嵌入式系统软硬件可靠性设计--汽车电子课程

清雅轩

课程背景：
嵌入式系统可靠性设计，比拼的不是谁的设计更高明，而是谁的设计更少犯错误，而且因为软、硬件的专业背景差异，两个专业设计师之间的不了解，也会导致接口部分容易出现一些可靠性问题。
本课程采用逆向思维方式，从嵌入式系统设计的负面问题角度入手，总结剖析了嵌入式设计师易犯的错误点和接口部分的问题点，以期在设计中能提前加以预防。漏洞堵住了，跑冒滴漏自然不再发生。
课程大纲：
第一部分：嵌入式系统及硬件可靠性设计
第一章：可靠性设计基础
1.1、可靠性定义
1.2、环境应力分析
1.3、人机交互分析
1.4、关联设备互动分析
1.5、过渡过程应力
1.6、负载波动分析
1.7、单一故障分析
1.8、可靠性预计分析
1.9、判据标准
1.10 电子、机电一体化设备的可靠性模型；
1.11 系统失效率的影响要素；
第二章：可靠性设计规范
2.1 降额设计规范
    降额等级、降额注意事项、降额因子降额参数的确定方法
2.2 电路热设计规范
强制风冷、传导散热的热设计计算及热设计工艺规范
2.3 电路安全性设计规范；
电路安全容错性机制、SFC分析、SFC下输出保证可靠的判据和解决方法…
2.4 EMC设计规范
电压容限控制、常用器件的高频等效特性、信号分析、布线、阻抗匹配、屏蔽、
滤波、接地…
2.5 PCB设计规范
板卡级的布线、布局工艺
第三章：器件失效规律与分析方法
3.1 持续性应力与浪涌应力的区别
3.2 电压应力与电流应力的故障现象区别
3.3 MSD与机械应力损伤的特征、成因、解决措施
3.4 基于端口特性阻抗曲线的失效测试分析方法
3.5 常用器件失效机理、失效特征、应对措施
第二部分：嵌入式系统器件选型与工程计算
第一章：工程计算基础
1.1 容差分析方法
1.2拉氏变换的物理含义与电路设计应用
1.3 微积分与电路设计的应用
1.4 概率论数理统计提升电子产品质量的应用方法
1.5 基础代数的电路设计工程计算应用（代数、三角函数、解析几何）
1.6 datasheet参数解读及对电路性能的影响
第二章：工程计算与器件选型
2.1 电源模块设计与选型计算
电感电容选型计算
2.2 电源输入端口器件选型计算
保险丝、NTC电阻、TVS/压敏电阻、储能电容、接插件、二极管的选型计算
2.3 信号输入/输出端口的匹配器件计算选型
上拉/下拉电阻、限流/分压电阻、阻抗匹配电阻、磁珠、退耦电容的选型计算
2.4 放大电路设计计算
运放参数和选型、精度分配计算、阻抗匹配计算
2.5 安全防护设计
电容的固有特性与寄生参数
退耦电容、储能电容、安规电容、隔直电容、滤波电容的选型计算
信号端口压敏电阻、TVS、气体放电管选型计算
2.6 热设计
整机散热计算
散热片、风扇、半导体致冷片散热选型计算
2.7 光电器件选型计算
光耦、发光二极管、数码管选型计算
2.8 驱动电路设计
二极管和三极管特性
三极管、二极管选型计算
开关器件
2.9 滤波器件选型计算
滤波器件特性
滤波电路设计计算
滤波器、滤波电容、磁珠磁环、电感选型计算
2.10 PCB布线布局设计
SI设计估算
2.11 数字IC器件选型计算
数字IC特性（结温、响应时间、带载能力、温漂、阈值、时序要求）
MCU、存储类器件、逻辑器件的选型计算
第三部分：嵌入式软件可靠性设计
