嵌入式硬件平台设计 (浙江大学).ppt

嵌入式系统 2 硬件平台设计（I） 提纲 提纲 4 Implement Solution 2 Generate Solutions 1 Define Problem 5 Evaluate Solution Design Simulation 3 Decide the Course of Action System Simulation 通用的工程设计过程 Layers of Computer System Component-based Software High-level language Programs Assembly Program Machine Code Instruction Set Module Layer Register-Transfer Layer Logic Layer (gates) Circuit Layer (transistors) Semiconductor Layer … * Architecture (interface between hardware and software Organization Realization Software Engineering System Programming CS CSE CE EE 嵌入式系统的软硬件框架 人机交互接口 嵌入式 微处理器 I/O A/D D/A SDRAM ROM 通用接口 人机交互接口 机械装置 文件系统 任务管理 BSP/HAL板级支持包／硬件抽象层 应用程序 嵌入式计算机系统 驱动器N 。。。。 驱动器2 驱动器1 传感器N 。。。。 传感器2 传感器1 被控对象 图形用户界面 * 问题： 功能、性能要求、 价格、开发周期等约束 设计： 选择 折衷 分析比较 计算 评价 嵌入式系统 方法 工具 嵌入式系统的设计 嵌入式系统的设计过程 系统需求分析 规格说明书 体系结构设计 硬件设计 系统集成 系统测试 产品 机械系统设计 软件设计 提纲 嵌入式硬件与软件协同设计 任务确定 需求分析 确定软/硬件界面 硬件裁剪 确定硬件结构框架 电路实现/制作 硬件调试 软硬件集成 系统总调试 任务确定 医疗实时监护系统 单参数监护：单一生命体征监控 心电（ECG）、血压（NIBP）、体温（TEMP）、血氧饱和度（SPO2） 综合监护：社区服务、现场紧急救护 重症监护系统：ICU（Intensive Care Unit） 需求分析-1 ICU（Intensive Care Unit）：重症监护 重症加强护理病房。把危重病人集中起来，在人力、物力和技术上给予最佳保障，以期得到良好的救治效果。 中小医院是一个病房，大医院是一个特别科室 ICU的设备必须配有床边监护仪、中心监护仪、多功能呼吸治疗机、麻醉机、心电图机、除颤仪、起搏器、输液泵、微量注射器、气管插管及气管切开所需急救器材。 条件较好的医院，还配有血气分析仪、微型电子计算机、脑电图机、B超机、床旁X线机、血液透析器、动脉内气囊反搏器、血尿常规分析仪、血液生化分析仪等。 专科与综合ICU： 烧伤ICU、心血管外科ICU、新生儿ICU等) CCU（ Coronary heart disease）是专科ICU中的一种，针对重症冠心病而设的。 需求分析-2 单参数监护 心电（ECG） 心电参数采样存储 心电参数监护报警（心脉生命监护报警，GPS定位，GPRS报警） 心电图综合分析（图形显示） 心律失常分析、起搏分析、ST段分析等，并可根据临床需求进行监测信息回顾，包括趋势图、表的信息存储功能，存储时间长，信息量大 血压（NIBP）：电子血压计 体温（TEMP）：体温计、全息体温图 血氧饱和度（SPO2） 一般用数字显示 需求分析-3 综合监护 监测ECG、NIBP、SPO2、TEMP等基本参数 同时，也可以连续监测有创血压、心输出量、特殊麻醉气体 （小型ICU）。 数字和波形同屏显示。 * 系统结构设计 系统如何实现设计说明书描述的功能 软件/硬件如何进行划分 嵌入式系统中软件和硬件协同完成系统的功能 软件/硬件划分通常由速度、灵活性以及开销来决策 * 软硬件的划分 嵌入式系统的设计涉及硬件与软件部件，设计中必须决定什么功能由硬件实现，什么功能由软件实现。 硬件和软件具有双重性 软硬件变动对系统的决策造成影响 划分和选择需要考虑多种因素 硬件和软件的双重性是划分决策的前提 * 通常由软件实现的部分 操作系统功能 任务调度 资源管理 设备驱动 协议栈 TCP／IP 应用软件框架 除基本系统、物理接口、基本逻辑电路，许多由硬件实现的功能都可以由软件实现。 * 双重性部分 算法 加密／解密 编码／解码 压缩／解压 …… 数学运算 浮点运算，FFT，