電子系統(tǒng)設計與工程應用 課件 第1章 電子系統(tǒng)設計概述

1.1電子系統(tǒng)及其功能組成

1.2電子系統(tǒng)設計方法與開發(fā)流程

1.3電子系統(tǒng)設計應考慮的主要因素

1.4常用EDA軟件

1.5電子系統(tǒng)設計資料查找1.1電子系統(tǒng)及其功能組成系統(tǒng)是指由兩個及兩個以上各不相同但又相互聯(lián)系、相互制約的單元組成的，在給定環(huán)境下能夠完成一定功能的綜合體。一個系統(tǒng)有可能包含若干個功能明確的子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)是指由電子元器件或部件組成的，能夠產(chǎn)生、傳輸、采集與處理電信號及信息的完整的電子裝置。更通俗地說，能夠完成一個特定功能的完整的電子裝置都可以稱為電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)伴隨電子器件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并隨著電子器件的實現(xiàn)水平，特別是器件的集成化水平、處理速度、專用集成芯片(ASIC)以及計算機輔助設計(CAD)等工具的發(fā)展而發(fā)展。電子系統(tǒng)方便了日常生活，改善了生活質(zhì)量，提高了專業(yè)人員的工作效率?？梢哉f，電子系統(tǒng)已經(jīng)滲透到生活與工作的方方面面，無論是普通大眾還是專業(yè)人員，離開電子系統(tǒng)幾乎寸步難行!隨著電子技術的發(fā)展與萬物互聯(lián)時代的來臨，電子系統(tǒng)將向小型化、智能化、綜合化、平臺通用化、網(wǎng)絡一體化的方向發(fā)展，并且?guī)缀鯚o一例外地采用硬件與軟件高度結合的方式。電子系統(tǒng)的應用領域非常廣泛，與日常生活密切相關的電視機、空調(diào)、冰箱、半導體收音機、手機等均屬于電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品的范疇。除此之外，具有特定功能的移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、測控儀器、汽車電子系統(tǒng)、機載綜合航空電子系統(tǒng)等復雜系統(tǒng)更是電子系統(tǒng)的重要組成部分，它們在電子系統(tǒng)家族中的地位舉足輕重。通常一個產(chǎn)品在批量生產(chǎn)與推廣應用之前，一般都要經(jīng)歷需求分析、功能量化、系統(tǒng)方案設計與論證、系統(tǒng)開發(fā)、測試修改與鑒定、試用與產(chǎn)品定型等幾個階段，電子系統(tǒng)也不例外。所謂電子系統(tǒng)設計，是指在功能量化的基礎上，對系統(tǒng)整體與功能單元模塊的實現(xiàn)方案、性能指標、信號格式以及模塊間信號傳輸協(xié)議及連接接口進行的設計。其中，在實現(xiàn)方案的設計中包括關鍵元器件的選取，在連接接口設計中包括連接接口的實現(xiàn)方式與信號線的定義等。由于電子系統(tǒng)設計是一個非常復雜的問題，涉及的知識面非常廣，要求設計人員不僅具備廣闊的專業(yè)理論知識與豐富的工程項目經(jīng)驗，而且對層出不窮的現(xiàn)代電子實現(xiàn)技術要有準確認識與實時把握，因此，電子系統(tǒng)的設計往往既是項目開發(fā)中的重點，也是項目開發(fā)中的難點。為了使設計的方案在項目開發(fā)中達到事半功倍的效果，避免浪費時間與增加開發(fā)成本，本書主要圍繞設計問題展開專題研究，對方案的工程實現(xiàn)不予討論。盡管不同電子系統(tǒng)功能各異，其實現(xiàn)方案也千差萬別，但從功能組成來看它們都有很多相同或相似的地方?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)典型功能組成如圖1.1所示。信息源將各種消息轉(zhuǎn)換為電信號?；鶐盘柼幚韱卧?，顧名思義，用于完成對基帶信號的處理。若系統(tǒng)功能不同以及信道環(huán)境有差異，則基帶信號處理單元的組成就會有較大差異。其中，模擬體制的電子系統(tǒng)通常在完成對信號的調(diào)理后，即可將信號輸入到信號調(diào)制單元，而數(shù)字體制的電子系統(tǒng)基帶信號處理單元比模擬體制復雜，且不同數(shù)字系統(tǒng)的組成也存在很大差異，一般包括信號調(diào)理、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、信源編碼、塊交織、信道編碼、偽碼擴頻、擾碼加密等功能模塊。來自基帶信號處理單元的信號在調(diào)制單元完成對信號的調(diào)制，使載波的幅度、相位、頻率等電參量隨基帶信號的變化規(guī)律而發(fā)生變化，從而將基帶信號的頻譜搬移到中頻上?；祛l單元實現(xiàn)已調(diào)制中頻信號與射頻載波的混頻，進一步將有用信號的頻譜搬移到發(fā)射的頻率上，以實現(xiàn)信號在傳輸媒質(zhì)中的有效傳輸。濾波放大單元有兩個功能:一是經(jīng)帶通濾波，保留混頻輸出信號中的載波與中頻之和的射頻分量，濾除載波與中頻之差的射頻分量，減小無用分量產(chǎn)生的干擾；二是對射頻信號進行功率放大，滿足系統(tǒng)作用距離對輸出功率的要求。濾波之后，信號經(jīng)射頻電纜或波導傳送到發(fā)射天線，完成有效輻射。人機交互與顯示單元用于完成系統(tǒng)操作菜單、系統(tǒng)參數(shù)等的選擇與輸入，以便系統(tǒng)按照用戶要求工作，并顯示關鍵參數(shù)與關鍵指標等。監(jiān)測控制與自檢測單元一方面完成系統(tǒng)的開機自檢，檢查系統(tǒng)是否完好，一方面對系統(tǒng)的關鍵指標進行實時檢查，判斷系統(tǒng)性能是否滿足工作要求。一旦出現(xiàn)異常，該單元將產(chǎn)生相應的控制信號，完成對系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制與切換。頻率合成單元根據(jù)人機交互單元輸出的、與系統(tǒng)工作頻率或工作波道對應的控制信號，產(chǎn)生對應射頻頻率的載波，供混頻單元混頻。電源單元將交流市電轉(zhuǎn)換為直流電，并產(chǎn)生不同大小的直流電壓。天線接收的信號經(jīng)射頻電纜或波導后輸入到帶通濾波與前置放大單元，以抑制帶外噪聲，并對微弱信號進行低噪聲放大，以提高信噪比。來自天線的信號通常包括有用信號和噪聲兩部分，其中有用信號的帶寬有限，經(jīng)過一定距離的傳播后衰減成功率極小的微弱信號，而噪聲覆蓋整個頻帶，帶通濾波器僅讓通帶內(nèi)的頻譜成分通過。這樣，接收的信號與噪聲經(jīng)帶通濾波器后，有用信號無損地通過帶通濾波器，而噪聲信號僅有一小段頻譜成分通過帶通濾波器，信噪比將得到改善。前置放大器又稱為低噪聲放大器，其作用是在本身產(chǎn)生的噪聲盡量小的條件下對信號進行一定的放大，使輸出信號幅度增大。