李国建 路林吉

（上海交通大学，上海，200240）

0 引言

在传统的嵌入式控制器的原理图设计中，只能依靠硬件工程师的设计经验，通过Altium designer等EDA软件进行原理图的设计，这些软件往往只提供元器件级别的数据库，工程师需在元器件的基础上进行原理图的绘制和编辑，硬件工程师自身水平决定了原理图设计的正确与否。

本文基于“模块化设计”的思想，将硬件原理图分为MCU主控电路和外围功能电路两大部分，将外围电路根据功能不同分成不同的标准功能模块，形成数据库，结合专家系统连线算法，实现嵌入式系统硬件原理图设计的自动化实现。

1 常规嵌入式系统硬件设计方法

在常规的嵌入式系统设计中，硬件工程师在接到硬件设计的任务后，第一步是分析项目需求，将项目需求细化成具体的某几项功能，然后根据功能要求进行对应的功能模块设计，包括MCU的选型、功能模块的设计方案、元器件的选型等等，最后利用Altium designer等EDA软件完成原理图的绘制，生成BOM（Bill of Material，物料清单）表。

以一个简单的蓄水池液位控制设计为例，需要MCU、A/D模块、显示模块和电机驱动模块等，整个设计过程完全依靠硬件工程师的设计经验，设计的原理图正确与否完全取决于设计者自身的水平。尤其对于刚入职的硬件工程师来说，硬件原理图的设计起步很困难，往往会出现模块功能设计不合理、元器件选型错误等问题，拖延了项目进度，甚至会带来一定的经济损失。

2 基于功能模块的嵌入式控制器设计

2.1 功能模块的设计

应用“模块化设计”的思想[1]，任何嵌入式系统都可以被分为两个部分，一个是MCU主控部分，另外就是围绕着MCU主控、具有各种功能的外围电路。……