《电子系统综合设计》课件.pptx

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1、电子系统综合设计电子系统综合设计 制作人：时间：2024年X月目录目录第第1 1章章 电子系统综合设计简介电子系统综合设计简介第第2 2章章 电路设计电路设计第第3 3章章 PCB PCB设计设计第第4 4章章 MCU MCU软硬件设计软硬件设计第第5 5章章 综合设计实践综合设计实践第第6 6章章 电子系统综合设计总结电子系统综合设计总结 0101第第1章章 电电子系子系统综统综合合设计简设计简介介 课程概述课程概述课程概述课程概述本课程旨在帮助学生全面、系统地了解电子系统综合设计。本课程旨在帮助学生全面、系统地了解电子系统综合设计。目的目的课程内容课程内容流程概述、硬件设计、软件设计、原型

2、制作、测试与修正电子设计流程电子设计流程元器件选择、线路布局、参数计算、仿真测试电路设计基础电路设计基础原理图设计、封装设计、布线、设计规范PCBPCB设计基础设计基础MCU概述、寄存器、编程、调试MCUMCU软硬件基软硬件基础础电子设计流程电子设计流程电子设计流程电子设计流程电子设计流程是电子系统综合设计的基础，主要包括硬件电子设计流程是电子系统综合设计的基础，主要包括硬件设计、软件设计、原型制作、测试与修正等方面。设计、软件设计、原型制作、测试与修正等方面。流程概述流程概述线路布局线路布局线路布局线路布局线路布局的基本原则线路布局的基本原则布线的方法和技巧布线的方法和技巧信号完整性和信号完

3、整性和EMCEMC问题问题 硬件设计硬件设计元器件选择元器件选择元器件选择元器件选择元器件的选型原则元器件的选型原则元器件的分类和特点元器件的分类和特点元器件的参数和规格元器件的参数和规格PCBPCB设计基础设计基础原理图的绘制方法和技巧原理图设计原理图设计封装的种类、选型和设计方法封装设计封装设计布线的规范和技巧布线布线PCB设计的常用规范和标准设计规范设计规范MCUMCUMCUMCU软硬件基础软硬件基础软硬件基础软硬件基础MCUMCU是电子系统综合设计中的核心部件，需要掌握寄存器、是电子系统综合设计中的核心部件，需要掌握寄存器、编程和调试等技能。编程和调试等技能。MCU概述概述根据兴趣和能

4、力选择合适的项目选题选题0103根据设计方案制作原型和PCB板实现实现02根据项目需求设计硬件和软件方案方案设计方案设计 0202第第2章章 电电路路设计设计 电路设计流程简电路设计流程简电路设计流程简电路设计流程简介介介介电路设计是电子系统综合设计中的重要一环，主要包括电电路设计是电子系统综合设计中的重要一环，主要包括电路设计流程、设计规范和设计软件。电路设计流程包括需路设计流程、设计规范和设计软件。电路设计流程包括需求分析、电路拓扑设计、元器件选择、电路绘制和电路仿求分析、电路拓扑设计、元器件选择、电路绘制和电路仿真等环节。设计规范主要包括电路设计标准、元器件选型真等环节。设计规范主要包括

5、电路设计标准、元器件选型标准和标准和PCBPCB设计标准等。电路设计软件包括设计标准等。电路设计软件包括OrCADOrCAD、ProteusProteus等常用软件，可用于电路绘制、仿真和调试等。等常用软件，可用于电路绘制、仿真和调试等。基础电路模块设计基础电路模块设计主要用于放大传感器等探测器的信号，以便进行数字转换和处理信号放大电路信号放大电路设计设计主要用于滤除信号中的噪声和杂频，保证信号的准确性和稳定性滤波电路设计滤波电路设计主要用于数字信号的处理和转换，可采用FPGA等可编程设备实现数字信号电路数字信号电路设计设计 传感器电路设计传感器电路设计主要用于检测光线的强度、颜色和位置等信息

6、，常用于光电传感、图像识别等领域光电传感器电光电传感器电路设计路设计主要用于检测环境或器件的温度，可采用热敏电阻、热电偶等元器件实现温度传感器电温度传感器电路设计路设计主要用于检测环境或器件的湿度，可采用电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等实现湿度传感器电湿度传感器电路设计路设计 电源电路设计电源电路设计主要考虑电源的功率、效率、稳定性和可靠性等因素，实现对整个系统的供电电源电路设计电源电路设计要点要点主要用于实现对电源输出电压的稳定控制，可采用线性稳压、开关稳压等不同方式稳压电路设计稳压电路设计主要用于实现高效率、高可靠性的功率转换，可采用Boost、Buck、Buck-Boost等不同拓扑