前置放大器之所以要求是低噪聲，主要是為了保證放大后的信噪比相比于放大前不會出現(xiàn)明顯下降。前置放大器輸出的信號被送到混頻濾波單元，混頻濾波單元將有用信號的頻譜搬移到射頻與載頻的差頻上，以方便在較低的中頻上處理信號，同時濾除混頻產(chǎn)生的不需要的頻率分量。中頻信號在解調(diào)單元完成對信號的解調(diào)，得到需要的基帶信號，基帶信號在基帶信號處理單元經(jīng)與發(fā)射機中的基帶信號處理單元嚴格對應的模塊處理后，恢復出信號給受信者。另外，由于電磁環(huán)境的復雜性以及干擾的存在，接收機的基帶信號處理單元除了完成與發(fā)射機對應的功能外，有時在將信號送到受信者之前還需進行干擾抑制處理，將處理后的輸出信號再送給受信者。接收機中的人機交互與顯示單元、監(jiān)測控制與自檢測單元、頻率合成單元以及電源單元的功能與發(fā)射機中的模塊相同。1.2電子系統(tǒng)設計方法與開發(fā)流程1.2.1電子系統(tǒng)設計方法在電子系統(tǒng)設計中，采用的方法通常有三種，即自底向上設計法、自頂向下設計法和核心器件設計法。1.自底向上設計法傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設計采用“Bottomup”(自底向上)設計方法，該方法是一種局部到系統(tǒng)的方法，即先考慮底層電路，再由電路拼接成整體。該方法基于以下事實:設計人員在長期的實踐中，在電子電路設計與調(diào)試方面積累了相當豐富的經(jīng)驗，熟悉各種單元電路的功能以及可達到的最佳技術指標。當設計人員需要構建一個電子系統(tǒng)時,自然會根據(jù)要實現(xiàn)的系統(tǒng)的各個功能要求，從熟悉的單元電路中選出適用的來設計一個個功能模塊，組成一個個子系統(tǒng)，直至系統(tǒng)所要求的全部功能都實現(xiàn)為止。這種方法與設計人員的經(jīng)驗與技巧息息相關，其設計步驟如圖1.2所示。自底向上設計法由于電路設計在先，設計人員的思想將受限于選用的現(xiàn)成電路，不便于實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的，以及可靠性高、可維護性好的設計。該方法在系統(tǒng)組裝與測試過程中運用較多。2.自頂向下設計法現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計多采用“Topdown”(自頂向下)的設計方法，該方法是一種從系統(tǒng)整體到局部的方法，即將整個系統(tǒng)電路劃分成一個個子系統(tǒng)，然后連接成系統(tǒng)。詳細來說，設計人員首先根據(jù)用戶需求對系統(tǒng)功能與技術指標進行量化，然后將系統(tǒng)劃分為若干個相對獨立、功能各異的功能模塊，并對各個模塊的功能、指標以及連接關系進行描述，同時驗證各個模塊組合后的功能與指標是否能夠達到系統(tǒng)的整體要求，最后再根據(jù)需要將模塊進一步分解成下層子模塊或者最底層的電路級要求，進行最底層的電路設計。這種設計方法具有逐步細化、逐步驗證、逐步求精的特點，每一步分解都對方案的可行性進行驗證，避免了底層電路變化而更改整個系統(tǒng)構成的問題，有利于提高設計工作的效率。自頂向下設計方法一般可以將整個設計劃分為系統(tǒng)級設計、子系統(tǒng)級設計、部件級設計以及元器件級設計4個層次。該方法的設計步驟如圖1.3所示。在設計中采用自頂向下設計法時，要注意以下問題:(1)在設計的每一個層次中，必須保證所完成的設計能實現(xiàn)所要求的功能與技術指標，并且技術指標要留有一定裕量。(2)要重視設計過程中問題的及時反饋與處理。解決問題采用“本層解決，下層向上層反饋”的原則，不可以將問題傳向下層。若本層無法解決，則將問題反饋到上層解決。(3)功能與技術指標的實現(xiàn)采用子系統(tǒng)、模塊化設計的方式完成。要保證每個子系統(tǒng)、部件都有明確的功能與確定的技術指標。輸入與輸出信號關系應明確、直觀、清晰。應做到在對子系統(tǒng)、部件進行修改與調(diào)整甚至替換時，不會對總體設計產(chǎn)生影響。(4)現(xiàn)代電子系統(tǒng)均采用軟硬件協(xié)同實現(xiàn)，在設計中，要充分利用微處理器以及可編程邏輯器件的靈活可編程功能，盡量避免全硬件化的實現(xiàn)方法。由于自頂向下設計法具有由表及里、從全局到局部、逐步求精的優(yōu)點，所以在目前的電子系統(tǒng)設計中該設計方法已經(jīng)成為一種流行的設計方法。3.核心器件設計法專用集成電路與可編程數(shù)字邏輯器件的出現(xiàn)對電子系統(tǒng)的設計方法產(chǎn)生了巨大影響，大量現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計也往往圍繞這類核心器件展開，我們將這種圍繞核心器件而展開的電子系統(tǒng)設計方法稱為核心器件設計法。在這種設計法中，由于核心器件功能強大，對外圍電路與外部信號都有具體的限定條件，往往需要編程才能正常工作，而且一旦在電子系統(tǒng)中采用這類器件，整個系統(tǒng)的結構都必須符合這類器件的要求，因此，此種設計法具有圍繞核心器件展開的特點。這種設計法在功能單元電路的設計中使用得非常普遍。1.2.2電子系統(tǒng)開發(fā)流程一個電子系統(tǒng)在批量生產(chǎn)與推廣應用之前，一般都要經(jīng)歷需求分析、功能量化、系統(tǒng)方案設計與論證、系統(tǒng)開發(fā)、測試修改與鑒定、試用與產(chǎn)品定型等幾個階段，這些階段構成了電子系統(tǒng)的開發(fā)流程。下面對電子系統(tǒng)開發(fā)流程的各個環(huán)節(jié)分別進行闡述。1.需求分析當某個人、某個企業(yè)或開發(fā)團隊產(chǎn)生了想研制具有某種功能的電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品的想法時，在立項與開發(fā)之前，首先要做的事情就是進行市場需求分析，充分了解市場現(xiàn)狀,研判此電子系統(tǒng)研制的必要性。依據(jù)項目是軍用還是民用，市場調(diào)研的側重點要有所區(qū)別。市場需求分析是非常重要的環(huán)節(jié)，決定著該項目是否進一步開展，在市場需求分析中要做到內(nèi)容全面、數(shù)據(jù)可靠。2.功能量化功能量化就是將用戶用通俗語言表達的、比較籠統(tǒng)或者含混不清的需求轉(zhuǎn)換為用專業(yè)術語表達的詳細的功能需求。功能量化越細致，方案設計就會越準確。功能量化是必不可少的環(huán)節(jié)，在實際操作中，通常將功能量化為幾點具體的要求。對于縱向項目來說，必須清楚地表達系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，一方面方便上級業(yè)務部門進行準確的評判，另一方面可使課題組成員對項目有清楚的把握；對于橫向委托研制項目來說，由于委托方不一定是專業(yè)人員，因此功能量化過程更加重要，需要用戶與研制人員反復溝通與修改才能得到一個完整的系統(tǒng)量化功能，同時也為項目的驗收提供依據(jù)。