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嵌入式实时系统设计.

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西北工业大学 研究生课程考试答题册

得 分： 学 号 2015261620 姓 名 王嘉豪

考试课目 嵌入式实时系统设计

考试日期 2016年1月20日

西北工业大学研究生院 西北工业大学

1 目录 一、设计目的................................................................................................................ 2 二、设计要求................................................................................................................ 2 2.1设计指标 ............................................................................................................................. 2 2.2设计方法 ............................................................................................................................. 2 2.3设计流程 ............................................................................................................................. 3 三、系统设计................................................................................................................ 3 3.1参数设计 ............................................................................................................................. 3 3.2拓扑选择 ............................................................................................................................. 3 3.3小信号模型建立 ............................................................................... 错误！未定义书签。 四、硬件设计................................................................................................................ 5 4.1硬件需求分析 ..................................................................................................................... 5 4.2主电路参数设计 ................................................................................................................. 6 4.2.1主变压器的设计 ...................................................................................................... 6 4.2.2电感fL的设计 .......................................................................................................... 8 4.2.3电容fC的设计 ........................................................................................................ 10 4.3控制电路设计 ................................................................................................................... 10 4.3.1控制芯片选取 ........................................................................................................ 10 4.3.2系统时钟电路 ........................................................................................................ 11 4.3.3 MOSFET 驱动电路设计 ...................................................................................... 11 4.3.4驱动信号 ................................................................................................................ 13 五、软件设计.............................................................................................................. 13 5.1软件需求分析 ................................................................................................................... 13 5.2控制器设计 ....................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2.1恒流充电模式PID控制器的设计 ....................................... 错误！未定义书签。 5.2.2稳压放电模式PID调解器的设计 ....................................... 错误！未定义书签。 六、结论...................................................................................................................... 14 西北工业大学

2 基于DSP的双向全桥DC-DC变换器设计

一、设计目的 了解嵌入式实时系统的发展历史，发展进程以及未来应用，并通过设计DSP控制的双向功率变换器，熟悉嵌入式实时系统的设计流程。

二、设计要求 通过系统需求分析，系统总体设计、软硬件设计、迭代等过程，采用嵌入式实时系统的设计方法设计一款dcdc变换器。现规定设计目标为：设计一款双向DCDC变换器，要求电压40V-150V变换。

2.1设计指标 输入电压：36V-44V； 输出电压：150V； 输出功率：200W； 母线电流：0.5A-5A 开关频率：20kHz 电压纹波：≤1%。

2.2设计方法 嵌入式系统开发一般包括：需求分析阶段、详细设计阶段、实现阶段、测试阶段。图2.1为嵌入式系统设计流程。

系统需求分析系统设计

软件需求分析硬件需求分析概要设计初步设计详细设计详细设计

软件实现组装调试确认调试

制造

硬件测试

系统联调 图2.1系统设计工程研制过程 西北工业大学 3 其中在软硬件设计的过程中需要采用“迭代”的思想。即在软硬件设计中不断进行需求分析，设计和实现的过程，运用这种方式发现一次设计中存在的问题以进一步完善设计。

2.3设计流程 按照系统设计的流程，我们进行如下过程的设计： 1）分析系统需求，进行系统设计。在系统设计中明确具体设计参数，选择拓扑类型；

2）进行软件需求分析设计。其中首先分析软件流程，在进行控制器的设计； 3）进行硬件需求分析设计。其中首先进行小信号模型的建立，其次进行主电路的参数设计，最后进行控制电路，驱动电路的设计与选型。

具体的设计过程如下所示。 三、系统设计 3.1参数设计 根据设计目标首先明确设计电路参数如下： %101501VV；%10402VV；

WP200；KHzfs20。

充电模式时输出电压不超过V44，放电模式时输出稳压在VV135min1。 3.2拓扑选择 在非隔离型双向 Buck-Boost DC/DC 变换器的电路拓扑结构中插入高频变压器，即可构成隔离型 Buck-Boost DC/DC 变换器拓扑，图 3.1(a)为隔离型 Buck-Boost DC/DC 变换器的基本形式，其中高频整流/逆变单元和高频逆变/整流单元可以由全桥、半桥、推挽等电路拓扑构成。图 3.1(b)的整流/逆变单元和逆变/整流单元均是全桥结构。

