向距离分辨率r=c/(2B)，其中c为光速，B为模拟信号带宽，例如，距离分辨率r=0.75m，则带宽B=c/2r=200MHz，3倍频采样，则采样频率高达600MSps。如果采样位数为8位，则数据率为600M*8=4.8Gbit/s。SAR图像每个点需要约1000次的计算量，典型图像大小为8192*8192，则计算量为600/（8192*8192）*4*5/2*8192*8192*log2（8192）=600M*130=78GFLOPs * ? 国防科技大学计算机学院6