嵌入式软件可靠性基础
定义软件可靠性定义
软件可靠性的度量与评估
软件与电子的失效率特性区别
影响嵌入式软件可靠性的因素
嵌入式软件归档及配置管理过程控制注意事项
嵌入式软件可靠性系统分析方法与软件DFMEA的运用
编译器问题嵌入式软件可靠性的影响
代码编程规范对嵌入式软件可靠性的影响
语句通用设计规范
冗余设计
睡眠设置抗干扰
软件、结构、电路相结合的电磁兼容解决方法
软件架构的设计方法
安全性内核
设计更改规则
防跑飞的软件陷阱
圈复杂度与软件测试
与硬件接口问题对嵌入式软件可靠性的作用和影响
时间受控
空间受控
IO吞吐能力
执行时间
串并联接法导致的信号波动
数据传输速率限制
上电时序引起的硬件故障及软件初始化对策
死机的机理及对策
显示处理措施
SFC下，输出保证安全
变量与存储问题成因与防护
防止过程中存储被刷
块存储特性
备份技巧
寄存器防刷处理
强数据类型
存储成功提示
人机接口问题与防护
对人工误操作的防护措施
参数设置控制策略
界面数据设置和布局方法
界面设计规范
报警
报警分类设置
报警编程处理
报警频率、声音、占空比要求
软件测试
单元测试方法与系统测试的区别
测试工具与人工测试
测试职责与测试分工
基于SFC的接口测试
全覆盖测试（路径覆盖与数据覆盖）
一致性测试，通过软件测试发现硬件隐患
人机接口测试
9.  嵌入式软件功能安全设计
软件安全功能的要求
软件结构的要求与措施
详细设计和开发要求
代码实现要求与措施
软件模块测试要求
软件集成测试的要求
功能安全评估方法
总结：嵌入式软件可靠性设计规范
讲师介绍：
Kenny  电子工程硕士，研究领域：电子产品系统可靠性设计与测试技术。
曾任航天二院总体设计所主任设计师、高级项目经理，机电制造企业研发总监、事业部总监，北京市级优秀青年工程师，科协委员。
有电子产品、军工、通信等专业方向的设计、测评和技术管理经历，对产品系统设计、可靠性设计、技术管理有较深入研究，曾在学术会议及多家技术刊物发表专业文章。
曾为比亚迪、中电30所、29所、北京华峰测控、北京航天长峰、普析通用仪器、航天二院23所、航天五院、株洲车辆研究所、北大青鸟环宇、惠州德赛、陕西华经微电子、西安工业集团公司、松下电工、航盛电子等企业提供专业技术和技术管理辅导、培训和咨询。
较擅长于将高深的理论知识转化为符合企业技术和经营特性的可操作实践方法
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联系方式：
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汽车工程师之家全年培训目录
培训方式：企业内训3天----该课程全年有效
联 系 人：张先生
电话：13038325513
手机：13038325513
微信号：cartech8_cq
QQ:542334618
邮箱：qchjl_admin@126.com
重庆卡特柯科技有限公司（汽车工程师之家）
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相关文章：
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7个小故事，揭示目标的重要性
第一个故事：爱丽丝的故事

