管理技術風險

從合規矩陣及工程預算的生成看，我們應該能夠識別在技術上有難度的需求。每一個這類有風險的需求都應該有明確的規避計劃，其將說明我們將如何實現這一需求。展示這一點的最佳途徑之一是使用技術就緒指數 （TRL）。TRL 有 9 級，從所觀察到的基本原理 （TRL1） 到完整功能與實地部署 （TRL9） 描述設計成熟度級數。把 TRL 分配給我們架構中使用的每一項技術，再結合合規矩陣，可幫助我們確定技術風險的所在位置。我們隨后可啟動一個 TRL 開發規劃，確保在項目不斷推進時，低 TRL 領域會提升到所需的 TRL 水平。該規劃涉及的內容可確保我們在項目推進時實現和測試正確的功能，或是在項目推進的過程中執行功能或環境／動態測試。

圖 2：在本電源架構示例中，模塊的輸出軌需要二級穩壓。

該架構不應僅限于硬件（電氣）解決方案，還應包含 FPGA/SoC 及相關軟件的架構。

創建架構

理解嵌入式系統要求的行為后，我們就需要為解決方案創建一個架構。該架構將由分組成功能塊的需求構成。例如，如果嵌入式系統必須處理模擬輸入或輸出，架構就將包含模擬 I/O 模塊。其它模塊可能會更加明顯，比如電源調節、時鐘和復位生成。

該架構不應僅限于硬件（電氣）解決方案，還應包含 FPGA/SoC 及相關軟件的架構。當然，模塊化設計的關鍵是針對模塊及功能行為的良好接口文檔編制。

該架構的一個關鍵方面是展現如何在高層次上創建系統，這樣工程團隊就能輕松理解其實現方式。該步驟也是在系統運行生命周期中為系統提供支持的關鍵。

在確定我們的架構時，我們需要考慮模塊化方法，這樣不僅能在當前項目上進行復用，而且還能在未來的項目上進行復用。模塊化要求我們從第一天起就考慮可能的復用，并要求我們把每個模塊存檔為一個獨立的單元。就內部 FPGA/SoC 模塊而言，像 ARM？ AMBA？ 高級可擴展接口 （AXI） 這樣的通用接口標準有助于實現復用。

模塊化設計的一個重大優勢就是能夠針對某些需求使用商用現成的模塊。商用現成（COTS）模塊讓我們能夠以更快的速度開發系統，因為借助 COTS，我們能夠把我們的工作重點放在項目從我們的專業能力產生的增值中獲益最大的部分上。

系統電源架構是一個需要縝密思考的的設計方面。許多嵌入式系統會要求隔離 AC/DC 或 DC/DC 轉換器來確保嵌入式系統的故障不會擴散。圖 2 顯示的是電源架構的示例。來自該模塊的輸出軌需要二級調整來為處理內核和轉換裝置提供電壓。我們必須仔細防范這些階段發生嚴重的開關損耗和效率下降。因為效率降低意味著系統熱耗散增大，如果不正確解決就會影響單元的可靠性。

我們必須仔細了解使用的線性調整器的行為以及在電源線上進行進一步濾波的要求。這一要求的原因是 FPGA 和處理器等器件的開關頻率遠遠高于線性調整器的控制環路所能應對的水平。隨著噪聲頻率提高，線性調整器的噪聲抑制能力下降，導致需要采用額外的濾波和去藕技術。如果不了解這一關系，會造成混合信號設備出現問題。

另一個重要的考慮因素是時鐘和復位架構，尤其是在有多個需要同步的開發板的情況下。在架構層面我們必須考慮時鐘分配網絡：我們是否在跨多個開發板扇出單個振蕩器，或是使用多個頻率相同的振蕩器？為確保時鐘分配的穩健可靠性，我們必須考慮：

振蕩器啟動時間。我們必須確保在整個時間周期內激活復位（如果需要）。

振蕩器歪斜。如果我們要在跨多個開發板扇出振蕩器，時序是否至關重要？如果是，我們需要考慮線路卡上的歪斜（連接器引起的）和緩沖器自身引起的歪斜。

振蕩器抖動。如果我們在開發混合信號設計，我們需要確保使用低抖動時鐘源，因為抖動的增大會降低混合信號轉換器的信噪比。在我們使用千兆位級串行鏈路時情況也是一樣，因為我們需要使用低抖動時鐘源在鏈路上取得良好的誤碼率。

我們也必須注意復位架構，確保只在需要的地方使用復位。例如基于 SRAM 的 FPGA 一般不需要復位。

如果我們在使用復位的異步激活，我們需要確保移除它不會導致亞穩態問題。