7、结构开关电源设计开关电源设计 主要包括元器件选型标准、电路拓扑设计标准、PCB设计标准等，确保电路设计的安全性、可靠性和可维护性电路设计标准电路设计标准0103主要考虑PCB的布局、布线、阻抗和辐射等因素，实现对电路的屏蔽、互感和散热等控制PCBPCB设计标准设计标准02主要考虑元器件的参数、质量、可获得性和价格等因素，实现对电路性能的优化元器件选型标准元器件选型标准ProteusProteusProteusProteus可用于虚拟电路实验、电路仿可用于虚拟电路实验、电路仿真和真和PCBPCB设计等领域设计等领域支持多种模拟器和微控制器，支持多种模拟器和微控制器，具有广泛的应用具有广泛的应用图

8、形界面美观，操作简便图形界面美观，操作简便Altium DesignerAltium DesignerAltium DesignerAltium Designer可视化设计平台，可用于综合可视化设计平台，可用于综合设计、数字信号处理和高速布设计、数字信号处理和高速布线等领域线等领域支持多种设计元素和设计规范，支持多种设计元素和设计规范，实现对电路性能的全面优化实现对电路性能的全面优化支持团队协作，提高设计效率支持团队协作，提高设计效率CadenceCadenceCadenceCadence面向面向EDAEDA领域的设计软件，具有领域的设计软件，具有强大的功能和广阔的应用范围强大的功能和广阔的应

9、用范围支持高级电源管理、模拟信号支持高级电源管理、模拟信号处理和嵌入式系统设计等领域处理和嵌入式系统设计等领域提供全套工具链和技术支持，提供全套工具链和技术支持，保障设计成功保障设计成功电路设计软件电路设计软件OrCADOrCADOrCADOrCAD集电路设计、仿真和调试于一集电路设计、仿真和调试于一体的工具，功能强大体的工具，功能强大常用于模拟电路、数字电路和常用于模拟电路、数字电路和PCBPCB设计等领域设计等领域图形界面友好，易于学习和使图形界面友好，易于学习和使用用总结总结电路设计是电子系统综合设计中的重要一环，需要掌握电路设计流程、设计规范和设计软件等方面的知识。不同类型的电路设计具

10、有不同的特点和要点，需要根据具体需求和实际情况进行选择和优化。选择合适的电路设计软件也是成功实现设计的关键，需要根据需求和个人能力进行选择和学习。0303第第3章章 PCB设计设计 PCBPCB设计流程设计流程PCB设计流程概述，包括设计准备、元件布局、走线、规则检查、制造等流程PCBPCB设计流程设计流程简介简介PCB设计中需要遵守的规范，包括尺寸、排布、线宽、间距等PCBPCB设计规范设计规范介绍PCB设计中常见的软件，包括Altium Designer、Eagle、PADS等PCBPCB设计软件设计软件 元件布局中需要注意的要点，包括布局原则、元件数量、边缘间距等元件布局要点元件布局要点

11、0103引脚分布与引脚映射要点，需要注意到引脚的电路连接、布局的合理性、触点的易用性等引脚分布与引脚映射引脚分布与引脚映射02元件的外形布局与封装的选择，需要考虑到匹配的电路功能、维护方便、成本等因素外形布局与封装选择外形布局与封装选择走线技巧走线技巧走线技巧走线技巧走线技巧介绍走线技巧介绍走线技巧的重要性走线技巧的重要性走线技巧的应用场景走线技巧的应用场景阻抗控制阻抗控制阻抗控制阻抗控制阻抗控制的作用阻抗控制的作用阻抗控制的方法与技巧阻抗控制的方法与技巧阻抗控制的应用实例阻抗控制的应用实例PCBPCBPCBPCB规则检查规则检查规则检查规则检查PCBPCB规则检查的目的与作用规则检查的目的与

