9.2. Етапи проектування цифрових пристроїв

Проектування повинно виконуватися зверху до низу, тобто від пристрою більш складного (більш високого рівня складності) до пристрою більш простого (більш низького рівня).

Процес проектування на кожному рівні складності доцільно розділити на два етапи: 1) етап зовнішнього проектування; 2) етап внутрішнього проектування.

На етапі зовнішнього проектування із характеристик системи більш високого рівня вибираються і обґрунтовуються зовнішні характеристики (вихідні дані) системи даного рівня.

На етапі внутрішнього проектування визначаються внутрішні характеристики системи.

Ці етапи повторюються при переході з одного рівня проектування на другий.

В цілому системне проектування повинно виконуватися в такій послідовності:

1. Формулювання задуму і ідеї створення системи.

2. Розробка і видача технічного завдання на проектування. В ТЗ відображають призначення і основні вимоги до системи (пристрою), можливий склад її підсистем, основні обмеження на вихідні параметри.

Цей етап є першим етапом зовнішнього проектування.

3. Визначення задачі оптимального проектування, вибір складу зовнішніх та внутрішніх параметрів системи і встановлення зв’язків між ними. Вибір і обґрунтування цільової функції оптимального проектування.

4. декомпозиція загальної задачі проектування системи на послідовність більш простих задач проектування підсистем і відповідне представлення загальної цільової функції оптимального проектування у вигляді суперпозиції цільових функцій підсистем.

5. Розробка та дослідження алгоритмів функціонування підсистем і комплексного алгоритму функціонування системи. Розробка супроводжується всебічною перевіркою алгоритмів на можливість реалізації та ефективність по встановленим критеріям.

Складова частина даного етапу – розробка математичної системи (пристрою), яка включає в себе всі операції обробки та аналізу, що виконуються системою.

Математична модель доповнюється послідовністю виконання необхідних операцій.

6. Синтез структурної системи, її можливих варіантів.

7. Вибір апаратних засобів реалізації структурної схеми. На цьому етапі в першому наближенні оцінюється можливість реалізації складових частин системи.

8. Оцінка ефективності системи в цілому по встановленій цільовій функції.

Результати оцінки ефективності використовуються для прийняття рішення про завершення системного проектування і переходу до технічного, або повторення повністю, або частково розглянутих етапів після корегування ТЗ.

Етапи технічного проектування:

1. Розробка складових алгоритмів.

2. Розробка функціональної схеми.

3. Вибір елементної бази.

4. Розробка схем електричних принципових.

5. Аналіз параметрів пристрою.

6. Розробка конструкторсько-технологічної документації.

7. Виготовлення дослідних взірців та їх випробування.

8. корегування комплекту конструкторсько-технологічної документації.

9.3. Послідовність розробки алгоритмів.

Проектування алгоритмів починається з уяснення цілі їх розробки, визначення їх основних функцій, визначення основних обмежень та критеріїв ефективності функціонування.

В загальному випадку проектування алгоритмів виконується в такій послідовності.

1. Визначення призначення і основних функцій алгоритму.

2. Розробка формульних та логічних систем алгоритму. Визначення сукупності необхідних арифметичних та логічних операцій і послідовності їх виконання.

3. Автономне налагодження окремих часткових алгоритмів та блоків алгоритму. Перевірка моделюванням робото здатності та ефективності алгоритмів. Найбільш доцільний метод досліджень – програмне та математичне моделювання.

4. Складання та оптимізація комплексного алгоритму обробки та функціонування. Оптимізація виконується найчастіше методом дискретного вибору компромісного варіанта з сукупності можливих.

Доцільно використовувати такі форми опису алгоритмів:

1. Граф-схема.

2. Аналітична форма у вигляді формул і векторних операторів.

3. Сукупність часових діаграм.

4. Словесний опис.

5. Комплексна форма. (аналітична, граф-система, часові діаграми).