3.系統(tǒng)方案設計與論證系統(tǒng)方案設計與論證在電子系統(tǒng)的設計與開發(fā)流程中處于核心地位。系統(tǒng)方案設計包括整體實現(xiàn)方案與整體指標設計、功能單元模塊實現(xiàn)方案與單元指標設計、信號格式設計、模塊間信號傳輸協(xié)議與連接接口設計以及關鍵元器件的選取等內(nèi)容，量化后的系統(tǒng)功能與關鍵指標是系統(tǒng)方案設計的依據(jù)。在系統(tǒng)方案設計中，一般先由總設計師、分項目設計師以及研制人員共同完成系統(tǒng)方案的初步設計，即按照系統(tǒng)功能與關鍵指標把系統(tǒng)劃分成若干功能模塊，形成整體實現(xiàn)框圖，并規(guī)劃出各功能模塊要完成的任務，確定各功能模塊的結構與輸入輸出關系；然后召開專家論證會，對初步方案進行修改與完善，形成最終的系統(tǒng)方案。在系統(tǒng)方案設計中要注意合理分配軟、硬件資源，盡量利用軟件來實現(xiàn)硬件也可以完成的功能。合理的系統(tǒng)方案能使開發(fā)者少走彎路，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。需要說明的是，系統(tǒng)方案設計的成敗與選取的關鍵器件密切相關。在一個項目開發(fā)中可能需要使用多個關鍵器件，對這些關鍵器件的性能指標要進行重點分析，準確研判對電子系統(tǒng)整體指標的影響，確保滿足系統(tǒng)要求。切忌在開發(fā)過程中隨意改變關鍵器件，否則會既浪費開發(fā)人員的精力，影響開發(fā)進度，又增加開發(fā)成本，并且還會使研發(fā)人員對設計師產(chǎn)生不信任感。4.系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)是電子系統(tǒng)設計與開發(fā)流程中的重要階段，也往往是花費時間最長的階段。在該階段需完成的任務包括各個功能模塊的硬件電路設計、制板與調(diào)試，軟件流程設計、編程與調(diào)試，信號處理算法的設計、仿真驗證與實現(xiàn)，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與功能測試等。在功能模塊硬件電路設計中，要做好關鍵器件資源的合理規(guī)劃，以保證用戶功能的順利實現(xiàn)。在軟件設計中，要注意哪些功能在主程序中實現(xiàn)，哪些功能在中斷中實現(xiàn)，哪些中斷優(yōu)先級高，哪些中斷優(yōu)先級低，并依據(jù)項目要求對隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)的存儲量進行合理設計，以免資源浪費。另外，地址分配要進行統(tǒng)一規(guī)劃，不同對象的地址一定不能重疊，以免出現(xiàn)無法預料的結果。在程序編寫過程中要注意以下幾點:(1)要始終貫徹模塊化編程的思想，以增加程序的可讀性，減小調(diào)試難度。(2)做到程序框圖邏輯性完整、無漏洞、容錯性好。(3)盡量減小中斷服務程序的長度，以減小對其他中斷響應的影響，通常的做法是在中斷服務程序中設置中斷標志，在主程序?qū)χ袛鄻酥具M行判斷，并進行相應的處理。(4)養(yǎng)成對程序進行注釋的習慣，以便于以后對程序進行修改。在信號處理算法的設計中，要對解決問題可能有效的算法做到心中有數(shù)，在初步遴選算法的基礎上，通過仿真來檢驗算法的有效性，并從中優(yōu)選出用于工程實現(xiàn)的信號處理算法，應避免不加評估就直接將算法用于工程實現(xiàn)的情況發(fā)生。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是建立在各個功能模塊獨立調(diào)試運行達到要求的基礎上的，在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，不可避免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，有的問題容易解決，有的問題則很難找到原因。聯(lián)調(diào)中經(jīng)驗是非常重要的，但全憑經(jīng)驗解決問題也是不可取的，解決問題的最佳方法是經(jīng)驗與專業(yè)知識相結合。5.測試修改與鑒定系統(tǒng)開發(fā)完成后，開發(fā)者要對設計與開發(fā)的電子系統(tǒng)進行性能測試，項目鑒定時也要進行專門的性能測試，并要提供測試報告。性能測試包括系統(tǒng)功能測試與指標參數(shù)測試兩個方面，并以此為依據(jù)評判研制的系統(tǒng)是否達到要求。雖然功能測試與指標測試二者缺一不可，但指標測試是測試環(huán)節(jié)的核心，它直接決定了該項目的實用性。測試中出現(xiàn)的主要問題是指標參數(shù)達不到要求或者指標在臨界值附近，產(chǎn)品在市場應用時反映的問題也往往是指標達不到要求所致。因此，在指標測試中，要嚴把質(zhì)量關，測試設備需經(jīng)過專業(yè)機構的校準。當指標達不到要求時，要反復對系統(tǒng)進行調(diào)試與修改，直到滿足要求為止。放松對指標的嚴格要求將給售后服務與維修人員帶來無盡的煩惱，應堅持問題不出廠的原則，切忌讓系統(tǒng)帶著問題去試用。對于重要的電子系統(tǒng)來說，研制樣機完成后一般會由研制單位申請、業(yè)務部門組織行業(yè)專家召開成果鑒定會，以對產(chǎn)品的功能、性能指標以及創(chuàng)新性進行鑒定，對存在的不足提出改進意見。研制樣機在鑒定前要進行產(chǎn)品試用，并由試用單位出具試用情況證明。在召開鑒定會時，會成立測試組、資料組以及鑒定委員會，由測試組對樣機進行全面測試，并提供測試報告；由資料組對鑒定材料進行核查。鑒定材料一般包括研制總結報告、技術說明書、使用說明書、樣機試用單位證明、測試報告等。鑒定會由業(yè)務部門組織，鑒定委員會主席主持，會議一般包括項目負責人研制情況匯報、委員會參觀樣機、測試組情況說明、資料組情況說明、委員會討論與質(zhì)詢等幾個環(huán)節(jié)，最后形成鑒定結論。只有通過了鑒定會的研制樣機才能轉(zhuǎn)入下一個階段。6.試用與產(chǎn)品定型在試用與產(chǎn)品定型階段，首先根據(jù)鑒定會的意見對研制系統(tǒng)存在的不足進行修改完善；其次，由于研制的樣機重點是考慮功能與性能指標的實現(xiàn)，因此為了滿足市場需求，要對結構、可靠性等方面按需進行調(diào)整，在研制樣機的基礎上生產(chǎn)型號樣機并試用；再次，在所有問題得到解決和樣機成熟的條件下，召開產(chǎn)品定型會，確定產(chǎn)品的具體型號；最后，將型號樣機轉(zhuǎn)交生產(chǎn)部門進行批量生產(chǎn)，正式投入市場。1.3電子系統(tǒng)設計應考慮的主要因素1.