12、作用PCBPCB规则检查的流程与方法规则检查的流程与方法PCBPCB规则检查的常见问题与解决规则检查的常见问题与解决方法方法PCBPCB走线走线走线要点走线要点走线要点走线要点走线的目的与作用走线的目的与作用走线的主要步骤走线的主要步骤走线中需要注意的事项走线中需要注意的事项PCBPCBPCBPCB制造要点制造要点制造要点制造要点PCBPCB制造要点介绍，包括工艺流程、加工工具、制造质量等制造要点介绍，包括工艺流程、加工工具、制造质量等方面，需要注意到方面，需要注意到PCBPCB制造的环保性和可持续性。制造的环保性和可持续性。PCBPCB交付测试交付测试PCB交付前需要进行的测试与确认，包括电

13、气测试、功能测试、环境测试等PCBPCB交付前的交付前的测试测试PCB交付后需要进行的测试与确认，包括批量生产测试、光学测试、机械测试等PCBPCB交付后的交付后的测试测试PCB制造过程中可能出现的问题与解决方法，包括电路板变形、引脚偏位、异物侵入等常见常见PCBPCB问题问题与解决方法与解决方法 总结总结1.PCB设计流程要清晰明确，设计规范要严格遵守；2.PCB元件布局与走线要点要注意到电路连接、布局原则等方面；3.PCB制造过程中需要注意到环保性和可持续性。只有在这些方面做好，才能确保整个电子系统的质量和稳定性。0404第第4章章 MCU软软硬件硬件设计设计 MCUMCUMCUMCU软件

14、设计流软件设计流软件设计流软件设计流程程程程在在MCUMCU的软件设计中，我们需要遵循一定的流程。首先，我的软件设计中，我们需要遵循一定的流程。首先，我们需要明确程序的主要功能以及实现方式。其次，进行程们需要明确程序的主要功能以及实现方式。其次，进行程序框架构建和代码编写，注意遵循编程规范。然后，进行序框架构建和代码编写，注意遵循编程规范。然后，进行程序的编译和调试，确保程序的正确性。最后，我们需要程序的编译和调试，确保程序的正确性。最后，我们需要对程序进行优化，提高其执行效率。在这个过程中，我们对程序进行优化，提高其执行效率。在这个过程中，我们需要掌握需要掌握C C语言编程基础和操作系统基础

15、知识。语言编程基础和操作系统基础知识。C C语言编程基础语言编程基础包括整型、字符型、浮点型等数据类型数据类型包括if语句、for语句、while语句等控制语句控制语句包括函数定义、函数参数、函数返回值等函数调用函数调用 操作系统基础操作系统基础包括进程的创建、调度、同步、通信等进程管理进程管理包括内存的分配、回收、保护等内存管理内存管理包括文件操作、目录管理、文件保护等文件系统文件系统 MCUMCU硬件设计流程硬件设计流程根据产品需求，确定MCU硬件的功能和性能要求需求分析需求分析确定MCU的硬件框架和各个模块的功能、接口及性能指标方案设计方案设计根据方案设计，绘制MCU的原理图，确保连接正

16、确、符合电气规范原理图设计原理图设计 MCUMCU模块设计模块设计包括CPU、内存、总线等处理器核心处理器核心包括时钟源、时钟频率、PLL等时钟电路时钟电路包括电源选择、电压稳定、电流保护等电源管理电源管理 用于输入输出控制和数据传输GPIOGPIO接口接口0103用于连接外部存储器、传感器等SPISPI接口接口02用于与其他设备进行通信串口接口串口接口PWMPWMPWMPWM控制器设计控制器设计控制器设计控制器设计PWMPWM控制器是控制器是MCUMCU应用设计的一个重要部分。它可以通过调应用设计的一个重要部分。它可以通过调节占空比控制输出的电压、电流等。在设计时需要考虑到节占空比控制输出的

17、电压、电流等。在设计时需要考虑到PWMPWM信号的频率、分辨率、电平等参数，并且需要与其他模信号的频率、分辨率、电平等参数，并且需要与其他模块进行协同设计和调试。块进行协同设计和调试。串口通信设计串口通信设计串口通信设计串口通信设计串口通信是串口通信是MCUMCU与其他设备进行数据交互的一种方式。在设与其他设备进行数据交互的一种方式。在设计时需要考虑到串口的波特率、字长、校验位等参数，并计时需要考虑到串口的波特率、字长、校验位等参数，并且需要进行数据的解析和处理。串口通信可以用于很多应且需要进行数据的解析和处理。串口通信可以用于很多应用场景，比如传感器数据采集、远程控制等。用场景，比如传感器数

