什么叫嵌入式硬件设计 嵌入式硬件的设计原理

什么叫嵌入式硬件设计

嵌入式硬件设计是指将计算机系统中的电子设备与软件当中的控制程序融合到一个处理器芯片中，由于设计是嵌入到目标应用中，被嵌入式系统封装为通常所称的芯片级设计。

这个定义可以更具体地解释为，在嵌入式系统中，硬件和软件是紧密相关的。芯片级设计意味着开发人员需要熟练掌握硬件和软件方面的知识。

嵌入式硬件设计的范围

嵌入式硬件设计通常基于芯片设计和电路设计，设计的典型应用程序包括数据采集、处理和存储。嵌入式系统还可以用于控制和监测系统、移动设备、汽车、医疗设备、智能家居、机器人、工业自动化等。

由于嵌入式系统在系统内部执行，因此设计需要优化，从而适应目标应用程序的需求，同时满足资源限制和实时性的要求。

嵌入式硬件设计的流程

一般来说，嵌入式硬件设计包括以下阶段：

前期需求分析：确定系统规格，确定硬件/软件组合。

硬件设计：包括原理图设计、布局、PCB布线和制造，以满足处理器的连接要求。

软件设计：应该优先考虑低级别的器件驱动程序设计和中间件，以及与处理器连接的操作系统。

芯片验证：验证硬件设计是否合理、完整和正确，并且可以与软件无误地交互。

后续测试：将嵌入式设计装入目标应用程序，并经过现场测试，确保系统是完全正确地工作。

嵌入式硬件设计的挑战

嵌入式硬件设计面临的挑战之一是处理器芯片的选择。它必须具有足够的性能，才能实现目标应用程序对计算能力的要求，同时适合设计的成本和能耗的限制。

其他挑战包括电子器件的选取、硬件设计中的布局和线路、低功耗设计、EMI/EMC 、电磁干扰和抗扰度等。

此外，软件设计也面临着自己的挑战。程序必须设计为高效和精巧的，否则它将会占用系统资源，导致程序的延迟和死机现象。