“请你告诉我，我该走哪条路？”
“那要看你想去哪里？”猫说。
“去哪儿无所谓。”爱丽丝说。
“那么走哪条路也就无所谓了。”猫说。
——摘自刘易斯·卡罗尔的《爱丽丝漫游奇境记》
点评：这个故事讲的是人要有明确的目标，当一个人没有明确的目标的时候，自己不知道该怎么做，别人也无法帮到你！天助先要自助，当自己没有清晰的目标方向的时候，别人说的再好也是别人的观点，不能转化自己的有效行动。


第二个故事：游泳的故事

1952年7月4日清晨，加利福尼亚海岸下起了浓雾。在海岸以西 21 英里的卡塔林纳岛上，一个43岁的女人准备从太平洋游向加州海岸。她叫费罗伦丝·查德威克。
那天早晨，雾很大，海水冻得她身体发麻，她几乎看不到护送他的船。时间一个小时一个小时的过去，千千万万人在电视上看着。有几次，鲨鱼靠近她了，被人开枪吓跑了。
15小时之后，她又累，又冻得发麻。她知道自己不能再游了，就叫人拉她上船。她的母亲和教练在另一条船上。他们都告诉她海岸很近了，叫她不要放弃。但她朝加州海岸望去，除了浓雾什么也没看不到……
人们拉她上船的地点，离加州海岸只有半英里！后来她说，令她半途而废的不是疲劳，也不是寒冷，而是因为她在浓雾中看不到目标。查德威克小姐一生中就只有这一次没有坚持到底。
点评：这个故事讲的是目标要看的见，够得着，才能成为一个有效的目标，才会形成动力，帮助人们获得自己想要的结果。
管理者在和下属制定目标的时候，经常会犯一个错误，就是认为目标定的越高越好，认为目标定的高了，即便员工只完成了80%也能超出自己的预期。实际上，这种思想是有问题的，持有这种思想的管理者过分依赖目标，认为只要目标制定了，员工就会去达成。
实际上，制定目标是一回事，完成目标又是另外一回事，制定目标是明确做什么，完成目标是明确如何做。与其用一个高目标给员工压力，不如制定一个合适的目标，并帮助员工制定行动计划，共同探讨障碍，并排除，帮助员工形成动力。
另外，目标不是唯一的激励手段，目标只有与激励机制相匹配，才会形成更有效的动力机制。所以，除了关注目标之外，管理者还要关注配套的激励措施。
最后，合适的目标是员工可以跳一跳能够得着的目标，当员工经过努力之后可以达成目标，目标才会对员工有吸引力，否则，员工宁可不做，也不愿意费了很大力气而没有完成！


第三个故事：石匠的故事

有个人经过一个建筑工地，问那里的石匠们在干什么？三个石匠有三个不同的回答：
第一个石匠回答：“我在做养家糊口的事，混口饭吃。”
第二个石匠回答：“我在做整个国家最出色的石匠工作。”
第三个石匠回答：“我正在建造一座大教堂。”
点评：三个石匠的回答给出了三种不同的目标，第一个石匠说自己做石匠是为了养家糊口，这是短期目标导向的人，只考虑自己的生理需求，没有大的抱负；第二个石匠说自己做石匠是为了成为全国最出色的匠人，这是职能思维导向的人，做工作时只考虑本职工作，只考虑自己要成为什么样的人，很少考虑组织的要求；而第三个石匠的回答说出了目标的真谛，这是经营思维导向的人，这些人思考目标的时候会把自己的工作和组织的目标关联，从组织价值的角度看待自己的发展，这样的员工才会获得更大的发展。
德鲁克说，第三个石匠才是一个管理者，因为他用自己的工作影响着组织的绩效，它在做石匠工作的时候看到了自己的工作与建设大楼的关系，这种人的想法难能可贵！
中松义郎的目标一致理论讲的就是这一点，当一个人的目标与组织的目标越一致，这个人潜能发挥就越大，就越有发展！


第四个故事：保险销售员的故事

有个同学举手问老师：”老师，我的目标是想在一年内赚100万！请问我应该如何计划我的目标呢？”
老师便问他：“你相不相信你能达成？”他说：“我相信！”老师又问：“那你知不知到要通过哪行业来达成？”他说：“我现在从事保险行业。”老师接着又问他：”你认为保险业能不能帮你达成这个目标？”他说：”只要我努力，就一定能达成。”
“我们来看看，你要为自己的目标做出多大的努力，根据我们的提成比例,100万的佣金大概要做300万的业绩。一年：300万业绩。一个月：25万业绩。每一天：8300元业绩。”老师说。“ 每一天：8300元业绩。大既要拜访多少客户？”
老师接着问他，“大概要50个人。”，“那么一天要50人，一个月要1500人；一年呢？就需要拜访18000个客户。”
这时老师又问他：“请问你现在有没有18000个A类客户？”他说没有。“如果没有的话，就要靠陌生拜访。你平均一个人要谈上多长时间呢？”他说： “至少20分钟。”老实说：“每个人要谈20分钟，一天要谈50个人，也就是说你每天要花16个多小时在与客户交谈上，还不算路途时间。请问你能不能做到？”他说：“不能。老师，我懂了。这个目标不是凭空想象的，是需要凭着一个能达成的计划而定的。”
点评：目标不是孤立存在的，目标是计划相辅相成的，目标指导计划，计划的有效性影响着目标的达成。所以在执行目标的时候，要考虑清楚自己的行动计划，怎么做才能更有效地完成目标，是每个人都要想清楚的问题，否则，目标定的越高，达成的效果越差！