18、据采集、远程控制等。SPISPISPISPI总线通信设总线通信设总线通信设总线通信设计计计计SPISPI总线通信是总线通信是MCUMCU与外部设备进行数据交互的一种方式。与外部设备进行数据交互的一种方式。它可以同时连接多个设备，实现高速数据传输。在设计时它可以同时连接多个设备，实现高速数据传输。在设计时需要考虑到需要考虑到SPISPI总线的时序、模式、数据位数等参数，并且总线的时序、模式、数据位数等参数，并且需要进行数据的解析和处理。需要进行数据的解析和处理。SPISPI总线通信可以用于很多应总线通信可以用于很多应用场景，比如存储器访问、图形显示等。用场景，比如存储器访问、图形显示等。基础调试

19、工具介绍基础调试工具介绍用于模拟MCU的运行环境仿真器仿真器用于调试MCU程序，包括单步执行、观察变量值等调试器调试器用于分析信号波形，找出问题所在逻辑分析仪逻辑分析仪 仿真调试流程仿真调试流程安装仿真器、调试器等软件，并进行配置环境搭建环境搭建将程序下载到仿真器中下载程序下载程序开始运行程序，进行单步执行、观察变量等调试工作启动仿真启动仿真 硬件调试与测试方法硬件调试与测试方法包括电压、电流、功率等参数的测试电气参数测试电气参数测试用示波器等工具对信号波形进行分析信号波形测量信号波形测量对MCU的各个模块进行测试，确保其功能正常功能测试功能测试 0505第第5章章 综综合合设计实设计实践践

20、项目需求分析项目需求分析项目需求分析项目需求分析在项目需求分析阶段中，主要是对项目的需求进行概述说在项目需求分析阶段中，主要是对项目的需求进行概述说明，包括功能实现要求和系统可靠性要求。这是为了明确明，包括功能实现要求和系统可靠性要求。这是为了明确项目的基础要求，方便后续的系统设计与模块划分。在该项目的基础要求，方便后续的系统设计与模块划分。在该阶段，需要收集和整理数据，分析需求，确定项目的目标，阶段，需要收集和整理数据，分析需求，确定项目的目标，为后续的设计和开发打下基础。为后续的设计和开发打下基础。功能实现要求功能实现要求采集外部信号或数据数据采集模块数据采集模块对采集到的信号或数据进行处

21、理信号处理模块信号处理模块对系统进行控制控制模块控制模块 系统可靠性要求系统可靠性要求平均无故障时间MTBFMTBF要求要求平均修复时间MTTRMTTR要求要求平均无故障时间MTTFMTTF要求要求 系统设计与模块系统设计与模块系统设计与模块系统设计与模块划分划分划分划分在系统设计与模块划分阶段，主要是对项目进行具体的设在系统设计与模块划分阶段，主要是对项目进行具体的设计和模块划分。在该阶段，需要根据需求进行系统设计思计和模块划分。在该阶段，需要根据需求进行系统设计思路的确定，在此基础上进行模块划分，将系统划分成多个路的确定，在此基础上进行模块划分，将系统划分成多个模块，便于后续的软硬件联合开

22、发。模块，便于后续的软硬件联合开发。设计原则设计原则设计原则设计原则模块化设计模块化设计标准化接口标准化接口可拓展性可拓展性设计方法设计方法设计方法设计方法自顶向下自顶向下自底向上自底向上结构化设计结构化设计设计工具设计工具设计工具设计工具EDAEDA工具工具仿真器仿真器分析工具分析工具系统设计思路系统设计思路分级设计分级设计分级设计分级设计明确系统层次结构明确系统层次结构确定各级模块确定各级模块分析各级模块之间的关系分析各级模块之间的关系软硬件联合开发软硬件联合开发软硬件联合开发软硬件联合开发在软硬件联合开发阶段，需要将设计好的模块进行具体的在软硬件联合开发阶段，需要将设计好的模块进行具体的