注重網(wǎng)絡資源的充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術已深入到日常生活與工作中，可以說各行各業(yè)已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)，對于電子系統(tǒng)的設計與開發(fā)也是如此。在電子系統(tǒng)設計與開發(fā)中，互聯(lián)網(wǎng)將在以下兩方面發(fā)揮重要作用:(1)資料的查找。無論是工作原理、常用實現(xiàn)技術、元器件等傳統(tǒng)資料，還是最新實現(xiàn)方法與技術資料，都能在網(wǎng)上一覽無余，并且相比于其他方法，利用互聯(lián)網(wǎng)查閱資料更快捷、更高效、更詳細。因此，要充分利用互聯(lián)網(wǎng)查閱資料。(2)疑難問題的咨詢解答。在設計與開發(fā)中不可避免地會碰到這樣那樣的問題，對于新器件、新技術的使用更是如此，而身邊又一時無法找到合適的人員請教。在這種情況下，利用網(wǎng)上的專題論壇解決問題也許是最佳途徑。它不僅解決了傳統(tǒng)方法受時間、地域、相互之間不熟悉等因素影響的問題，而且?guī)缀跄芙鉀Q工程實踐中遇到的所有問題。2.注重開發(fā)與設計工具的合理利用傳統(tǒng)電子系統(tǒng)設計方法通常采用的是方案設計與實驗驗證相結合的方法，即在完成系統(tǒng)方案設計的基礎上，采用實驗的方法驗證關鍵技術與難點技術的可行性以及技術指標能否滿足要求。這種方法周期長、成本高，對設計與開發(fā)進度會造成一定影響。隨著電子實現(xiàn)技術的飛速發(fā)展，與其相適應的仿真技術與仿真手段得到了極大豐富，仿真功能也變得越來越強大，實驗將不再是唯一的驗證方法，合理利用仿真工具驗證關鍵技術與難點技術的可行性將變?yōu)楝F(xiàn)實。并且由于這種驗證方法具有周期短、成本低的優(yōu)點，在電子系統(tǒng)方案設計中，采用仿真技術驗證方案的可行性將變?yōu)橐环N普遍采用的且行之有效的方法。由此可見，掌握并合理利用開發(fā)與設計工具是電子系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少的方法和手段。3.注重算法有效性驗證與關鍵技術的預先研究在電子系統(tǒng)方案設計中，都會用到一些需要預先研究的關鍵技術或者信號處理算法，而且考慮到設計人員與開發(fā)團隊的知識與經(jīng)驗積累不同，即使是設計同一個電子系統(tǒng)，不同團隊需要預先研究的內(nèi)容也不一樣。在電子系統(tǒng)開發(fā)之前，必須對沒有把握的關鍵技術與信號處理算法進行預先研究，將疑難問題預先解決，千萬不能存在僥幸心理，更不能想當然辦事，應以疑難問題事先解決為原則。4.注重應用開發(fā)評估板的有效利用隨著電子技術的不斷發(fā)展與制造工藝的不斷提高，新電子器件層出不窮，其處理速度以及功能的綜合化方面較以往的產(chǎn)品有了大幅度提高，給電子系統(tǒng)設計帶來了諸多方便。以前需要多個集成芯片才能完成的功能，現(xiàn)在采用單個芯片就可以輕松實現(xiàn)，且性能較以往更好，以前受器件處理速度限制無法實現(xiàn)的某些設計方案現(xiàn)在也變成了可能。正是由于新器件有這樣那樣的優(yōu)勢，一經(jīng)投入市場便得到電子系統(tǒng)設計者的青睞。為了縮短設計者對新器件的開發(fā)周期以及擴大新器件的市場占有量，大量元器件生產(chǎn)廠家在推出新產(chǎn)品的同時，也配套推出了這些器件典型工程應用的開發(fā)評估板以及開發(fā)工具。作為電子系統(tǒng)的設計與開發(fā)人員，應充分利用元器件生產(chǎn)廠家提供的這些資源為項目服務，能利用開發(fā)評估板完成的功能盡量用開發(fā)評估板完成。在項目中直接利用開發(fā)評估板有以下幾個方面的優(yōu)點:(1)開發(fā)評估板的電路原理圖與印制電路板圖經(jīng)過廠家的優(yōu)化，電路成熟，性能可靠,開發(fā)者不用調(diào)試硬件，可以將精力集中在硬件資源的利用與軟件編程上，提高了開發(fā)效率。(2)開發(fā)評估板硬件資源豐富，一般都能滿足開發(fā)者的需要。(3)與開發(fā)評估板配套的軟件，特別是例程在開發(fā)中可直接運用，能有效節(jié)省開發(fā)時間。(4)配備的光盤資料或者廠家網(wǎng)站上有非常詳細的器件數(shù)據(jù)手冊(Datasheet)與各種各樣的應用筆記(Appliednote)供開發(fā)者參考，資料豐富。5.重視電磁兼容問題電磁兼容有兩層含義:一是指電子系統(tǒng)在其工作的電磁環(huán)境下能否正常工作；二是指電子系統(tǒng)本身形成的電磁信號對其周圍的影響程度。電磁兼容問題幾乎是每個電子系統(tǒng)設計者與開發(fā)者都會碰到的問題。在設計電子系統(tǒng)時，既要考慮如何減小自身產(chǎn)生的電磁干擾信號和外部存在的電磁信號對本系統(tǒng)的不利影響，又要考慮如何將本系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾信號抑制在允許的范圍內(nèi)。電子系統(tǒng)的電磁兼容涉及諸多因素，它通常與工作頻率、電路布線以及結構設計有關。如果處理不當，不只是影響設備的電磁兼容性，甚至會影響到電子系統(tǒng)的性能指標以及實現(xiàn)的功能，所以應引起高度重視。傳統(tǒng)的觀點認為電磁兼容只需要在射頻部分考慮，這是一種片面的認識。由于器件運行速度越來越快，因此在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計中，在基帶信號處理單元中也需要考慮這個問題。電磁兼容問題在后面章節(jié)還要單獨進行討論。1.4常用EDA軟件EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫，EDA技術是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用規(guī)定的語言編寫程序，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，另外也包括對特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術的出現(xiàn)，極大地方便與縮短了電子系統(tǒng)開發(fā)周期，提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。EDA技術一經(jīng)出現(xiàn)，便得到了迅速發(fā)展,目前在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領域均得到了廣泛應用。電子系統(tǒng)設計師利用EDA工具可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。