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嵌入式计算系统设计原理

嵌入式计算系统设计原理

嵌入式计算系统设计原理嵌入式计算系统是一种特殊的计算系统，它通常被嵌入到其他设备中，用于控制和实现特定的功能。

设计嵌入式计算系统需要考虑诸多原理和技术，以确保系统的可靠性、高效性和可维护性。

首先，嵌入式计算系统的设计原理包括硬件和软件两个方面。

在硬件设计方面，需要根据目标设备的需求选择合适的处理器、存储器等硬件组件，并进行电路设计和布局。

同时，还需要注意功耗管理、接口设计、电路隔离等因素，以确保系统的稳定性和可靠性。

在软件设计方面，嵌入式计算系统通常运行的是实时操作系统（RTOS）或嵌入式操作系统（Embedded OS）。

这些操作系统具备实时调度和资源管理的能力，能够满足实时控制和响应的要求。

此外，还需要编写嵌入式软件，包括设备驱动程序、嵌入式应用程序以及与其他系统的通信接口等。

软件的编写需要考虑系统的资源限制、实时性要求和数据完整性等因素。

另外，嵌入式计算系统设计原理还涉及到系统的功能分析、需求分析和系统架构设计。

在功能分析阶段，需要明确系统需要实现的具体功能和性能要求。

需求分析则是根据用户需求和设备要求，对系统需求进行详细说明和分析。

系统架构设计是系统开发中的关键环节，需要确定系统的组成部分、模块划分、接口设计以及系统的层次结构等。

此外，嵌入式计算系统设计原理还需要考虑系统的可测试性和可维护性。

为了保证系统的稳定运行和故障排除，需要设计相应的调试和测试机制，以便在系统出现问题时能够快速定位和修复故障。

同时，为了方便系统的日常维护和升级，需要考虑系统的可扩展性和软件固件升级的支持。

总之，嵌入式计算系统设计原理是一项复杂的工作，需要综合考虑硬件设计、软件设计、功能分析、需求分析、系统架构设计以及测试和维护等多个方面的知识和技术。

只有全面深入地理解和应用这些原理，才能设计出高可靠性和高性能的嵌入式计算系统。

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发


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测试工具(Testing Tools)
配置管理工具、维护工具等
Rational Rose RealTime ObjectGeode Rhapsody TAU Tornado LambdaTOOL pRISM+ Spectra Win CE Platform Builder CodeWarrior Xray Debugger Logiscope CodeTEST
软硬件集成 将测试完的软件系统装入硬件系统中。进行系 统综合测试。验证系统功能，必须正确无误地实 现系统功能。然后才能将软件固化在硬件系统中 （EPROM）。复杂、费时间。 功能性能测试 将系统在实践中进行检验。如不能满足要求， 还要修改。最糟糕情况下还要回到系统总体设计 阶段，进行重新设计和实现。
嵌入式软件开发工具的分类
• 从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式 软件开发工具可以分为：
–与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发：
• 基于嵌入式OS的应用 • 部分驱动程序等
–与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发：
• 基本的驱动程序
• 辅助硬件调试程序 • 系统软件等
嵌入式软件的交叉开发环境
• 交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的 所有工具软件的集合，一般包括：
–文本编辑器 –交叉编译器 –交叉调试器 –仿真器 –下载器等
• 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿 主机与目标机之间在物理连接的基础上建 立起逻辑连接。
运行平台Target
目标机应用系统 调 试 代 理
开发平台Host
宿主机开发环境
— 应用软件 — 应用中间件 — 目标机OS
运 行 库
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嵌入式软件实现阶段的开发过程
嵌入式实时数据库管理系统的设计