23、开发，将硬件和软件进行联合，在此过程中，需要不断地开发，将硬件和软件进行联合，在此过程中，需要不断地进行调试和优化，确保项目的实现和功能的完备性。进行调试和优化，确保项目的实现和功能的完备性。调试与验证调试与验证对软件进行测试和调试软件调试软件调试对硬件进行测试和调试硬件调试硬件调试进行软硬件联合调试系统联合调试系统联合调试 系统测试与优化系统测试与优化系统测试与优化系统测试与优化在系统测试与优化阶段，需要对整个系统进行测试和验证，在系统测试与优化阶段，需要对整个系统进行测试和验证，发现问题并进行解决和优化，确保系统的可靠性和稳定性。发现问题并进行解决和优化，确保系统的可靠性和稳定性。在测试过

24、程中，需要逐步完善系统，提高系统的性能和功在测试过程中，需要逐步完善系统，提高系统的性能和功能。能。问题解决与优化问题解决与优化分类问题，找到问题本质问题分类问题分类提出优化方案，持续优化系统优化方案优化方案分析系统可靠性，提高系统性能系统可靠性分系统可靠性分析析 项目总结与迭代项目总结与迭代项目总结与迭代项目总结与迭代在项目总结与迭代阶段，需要对整个项目进行总结，对项在项目总结与迭代阶段，需要对整个项目进行总结，对项目中的不足和优点进行分析，并提出改进的方案。在此基目中的不足和优点进行分析，并提出改进的方案。在此基础上，进行下一轮的项目开发，不断地改进和优化，提高础上，进行下一轮的项目开发，

25、不断地改进和优化，提高项目的实现和性能。项目的实现和性能。0606第第6章章 电电子系子系统综统综合合设计总设计总结结 课程回顾课程回顾从单处理器到多核处理器的演变计算机体系结计算机体系结构构二进制逻辑、组合逻辑、时序逻辑数字逻辑电路数字逻辑电路硬件和软件的组合嵌入式系统嵌入式系统 设计流程总结设计流程总结明确设计目标和功能需求分析需求分析确定系统框架和关键技术概念设计概念设计完成电路图设计和软件编写详细设计详细设计验证设计是否符合要求验证测试验证测试调研市场需求和用户需求需求分析需求分析0103完成电路图设计和软件编写详细设计详细设计02确定系统框架和技术路线概念设计概念设计趋势趋势趋势趋势

26、芯片级系统设计，系统级集成芯片级系统设计，系统级集成云计算、大数据、人工智能云计算、大数据、人工智能5G5G通信、物联网技术通信、物联网技术智能化、可靠性、安全性、节智能化、可靠性、安全性、节能性能性挑战挑战挑战挑战成本、功耗、体积、性能平衡成本、功耗、体积、性能平衡多种技术、多种架构、多种标多种技术、多种架构、多种标准准多学科交叉、多方利益博弈多学科交叉、多方利益博弈设计流程、设计工具、设计方设计流程、设计工具、设计方法法解决方案解决方案解决方案解决方案系统思维、创新思维、工程思系统思维、创新思维、工程思维维软件、硬件、算法协同优化软件、硬件、算法协同优化跨学科合作、开放创新、共享跨学科合作

27、、开放创新、共享产业产业设计流程优化、工具支持、教设计流程优化、工具支持、教育培养育培养电子系统综合设计的现状与趋势电子系统综合设计的现状与趋势现状现状现状现状多领域交叉，应用范围广泛多领域交叉，应用范围广泛硬件、软件、算法协同设计硬件、软件、算法协同设计工业自动化、智能家居、医疗工业自动化、智能家居、医疗保健等保健等高度集成、高效能、低功耗、高度集成、高效能、低功耗、小型化小型化学科前景与发展学科前景与发展学科前景与发展学科前景与发展方向方向方向方向电子系统综合设计是电子信息工程领域的重要分支，近年电子系统综合设计是电子信息工程领域的重要分支，近年来得到了迅速发展。未来，随着新技术的不断涌现和新应来得到了迅速发展。未来，随着新技术的不断涌现和新应用的不断出现，电子系统综合设计将迎来更广阔的发展空用的不断出现，电子系统综合设计将迎来更广阔的发展空间。我们需要不断学习新知识，掌握新技术，深入探究新间。我们需要不断学习新知识，掌握新技术，深入探究新应用，提高综合设计能力，为电子信息产业的发展做出更应用，提高综合设计能力，为电子信息产业的发展做出更大贡献。大贡献。THANKSTHANKS 谢谢观看！