電子設計EDA軟件包括電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、FPGA/CPLD開發(fā)軟件、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件、DSP開發(fā)軟件以及射頻設計仿真軟件等。1.MATLABMATLAB是目前應用最為廣泛的一款軟件，也是電子系統(tǒng)設計者必須學會的一個軟件。MATLAB是matrix和laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實驗室)，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，與Mathematica、Maple軟件并稱為三大數(shù)學軟件,在數(shù)學類科技應用軟件中，在數(shù)值計算方面首屈一指。該軟件將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及數(shù)值計算等眾多科學領域提供了一種全面的解決方案。其應用領域包括數(shù)據(jù)分析、無線通信、深度學習、圖像處理與計算機視覺、信號處理、金融與風險管理、機器人、控制系統(tǒng)等。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，用MATLAB解算問題比用C語言完成相同的功能簡捷。利用MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等。其優(yōu)勢特點包括:高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學運算分析中解脫出來；完備的圖形處理功能，實現(xiàn)了計算結果和編程的可視化；友好的用戶界面及接近數(shù)學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握；功能豐富的應用工具箱，為用戶提供了大量方便實用的處理工具。MATLAB開發(fā)環(huán)境界面友好，用戶使用方便。MATLAB開發(fā)環(huán)境由MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和供用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器組成。MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大地方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。MATLAB的語法特征與C++語言極為相似，而且更加簡單，更加符合設計人員對數(shù)學表達式的書寫格式，且具有移植性好和拓展性極強的特點。MATLAB語言包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結構、輸入和輸出語句等。用戶既可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以與編寫好的應用程序(M文件)一起運行。MATLAB具有強大的數(shù)據(jù)處理與圖形處理功能。MATLAB擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，方便用戶的各種計算。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而且經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單、最基本的函數(shù)到諸如矩陣、特征向量、快速傅立葉變換等復雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。MATLAB具有強大的數(shù)據(jù)可視化功能，可用于科學計算和工程繪圖，且可以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)，以及可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖像處理、動畫和表達式作圖。另外，新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面(GUI)的制作上做了很大改善，以滿足用戶特殊要求。MATLAB擁有具有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主工具箱和三十幾種常用工具包，為用戶編程提供了極大的方便。常用工具箱可分為功能性工具箱和學科工具箱。功能性工具箱用來擴充MATLAB的符號計算，以及可視化建模仿真、文字處理及實時控制等功能。學科工具箱由特定領域的專家開發(fā)，用戶可以直接使用工具箱學習、應用和評估不同的方法，而不需要自己編寫代碼。特別是，除內(nèi)部函數(shù)外，所有MATLAB主工具箱文件和各種工具箱都可讀、可修改，極大地方便了用戶的二次開發(fā)。MATLAB語言與其他編程環(huán)境接口方便,可移植性強。MATLAB語言可以利用MATLAB編譯器和C/C++語言數(shù)學庫與圖形庫，將自己的MATLAB語言程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB語言運行的C語言和C++語言代碼，而且允許用戶編寫可以和MATLAB語言進行交互的C語言或C++語言程序。2.MultisimMultisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的、以Windows為基礎的一個專門用于電子電路仿真與設計的EDA工具軟件，具有豐富的仿真分析能力，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入兩種輸入方式。通過Multisim可以完成從理論到原理圖和從原理圖到電路圖的設計與仿真的完整的綜合設計流程，為實際電路設計提供高效的功能性驗證，縮短電子電路的開發(fā)周期。Multisim仿真的內(nèi)容非常豐富，可進行包括器件建模與仿真、電路構建與仿真、系統(tǒng)組成與仿真，以及儀表儀器原理與制造仿真等在內(nèi)的仿真工作。在器件建模與仿真中，可以建模及仿真的器件有模擬器件、數(shù)字器件以及現(xiàn)場可編程門陣列器件。在電路的構建及仿真中，可實現(xiàn)對單元電路、功能電路、單片機硬件電路的構建及相應軟件調(diào)試的仿真。在系統(tǒng)的組成及仿真中，利用包括大部分編碼器、調(diào)制器、濾波器、信號源以及信道等在內(nèi)的200多個通用通信和數(shù)學模塊的Commsim通信系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)系統(tǒng)級的仿真，并可以通過選擇時域、頻域、XY圖、對數(shù)坐標、比特誤碼率、眼圖和功率譜等多種方式來觀察仿真結果。在儀表儀器的原理及制造仿真中，可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器儀表，并在計算機仿真環(huán)境和實際環(huán)境中使用。