第五个故事：马拉松运动员的故事

山田本一是日本著名的马拉松运动员。他曾在1984年和1987年的国际马拉松比赛中，两次夺得世界冠军。记者问他凭什么取得如此惊人的成绩，山田本一总是回答：“凭智慧战胜对手！”
大家都知道，马拉松比赛主要是运动员体力和耐力的较量，爆发力、速度和技巧都还在其次。因此对山田本一的回答，许多人觉得他是在故弄玄虚。
10年之后，这个谜底被揭开了。山田本一在自传中这样写到：“每次比赛之前，我都要乘车把比赛的路线仔细地看一遍，并把沿途比较醒目的标志画下来，比如第一标志是银行；第二标志是一个古怪的大树；第三标志是一座高楼……这样一直画到赛程的结束。比赛开始后，我就以百米的速度奋力地向第一个目标冲去，到达第一个目标后，我又以同样的速度向第二个目标冲去。40 多公里的赛程，被我分解成几个小目标，跑起来就轻松多了。开始我把我的目标定在终点线的旗帜上，结果当我跑到十几公里的时候就疲惫不堪了，因为我被前面那段遥远的路吓到了。”
点评：目标是需要分解的，一个人制定目标的时候，要有最终目标，比如成为世界冠军，更要有明确的绩效目标，比如在某个时间内成绩提高多少。
最终目标是宏大的，引领方向的目标，而绩效目标就是一个具体的，有明确衡量标准的目标，比如在四个月把跑步成绩提高1秒，这就是目标分分解，绩效目标可以进一步分解，比如在第一个内提高0.03秒等。
当目标被清晰地分解了，目标的激励作用就显现了，当我们实现了一个目标的时候，我们就及时地得到了一个正面激励，这对于培养我们挑战目标的信心的作用是非常巨大的!


第六个故事：幸岛短尾猴的故事

位于日本南部宫崎县的幸岛是短尾猴的故乡。日本科学家对幸岛短尾猴的研究已有半个世纪之久，研究过程中最著名的发现是猴子也会清洗红薯。科学家将这种行为看作是非人类种群表现出的一种文化现象。
1952年，日本京都大学的一位教授带着几名学生对短尾猴进行了观察研究，在研究的过程中，他们在沙土里种植了一些红薯，走的时候就把这些红薯留下了。后来，猴子发现了红薯，就开始作为食物来吃。由于是在沙土里生长的，红薯上经常粘着一些沙子，比较磕牙。后来，有一个聪明的猴子发现，把红薯放到水里洗一下，然后再吃，就不会磕牙了，于是他高兴地把这个发现告诉了身边的小猴子，这些猴子也开始用水洗红薯吃，再后来，这些猴子又把这个秘密告诉了其他的猴子，甚至告诉了其他岛上的猴子。于是，一天，一个令人震撼的场景出现了，在皎洁的月光下，100多只猴子排着队在水里洗红薯，这就像预示着一个新纪元的出现。
点评：这个故事说明了一个道理，一个人在小范围内做正确的事情的时候，他的行为可以影响到身边的人，而这种影响可以产生一种聚合效应。在目标管理里，领导带头谈目标、定目标、回顾目标就是在做正确的事情，而领导的这种行为可以影响到经理层和员工，使大家逐渐培养一种目标管理行为，最终形成自我控制！
目标管理如果没有高层领导的支持和推动，没有高层领导的以身作则和示范作用，很难推行，因为它一种思想和组织行为，领导必须起到带头作用！


第七个故事：吴起不败

吴起，战国初期著名的政治家，卓越的军事家、统帅、军事理论家、军事改革家。后世把他和孙子连称“孙吴”，著有《吴子》，《吴子》与《孙子》又合称《孙吴兵法》，在中国古代军事典籍中占有重要地位。
吴起是一位军事和政治上的鬼才，吴起的一生中毫无败绩，可以说是不败的军神，在政治上提出的改革方案，令魏国和楚国成为当时战国的霸主，吴起在作战上号令严明，在寻常的出征途中愿意和普通士卒同甘共苦，赢得了士卒的爱戴，以至于士卒为其战死亦在所不惜。吴起在军制的改革抛弃了当时军事上士卒作战不积极的弊病，使所仕国家的军事强于其他国家，正因此才能抵御强国的入侵，侵占小国的领土。