嵌入式系統軟硬件可靠性設計

課程背景：
嵌入式系統可靠性設計，比拼的不是誰的設計更高明，而是誰的設計更少犯錯誤，而且因為軟、硬件的專業背景差異，兩個專業設計師之間的不了解，也會導致接口部分容易出現一些可靠性問題。
本課程采用逆向思維方式，從嵌入式系統設計的負面問題角度入手，總結剖析了嵌入式設計師易犯的錯誤點和接口部分的問題點，以期在設計中能提前加以預防。漏洞堵住了，跑冒滴漏自然不再發生。
 

嵌入式系統軟、硬件開發工程師。

培訓內容：
第一部分：嵌入式系統及硬件可靠性設計
 
第一章：可靠性設計基礎
1.1、可靠性定義
1.2、環境應力分析
1.3、人機交互分析
1.4、關聯設備互動分析
1.5、過渡過程應力
1.6、負載波動分析
1.7、單一故障分析
1.8、可靠性預計分析
1.9、判據標準
1.10 電子、機電一體化設備的可靠性模型；
1.11 系統失效率的影響要素；
第二章：可靠性設計規范
2.1 降額設計規范
    降額等級、降額注意事項、降額因子降額參數的確定方法
2.2 電路熱設計規范
強制風冷、傳導散熱的熱設計計算及熱設計工藝規范
2.3 電路安全性設計規范；
電路安全容錯性機制、SFC分析、SFC下輸出保證可靠的判據和解決方法…
2.4 EMC設計規范
電壓容限控制、常用器件的高頻等效特性、信號分析、布線、阻抗匹配、屏蔽、
濾波、接地…
2.5 PCB設計規范
板卡級的布線、布局工藝
第三章：器件失效規律與分析方法
3.1 持續性應力與浪涌應力的區別
3.2 電壓應力與電流應力的故障現象區別
3.3 MSD與機械應力損傷的特征、成因、解決措施
3.4 基于端口特性阻抗曲線的失效測試分析方法
3.5 常用器件失效機理、失效特征、應對措施
 
第二部分：嵌入式系統器件選型與工程計算
 
第一章：工程計算基礎
1.1 容差分析方法
1.2拉氏變換的物理含義與電路設計應用
1.3 微積分與電路設計的應用
1.4 概率論數理統計提升電子產品質量的應用方法
1.5 基礎代數的電路設計工程計算應用（代數、三角函數、解析幾何）
1.6 datasheet參數解讀及對電路性能的影響
 
第二章：工程計算與器件選型
2.1 電源模塊設計與選型計算
電感電容選型計算
2.2 電源輸入端口器件選型計算
保險絲、NTC電阻、TVS/壓敏電阻、儲能電容、接插件、二極管的選型計算
2.3 信號輸入/輸出端口的匹配器件計算選型
上拉/下拉電阻、限流/分壓電阻、阻抗匹配電阻、磁珠、退耦電容的選型計算
2.4 放大電路設計計算
運放參數和選型、精度分配計算、阻抗匹配計算
2.5 安全防護設計
電容的固有特性與寄生參數
退耦電容、儲能電容、安規電容、隔直電容、濾波電容的選型計算
信號端口壓敏電阻、TVS、氣體放電管選型計算
2.6 熱設計
整機散熱計算
散熱片、風扇、半導體致冷片散熱選型計算
2.7 光電器件選型計算
光耦、發光二極管、數碼管選型計算
2.8 驅動電路設計
二極管和三極管特性
三極管、二極管選型計算
開關器件
2.9 濾波器件選型計算
濾波器件特性
濾波電路設計計算
濾波器、濾波電容、磁珠磁環、電感選型計算
2.10 PCB布線布局設計
SI設計估算
2.11 數字IC器件選型計算
數字IC特性（結溫、響應時間、帶載能力、溫漂、閾值、時序要求）
MCU、存儲類器件、邏輯器件的選型計算
 
第三部分：嵌入式軟件可靠性設計
 
1.       嵌入式軟件可靠性基礎
定義軟件可靠性定義
軟件可靠性的度量與評估
軟件與電子的失效率特性區別
影響嵌入式軟件可靠性的因素
嵌入式軟件歸檔及配置管理過程控制注意事項
嵌入式軟件可靠性系統分析方法與軟件DFMEA的運用
2.       編譯器問題嵌入式軟件可靠性的影響
3.       代碼編程規范對嵌入式軟件可靠性的影響
語句通用設計規范
冗余設計
睡眠設置抗干擾
軟件、結構、電路相結合的電磁兼容解決方法
軟件架構的設計方法
安全性內核
設計更改規則
防跑飛的軟件陷阱
圈復雜度與軟件測試
4.       與硬件接口問題對嵌入式軟件可靠性的作用和影響
時間受控
空間受控
IO吞吐能力
執行時間
串并聯接法導致的信號波動
數據傳輸速率限制
上電時序引起的硬件故障及軟件初始化對策
死機的機理及對策
顯示處理措施
SFC下，輸出保證安全
5.       變量與存儲問題成因與防護
防止過程中存儲被刷
塊存儲特性
備份技巧
寄存器防刷處理
強數據類型
存儲成功提示
6.       人機接口問題與防護
對人工誤操作的防護措施
參數設置控制策略
界面數據設置和布局方法
界面設計規范
7.       報警
報警分類設置
報警編程處理
報警頻率、聲音、占空比要求
8.       軟件測試
單元測試方法與系統測試的區別
測試工具與人工測試
測試職責與測試分工
基于SFC的接口測試
全覆蓋測試（路徑覆蓋與數據覆蓋）
一致性測試，通過軟件測試發現硬件隱患
人機接口測試
10.    嵌入式軟件功能安全設計
軟件安全功能的要求
軟件結構的要求與措施
詳細設計和開發要求
代碼實現要求與措施
軟件模塊測試要求
軟件集成測試的要求
功能安全評估方法
總結：嵌入式軟件可靠性設計規范
 

