嵌入式系统设计高级技术.ppt

主要内容8.1引言8.2嵌入式系统可靠性设计8.3嵌入式系统平安性设计8.4嵌入式系统低功耗设计8.5嵌入式系统分析与优化7/16/20241

8.1引言7/16/20242

8.2嵌入式系统可靠性设计7/16/20243

1概述嵌入式系统通常被应用到恶劣的工作环境中高/低温、高湿、强烈震动、电磁干扰是投入实用化的一个必然设计要求根本思想构造一个正常的工作环境容错、补救措施可靠性的定义产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力7/16/20244

1概述〔续〕可靠性的性能指标可靠度是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为R失效率〔故障率〕是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率，一般记为λ平均无故障间隔时间MTBF平均修复时间MTTR7/16/20245

2元器件的可靠性常用电子元器件的选择电阻器的选择与使用电容器的选择与使用电感器的选择与使用半导体分立器件的选择与使用数字集成电路的选择与使用模拟集成电路的选择与使用7/16/20246

2元器件的可靠性〔续〕系统设计中电子元器件可靠性措施元器件的选择元器件的老化元器件的筛选降额使用容差与漂移设计〔鲁棒设计Robust〕人为因素7/16/20247

3电磁兼容性设计电磁兼容性EMC——ElectroMagneticCompatibility是指电子产品能在规定的电磁环境中正常工作，并不对该环境中其他产品产生过量的电磁干扰〔EMI〕抗外界的干扰——要求产品对外界的电磁干扰具有一定的承受能力对外界的干扰——要求产品在正常运行过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度7/16/20248

3电磁兼容性设计〔续〕7/16/20249

3电磁兼容性设计〔续〕接地信号地——模拟地、数字地、功率地平安地——机壳地滤波、去耦及屏蔽滤波、去耦〔阻止从一电路交换或反响能量到另一电路，防止发生不可预测的反响，影响下一级放大器或其它电路正常工作〕、屏蔽静电及其防护〔ESD〕静电的产生静电的危害静电的防护7/16/202410

3电磁兼容性设计〔续〕PCB可靠性高速信号传输引起严重问题恶劣的工作环境更加重问题电源电路中的抗干扰措施高频信号和器件布局布线引起的问题热效应信号反射、辐射、串扰7/16/202411

4软件可靠性设计软件的可靠性软件故障软件可靠性指标软件错误的来源软件工程与管理软件工程的开发模式嵌入式系统的软件开发软件可靠性管理7/16/202412

4软件可靠性设计〔续〕7/16/202413

5系统级可靠性设计系统的可靠性模型串联系统的可靠性模型串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整个系统失效的系统并联系统的可靠性模型并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的系统混合系统的可靠性模型是由串联和并联混合组成的系统7/16/202414

5系统级可靠性设计〔续〕系统的可靠性模型冷备份系统的可靠性模型n个完全相同部件的冷备份系统〔待机备份系统〕，转换开关为理想开关，只要一个部件正常，那么系统正常表决系统的可靠性模型在组成系统的n个单元中，不失效的单元不少于k〔k介于1和n之间〕，系统就不会失效的系统，又称为k/n系统7/16/202415

5系统级可靠性设计〔续〕7/16/202416

5系统级可靠性设计〔续〕7/16/202417

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嵌入式系统的脱机自检指令系统自检RAM、ROM、外设及接口的自检嵌入式系统的在线故障检测程序监视器、状态反响检错及纠错编码超时故障检测直流电机接口的在线检测瞬时掉电保护7/16/202419

7/16/2024?国防科技大学计算机学院601室208.3嵌入式系统平安性设计1、嵌入式系统面临严重的平安挑战2、硬件平安3、软件平安4、平安与可信

7/16/2024?国防科技大学计算机学院601室211、嵌入式系统面临严重的平安挑战端设备性能逐步强大，减少信息交换，提高效率平安、私有信息逐步转移到端设备中端设备不具有可控性，容易遗失、被盗、…设计者很难考虑到所有的平安隐患端设备在设计时，应当充分考虑到恶劣的攻击环境硬件被攻击软件被攻击通信被攻击效劳器端被攻击

2、硬件平安硬件可能被剖析、仿制、破坏…潜在的硬件缺陷一旦被发现，很难通过“打补丁〞方式修正硬件攻击更容易实现一台数字示波器一个读卡器硬件在设计时应尽可能考虑平安问题，有补救措施宁可报废，也不泄露7/16/2024?国防科技大学计算机学院601室22

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3、软件平安软件由于复杂度问题，难以排除所有漏洞建立一定的制度，定期发布补丁使用辅助工具完成漏洞排