嵌入式实时数据库管理系统的设计


定义 ２ 按 照空 余 时 间 最 短 最 优 先 的策 略 （ ｅ ｔＳａｋ Ｌａ ｌ ｓ ｃ Ｆｒ ，Ｓ ） ｉｔＬ Ｆ 分配优先级 ， ｓ 优先级分配函数 Ｐ Ｉ ｆｗｉ — ｉ ｅ 。 Ｒ ＝ （ ｔ ａ ｍ ） ｍｅ ｔ
数据库 由于受 资源的 限制 只能偏 向 于某 个应 用， 能满 足嵌 入 式环 境 复 杂 多 变的情 况 。 因此 ， 绍 了一个 基 于 不 介
Ｑ Ｘ操 作 系统 设 计 出 来的基 于组件 的嵌 入 式 实 时数据 库 管理 系统 ， Ｎ 讨论 了该数 据库 如 何 实现 事务 的 实时处理 策略 ， 描述 了该 系统 的 开发 过程 和现 有 的功能 属性 。 关键词 ：实时 ；事务 ；组件 ；数据 库管 理 系统
Ｌ Ｕ Ｙｕ —ｈ ｎ ， ＤＩ ｉ Ｉ ｎｓｅｇ ＮＧ ｌ
（ ｏｅｅｏ ｏ ｐ ｔ ｃ ｎｅ＆ Ｔｃｎｌ ｙ ｕｚｏｇ Ｕ ｉ ｒｔ Ｓｉ ｅ＆ Ｔｃｎｌ ｙ Ｃ ｌｇ ｌ ｆＣ ｍ ｕｅ Ｓｉ ｃ ｒ ｅ ｅｈｏｏ ，Ｈ ａｈｎ ｎｖ ｓｙｏ ｃｅ ｇ ｅｉ ｆ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ，Ｗｕａ ｕｅ ４ ０７ ｏ ｇ ｈ ｎＨ ｂｉ ３０ ４，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
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嵌入式系统的设计流程与步骤

嵌入式系统的设计流程与步骤

嵌入式系统的设计流程与步骤嵌入式系统是指集成了计算机硬件与软件的特定功能系统，广泛应用于各种领域，如家电、汽车、医疗设备等。

设计一种高效、稳定、可靠的嵌入式系统是复杂而关键的任务。

本文将介绍嵌入式系统设计的流程与步骤。

1.需求分析在设计任何系统之前，首先需要进行需求分析。

嵌入式系统设计亦不例外。

需求分析的目的是确定系统需要完成的功能和性能要求。

这一步骤需要与客户或最终用户沟通，明确系统的目标和用户的需求。

通过详细了解用户的要求，设计团队可以为系统确定关键特性并制定开发计划。

2.系统架构设计系统架构设计是嵌入式系统设计的重要一步。

在这一阶段，设计团队将确定系统应包含的模块、子系统及其间的交互方式。

系统架构设计需要考虑到硬件与软件的集成、数据流和处理逻辑等因素。

同时，设计团队还需考虑到系统的可扩展性和可维护性，以便将来对系统的升级和维护工作。

3.硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计的核心环节之一。

在硬件设计阶段，设计团队将确定系统所需的主要部件和器件。

这些部件和器件的选择要考虑到系统性能要求、功耗、成本等因素。

设计团队还需要绘制硬件电路图和进行仿真测试，以确保硬件设计的正确性和稳定性。

4.软件设计软件设计是嵌入式系统设计的另一重要环节。

在软件设计阶段，设计团队将根据系统需求和硬件设计结果，编写嵌入式软件。

这个过程包括系统功能的编程、实时任务的调度和优化，以及与硬件进行交互的驱动程序的编写。

软件设计的目标是实现系统功能并保持系统的高效性和可靠性。

5.系统集成与调试在完成硬件和软件设计之后，设计团队需要进行系统集成与调试工作。

这个过程包括将硬件和软件集成到一个完整的系统中，并进行调试和测试。

集成工作涉及到硬件和软件的连接、接口的测试、系统的功能验证等。

通过集成与调试工作，设计团队可以确保系统的各个部分协调工作，并符合之前制定的需求和设计指标。

6.验证与验证最后，设计团队需要对设计的嵌入式系统进行验证与验证工作。