利用Multisim，不僅可以創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標準SPICE模擬器模仿電路行為，對設計的電路進行快速、輕松、高效的設計和驗證，而且可以提供直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真度分析、傳輸函數(shù)分析等強大的電路分析功能。除此之外,Multisim還提供有獨特的射頻(RF)模塊與微處理器(MCU)模塊，并兼容第三方工具源代碼，包含設置斷點、單步運行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。Multisim不僅為用戶提供所需的虛擬儀器儀表，實現(xiàn)對電路的觀測，而且可以完成對其他EDA軟件需要的文件格式的輸出。另外，Multisim為用戶提供有豐富的元器件，并以開放的形式管理這些元器件，使得用戶能夠根據(jù)需要添加所需的元器件。3.AltiumDesignerAltiumDesigner是Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，是電子系統(tǒng)原理圖和PCB設計的首選。設計人員利用該軟件，不僅能夠完成電路原理圖(Schematic)的繪制、印刷電路板(PCB)文件的制作以及電路的仿真(Simulation)等設計工作，而且還能實現(xiàn)FPGA的開發(fā)、嵌入式的開發(fā)以及3DPCB的設計，可以有效地幫助用戶提高設計效率和可靠性。AltiumDesigner除了全面繼承包括Protel99SE、ProtelDXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還進行了許多改進，增加了很多高端功能。AltiumDesigner軟件通過把包括原理圖設計、電路仿真、PCB繪制與編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析以及設計輸出在內(nèi)的PCB設計、FPGA設計以及嵌入式設計完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計。由此可見,AltiumDesigner不僅功能強大，而且對于電子設計與開發(fā)人員來說，是進行PCB設計的首選EDA軟件；要進行PCB設計必須學會并自如運用AltiumDesigner系統(tǒng)。4.FPGA/CPLD開發(fā)軟件1)QuartusⅡQuartusⅡ是Altera公司的綜合性PLD/FPGA可編程邏輯開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(AlteraHDL)等多種設計輸入形式，內(nèi)嵌綜合器以及仿真器，可以完成從設計輸入到硬件配置的完整PLD設計流程，是可編程數(shù)字邏輯器件設計開發(fā)的理想平臺。由于其強大的設計能力和直觀易用的接口，受到了數(shù)字系統(tǒng)設計者的歡迎。QuartusⅡ可以在WindowsXP、Linux以及Unix操作系統(tǒng)上使用。使用QuartusⅡ，用戶除了可以使用腳本完成設計流程外，還可以使用其完善的用戶圖形界面設計方式。QuartusⅡ具有運行速度快、界面統(tǒng)一、功能集中、易學易用等特點。QuartusⅡ支持Altera的IP核，包含LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，使用戶可以充分利用成熟的模塊簡化設計的復雜性并加快設計速度。對第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設計流程的各個階段使用熟悉的第三方EDA工具。此外，QuartusⅡ通過和DSPBuilder工具與Matlab/Simulink相結合，可以方便地實現(xiàn)各種DSP應用系統(tǒng)；支持Altera的SOPC開發(fā)；QuartusⅡ集系統(tǒng)級設計、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設計于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺。QuartusⅡ提供了完全集成且與電路結構無關的開發(fā)包環(huán)境，具有數(shù)字邏輯設計的全部特性。這些特性包括:(1)可利用原理圖、結構框圖、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成電路描述，并將其保存為設計實體文件。(2)支持芯片(電路)平面布局連線編輯。(3)利用LogicLock增量設計方法，用戶可建立并優(yōu)化系統(tǒng)，也可添加對原始系統(tǒng)性能影響較小或無影響的后續(xù)模塊。(4)具有功能強大的邏輯綜合工具。(5)具有完備的電路功能仿真與時序邏輯仿真工具。(6)支持定時/時序分析與關鍵路徑延時分析。(7)可使用SignalTapⅡ邏輯分析工具進行嵌入式的邏輯分析。(8)支持軟件源文件的添加和創(chuàng)建，并將它們鏈接起來生成編程文件。(9)使用組合編譯方式可一次完成整體設計流程。(10)可自動定位以及編譯錯誤。(11)具有高效的器件編程與驗證工具。(12)可讀入標準的EDIF網(wǎng)表文件、VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件。(13)能生成第三方EDA軟件使用的VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件。2)QuartusprimeQuartusprime是一款由英特爾公司設計開發(fā)的FPGA開發(fā)工具，提供系統(tǒng)級SOPC設計環(huán)境:可以設計開發(fā)英特爾FPGA、SoC、CPLD等，從設計輸入、綜合優(yōu)化到驗證與仿真等。同時支持采用英特爾Stratix10、英特爾Arria10和英特爾Cyclone10GX器件家族的高級特性。Quartusprime的性能特點包括:支持英特爾Stratix10TX、MX、SX和GX器件；具有更短的英特爾Stratix10設計編譯時間，加快了FPGA開發(fā)速度；峰值虛擬內(nèi)存的設計使內(nèi)存需求顯著減少，所有英特爾Stratix10設計都可在不到64GB的內(nèi)存空間中編譯；并行分析支持提供了在運行編譯的同時，對設計結果進行分析的功能；部分重新配置(PR)功能可對FPGA的一部分設計進行動態(tài)重新配置，同時其余的FPGA設計繼續(xù)正常進行。3)ISEXilinx(賽靈思)是全球領先的可編程邏輯完整解決方案的供應商。他們主要研發(fā)、制造并銷售應用范圍廣泛的高級集成電路、軟件設計工具以及定義系統(tǒng)級功能的IP核，長期以來一直推動著FPGA技術的發(fā)展。