培訓內容：
第一部分：嵌入式系統及硬件可靠性設計
 
第一章：可靠性設計基礎
1.1、可靠性定義
1.2、環境應力分析
1.3、人機交互分析
1.4、關聯設備互動分析
1.5、過渡過程應力
1.6、負載波動分析
1.7、單一故障分析
1.8、可靠性預計分析
1.9、判據標準
1.10 電子、機電一體化設備的可靠性模型；
1.11 系統失效率的影響要素；
第二章：可靠性設計規范
2.1 降額設計規范
    降額等級、降額注意事項、降額因子降額參數的確定方法
2.2 電路熱設計規范
強制風冷、傳導散熱的熱設計計算及熱設計工藝規范
2.3 電路安全性設計規范；
電路安全容錯性機制、SFC分析、SFC下輸出保證可靠的判據和解決方法…
2.4 EMC設計規范
電壓容限控制、常用器件的高頻等效特性、信號分析、布線、阻抗匹配、屏蔽、
濾波、接地…
2.5 PCB設計規范
板卡級的布線、布局工藝
第三章：器件失效規律與分析方法
3.1 持續性應力與浪涌應力的區別
3.2 電壓應力與電流應力的故障現象區別
3.3 MSD與機械應力損傷的特征、成因、解決措施
3.4 基于端口特性阻抗曲線的失效測試分析方法
3.5 常用器件失效機理、失效特征、應對措施
 
第二部分：嵌入式系統器件選型與工程計算
 
第一章：工程計算基礎
1.1 容差分析方法
1.2拉氏變換的物理含義與電路設計應用
1.3 微積分與電路設計的應用
1.4 概率論數理統計提升電子產品質量的應用方法
1.5 基礎代數的電路設計工程計算應用（代數、三角函數、解析幾何）
1.6 datasheet參數解讀及對電路性能的影響
 
第二章：工程計算與器件選型
2.1 電源模塊設計與選型計算
電感電容選型計算
2.2 電源輸入端口器件選型計算
保險絲、NTC電阻、TVS/壓敏電阻、儲能電容、接插件、二極管的選型計算
2.3 信號輸入/輸出端口的匹配器件計算選型
上拉/下拉電阻、限流/分壓電阻、阻抗匹配電阻、磁珠、退耦電容的選型計算
2.4 放大電路設計計算
運放參數和選型、精度分配計算、阻抗匹配計算
2.5 安全防護設計
電容的固有特性與寄生參數
退耦電容、儲能電容、安規電容、隔直電容、濾波電容的選型計算
信號端口壓敏電阻、TVS、氣體放電管選型計算
2.6 熱設計
整機散熱計算
散熱片、風扇、半導體致冷片散熱選型計算
2.7 光電器件選型計算
光耦、發光二極管、數碼管選型計算
2.8 驅動電路設計
二極管和三極管特性
三極管、二極管選型計算
開關器件
2.9 濾波器件選型計算
濾波器件特性
濾波電路設計計算
濾波器、濾波電容、磁珠磁環、電感選型計算
2.10 PCB布線布局設計
SI設計估算
2.11 數字IC器件選型計算
數字IC特性（結溫、響應時間、帶載能力、溫漂、閾值、時序要求）
MCU、存儲類器件、邏輯器件的選型計算
 
第三部分：嵌入式軟件可靠性設計
 
1.       嵌入式軟件可靠性基礎
定義軟件可靠性定義
軟件可靠性的度量與評估
軟件與電子的失效率特性區別
影響嵌入式軟件可靠性的因素
嵌入式軟件歸檔及配置管理過程控制注意事項
嵌入式軟件可靠性系統分析方法與軟件DFMEA的運用
2.       編譯器問題嵌入式軟件可靠性的影響
3.       代碼編程規范對嵌入式軟件可靠性的影響
語句通用設計規范
冗余設計
睡眠設置抗干擾
軟件、結構、電路相結合的電磁兼容解決方法
軟件架構的設計方法
安全性內核
設計更改規則
防跑飛的軟件陷阱
圈復雜度與軟件測試
4.       與硬件接口問題對嵌入式軟件可靠性的作用和影響
時間受控
空間受控
IO吞吐能力
執行時間
串并聯接法導致的信號波動
數據傳輸速率限制
上電時序引起的硬件故障及軟件初始化對策
死機的機理及對策
顯示處理措施
SFC下，輸出保證安全
5.       變量與存儲問題成因與防護
防止過程中存儲被刷
塊存儲特性
備份技巧
寄存器防刷處理
強數據類型
存儲成功提示
6.       人機接口問題與防護
對人工誤操作的防護措施
參數設置控制策略
界面數據設置和布局方法
界面設計規范
7.       報警
報警分類設置
報警編程處理
報警頻率、聲音、占空比要求
8.       軟件測試
單元測試方法與系統測試的區別
測試工具與人工測試
測試職責與測試分工
基于SFC的接口測試
全覆蓋測試（路徑覆蓋與數據覆蓋）
一致性測試，通過軟件測試發現硬件隱患
人機接口測試
10.    嵌入式軟件功能安全設計
軟件安全功能的要求
軟件結構的要求與措施
詳細設計和開發要求
代碼實現要求與措施
軟件模塊測試要求
軟件集成測試的要求
功能安全評估方法
總結：嵌入式軟件可靠性設計規范
 

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