XilinxFPGA主要分為兩大類:一類側重低成本應用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設計要求；另一類側重于高性能應用，容量大，性能可滿足各類高端應用。FoundationSeriesISE具有界面友好、操作簡單的特點，再加上Xilinx的FPGA芯片占有很大的市場，使其成為非常通用的FPGA工具軟件。ISE作為高效的EDA設計工具集合，與第三方軟件揚長補短，使軟件功能越來越強大，為用戶提供了更加豐富的Xilinx平臺。ISE的主要功能包括設計輸入、綜合、仿真、實現(xiàn)和下載，涵蓋了FPGA開發(fā)的全過程。從功能上講，其工作流程無需借助任何第三方EDA軟件。5.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件1)ARM開發(fā)軟件(1)ARMRealViewDeveloperSuite。RealViewDeveloperSuite工具是ARM公司推出的ARM集成開發(fā)工具，支持所有ARM系列核，并與眾多第三方實時操作系統(tǒng)及工具商合作簡化開發(fā)流程。開發(fā)工具包含完全優(yōu)化的ISOC/C++編譯器、C++標準模板庫、強大的宏編譯器、支持代碼和復雜數(shù)據(jù)存儲器布局的連接器等組件，除此之外，還有基于命令行的符號調(diào)試器、指令集仿真器、生成無格式的二進制文件的工具、Intel32位和Motorola32位ROM映像代碼的指令集模擬工具、庫創(chuàng)建工具等可選GUI調(diào)試器。(2)IAREWARM。EmbeddedWorkbenchforARM是IARSystems公司為ARM微處理器開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境(簡稱IAREWARM)。比較其他的ARM開發(fā)環(huán)境，IAREWARM具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點。IAREWARM中包含一個全軟件的模擬器(Simulator)，用戶不需要任何硬件支持就可以模擬各種ARM內(nèi)核、外部設備甚至中斷的軟件運行環(huán)境。IAREWARM主要由高度優(yōu)化的IARARMC/C++Compiler、IARARMAssembler以及一個通用的IARXLINKLinker組成。(3)KeilARMMDKARM。KeiluVision調(diào)試器可以幫助用戶準確地調(diào)試ARM器件的片內(nèi)外圍設備(I2C、CAN、UART、SPI、中斷、I/O口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和PWM模塊等功能)。ULINKUSB-JTAG轉(zhuǎn)換器將PC的USB端口與用戶的目標硬件相連(通過JTAG或OCD)，使用戶可在目標硬件上調(diào)試代碼。通過使用集成開發(fā)環(huán)境/調(diào)試器和ULINKUSB-JTAG轉(zhuǎn)換器，用戶可以很方便地編輯、下載和在實際的目標硬件上測試嵌入的程序。2)單片機開發(fā)軟件(1)KeilC51。KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，通過集成開發(fā)環(huán)境(uVisionIDE)將C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和仿真調(diào)試器等組合在一起，提供完整的單片機開發(fā)方案，是單片機開發(fā)使用最多的一款開發(fā)軟件。KeilC51開發(fā)工具uVisionIDE能從設備數(shù)據(jù)庫選擇要使用的微控制器，并完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。首先，由IDE本身或其他編輯器編輯C語言源文件或匯編源文件；然后，分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)，并與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)，再由OH51將絕對目標文件轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件；最后，通過仿真器對目標板進行調(diào)試，或者通過下載線直接將程序?qū)懭肽繕税宓拇鎯ζ髦?，以實現(xiàn)脫機運行。KeiluVision調(diào)試器能夠準確地模擬8051設備的片上外圍設備。此外，使用模擬器可以在沒有目標設備的情況下編寫和測試應用程序。當在目標硬件上測試軟件應用時，可以通過ULINKUSB-JTAG適配器將程序下載到目標系統(tǒng)中。(2)IAR。IAR軟件是目前支持單片機種類最多的一款軟件，幾乎支持所有的主流單片機。針對某一款具體的單片機，IAR都有一個單獨的安裝包。對于所有的單片機來說，使用IAR進行開發(fā)，流程基本類似，很容易掌握。6.DSP開發(fā)軟件1)CCSCCS(CodeComposerStudio)開發(fā)環(huán)境是最有影響力的DSP生產(chǎn)廠家TI公司開發(fā)的一個完整的DSP集成開發(fā)環(huán)境。所有TI公司的DSP都可以在該環(huán)境下開發(fā)，但不同的系統(tǒng)有不同版本的CCS開發(fā)環(huán)境。CCS開發(fā)環(huán)境可實現(xiàn)全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。其軟件包含了用于優(yōu)化的C/C++編譯器、源碼編輯器、項目構建環(huán)境、調(diào)試器、描述器以及多種其他功能等。在CCS集成開發(fā)環(huán)境下可完成應用開發(fā)流程的每個步驟。CCS開發(fā)環(huán)境支持匯編語言和C語言兩種。TI公司的每個DSP系列都有對應的一套匯編指令，采用匯編語言編程，效率更高；采用C語言編程比匯編語言容易，可移植性更強。只要實時性能滿足要求，通常采用C語言編程。對于實時性要求非常高的應用場合，則可采用匯編語言編程或混合編程。CCS開發(fā)環(huán)境下的DSP開發(fā)過程如下:(1)打開CCS，新建工程，并完成包括DSP芯片型號選擇在內(nèi)的所有設置與配置。(2)新建文件，并采用C語言或匯編語言編寫用戶程序。(3)采用C編譯器(CCompiler)將用戶程序轉(zhuǎn)換成與DSP型號對應的匯編語言代碼。(4)使用匯編器(Assemble)將匯編語言代碼轉(zhuǎn)換為可重新定位的COFF目標文件。(5)使用鏈接器(Linker)將可重新定位的COFF文件轉(zhuǎn)換為單個可執(zhí)行的COFF目標模塊。由用戶編寫的鏈接器偽指令將目標文件段結合在一起，指定段或符號放置的地址或存儲器區(qū)域。通過CCS開發(fā)環(huán)境設置，可實現(xiàn)步驟(3)~(5)的自動執(zhí)行。(6)通過仿真器(XDS)對程序進行調(diào)試。(7)將調(diào)試好的程序下載到DSP目標板，然后脫機運行。如果EPROM編程器與COFF文件不兼容，可采用轉(zhuǎn)換工具將其轉(zhuǎn)換為所需要的格式。2)VisualDSP++VisualDSP++是另一家有影響力的DSP生產(chǎn)廠家ADI公司針對ADI公司DSP器件開發(fā)的軟件開發(fā)平臺，支持ADI公司BF60x之外的所有系列DSP處理器，包括Blackfin系列和ADSP21XX系列定點處理器、SHARC系列和TigerSHARC系列浮點處理器的各種型號處理器。VisualDSP++采用直觀的、易于使用的用戶界面，通過圖形窗口的方式與用戶進行信息交換。VisualDSP++集成了集成開發(fā)環(huán)境(IDE)和調(diào)試器(Debugger)兩大部分，簡稱為集成開發(fā)與調(diào)試環(huán)境(IDDE)，為用戶提供了更強大的程序開發(fā)和調(diào)試功能。VisualDSP++具有靈活的管理體系，為處理器應用程序和項目的開發(fā)提供了一整套工具。VisualDSP++開發(fā)工具包中集成了開發(fā)DSP程序所需要的各種工具組件，包括集成開發(fā)和調(diào)試環(huán)境(IDDE)、帶有實時運行庫的C/C++語言最優(yōu)化編譯器、匯編程序、鏈接器、預處理器和檔案庫、程序加載器、分割器、模擬器、EZ-KITLite評估系統(tǒng)、仿真器等。對于開發(fā)人員來說，除了模擬器與EZ-KITLite評估系統(tǒng)以外，其他組件是DSP開發(fā)的基本組件。7.射頻仿真軟件由于微波系統(tǒng)的設計越來越復雜，電路指標要求越來越高，電路功能越來越多和電路尺寸越做越小，而設計周期卻越來越短，使得傳統(tǒng)的設計方法已不能滿足系統(tǒng)設計的需要，因此使用微波EDA軟件進行微波元器件與微波系統(tǒng)的設計已成為微波電路設計的必然趨勢。常用的微波EDA仿真軟件主要有ADS、Sonnet電磁仿真軟件、IE3D和Microwaveoffice等仿真軟件，下面將簡單進行介紹。1)ADS仿真軟件ADS(AdvancedDesignSystem)仿真軟件是美國安捷倫公司開發(fā)的大型綜合設計軟件，該軟件為系統(tǒng)和電路工程師提供從離散射頻/微波模塊到集成MMIC的各種形式的射頻設計。該軟件可以在微機上運行，該軟件還提供了一種新的濾波器設計向?qū)?，可分析和綜合射頻/微波電路濾波器,并可提供對平面電路進行場分析和優(yōu)化的功能。該軟件可根據(jù)給定的頻率范圍、材料特性、參數(shù)數(shù)量和用戶需要自動產(chǎn)生無源器件。該軟件涵蓋了小至元器件，大到系統(tǒng)級的設計和分析。尤其是其強大的仿真設計手段可在時域或頻域內(nèi)實現(xiàn)對數(shù)字或模擬、線性或非線性電路的綜合仿真分析與優(yōu)化，并可對設計結果進行成品率分析與優(yōu)化，從而大大提高復雜電路的設計效率，使之成為設計人員的有效工具。2)Sonnet仿真軟件Sonnet是一種基于矩量法的電磁仿真軟件，主要用于微波、毫米波頻段的電路設計以及電磁兼容/電磁干擾設計。SonnetTM用于平面高頻電磁場分析，頻率從1MHz到幾千GHz。Sonnet的主要應用有:微帶匹配網(wǎng)絡、微帶電路、微帶濾波器、帶狀線電路、帶狀線濾波器、過孔、偶合線分析、PCB板電路分析、PCB板干擾分析、橋式螺線電感器、平面高溫超導電路分析、毫米波集成電路(MMIC)設計和分析、混合匹配的電路分析、HDI和LTCC轉(zhuǎn)換、單層或多層傳輸線的精確分析、多層的平面電路分析、單層或多層的平面天線分析、平面天線陣分析、平面偶合孔的分析等。3)IE3D仿真軟件IE3D也是一個基于矩量法的電磁場仿真工具，主要用于分析多層介質(zhì)環(huán)境下的三維金屬結構的電流分布。它利用積分的方式求解Maxwell方程組，以解決電磁波的不連續(xù)性效應、耦合效應以及輻射效應問題。IE3D在微波/毫米波集成電路(MMIC)、RF印制板電路、微帶天線、線天線和其他形式的RF天線、HTS電路及濾波器、IC的內(nèi)部連接和高速數(shù)字電路封裝等方面的設計是一個非常有用的工具。4)Microwaveoffice仿真軟件MicrowaveOffices仿真軟件主要用于射頻和微波電路的設計。由全球高頻電子自動化設計軟件供應商AWR公司推出，是一種面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫，包括從設計概念到實現(xiàn)實際結構所需的所有工具，且這些工具集成在一個獨立的、便于操作的環(huán)境中。MicrowaveOffice軟件包括線性和非線性線路模擬器、EM分析工具、版圖對示意圖的檢查、統(tǒng)計設計能力和嵌入式(DRC)數(shù)據(jù)記錄控制器的參數(shù)單元數(shù)據(jù)庫等所有必要的技術。MicrowaveOffice軟件通過一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和包括所有設計域的設計環(huán)境，可縮小高頻設計過程與已存在的設計方法在理論上的差距，也可增強系統(tǒng)規(guī)范與電路性能。在設計過程中，由于考慮了整個高頻非理想系統(tǒng)、電路、布線、封裝以及電路板實現(xiàn)的影響，因此采用該軟件設計的產(chǎn)品其研制周期大大縮短。MicrowaveOffice軟件具有強大的時域與頻域分析能力和電磁分析能力，且與Sonnet軟件互用性好，該軟件已成為毫米波集成電路設計開發(fā)的標準。1.5電子系統(tǒng)設計資料查找1.5.1整體方案設計資料查找在電子系統(tǒng)整體方案設計階段，一般要弄清楚四個方面的問題:(1)整個系統(tǒng)的工作原理。(2)到目前為止有哪些已采用過的算法與整體方案。(3)在算法實現(xiàn)與整體設計中要采用哪些主要的技術手段。(4)當前同類電子系統(tǒng)的技術水平或性能價格比評價。通過這四個方面的研究，達到對電子系統(tǒng)總體上初步了解的目的，并可對電子系統(tǒng)的可行性有一個初步判斷。圍繞這四個方面的內(nèi)容，其資料查找可采用以下方法進行。1.由教科書查找電子系統(tǒng)原理性資料如果設計者面對的電子系統(tǒng)設計課題不是原創(chuàng)性的新系統(tǒng)，而是在已有類似產(chǎn)品的前提下的仿造、改造或新型號設計，即電子系統(tǒng)的工作原理已公開，應首先查找與該電子系統(tǒng)有關的專業(yè)教科書。專業(yè)教科書的特點是其內(nèi)容和深度都是經(jīng)本專業(yè)專家集體審定的，內(nèi)容比較全面。但一般教科書在講述電子系統(tǒng)時，只注重原理介紹，往往不涉及技術細節(jié)，并且不同時期的教科書側重點有所區(qū)別，為了全面弄清楚電子系統(tǒng)的工作原理，多查找?guī)妆鞠嚓P的書籍也是很有必要的。2.從設備專著和期刊中深入了解設備的原