Блочно-иерархический подход к проектированию ЭС

Проектирование – сложный процесс, в общем смысле «целенаправленное изменение искусственной среды» (см. рисунок 3). В процессе проектирования создается сложный объект, изделие (ЭС) (см. рисунок 4), который связан с окружающей средой и зависит от нее.

В настоящее время перед проектировщиками стоит большая задача – автоматизировать процесс проектирования, то есть использовать комплекс программных, технических средств для разработки ЭС.

Для этого необходимо иметь наиболее полное представление как о процессе проектирования, так и о предмете – продукте (изделии).

Анализ процесса проектирования основывается на системном подходе, который опирается на диалектический закон взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в природе и обществе.

Для РЭС, как для системы, характерен признак иерархичности, что позволяет выделять уровни проектирования по степени детализации свойств объекта с соответствующим описанием (рисунок 12). Каждый уровень, как правило, характеризуется описанием объекта, имеющим общую физическую основу и допускающим применение определенного математического аппарата.

Рисунок 12 – Системная иерархия комплекса РЭС

Разделение описаний по степени детализации отражаемых в нем свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и приводит к выделению уровней абстрагирования в представлениях об объекте.

Преобразование исходных описаний сложных объектов проектирования требует получения некоторых промежуточных описаний. С этой точки зрения этап проектирования – выделенная условно часть процесса проектирования, состоящая из одной или нескольких проектных процедур. Формализованную последовательность действий, выполнение которой оканчивается проектным решением, называют проектной процедурой.

Проектное решение – промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования.

При проектировании радиоэлектронных систем, например систем передачи данных управления объектом, описаниями высшего уровня могут быть структурные схемы. На более низком уровне выделяются устройства, например передатчики, приемники, и их описания, представленные функциональными и принципиальными схемами. При дальнейшей детализации будут выделены функциональные узлы и на более низком уровне – ЭРЭ и компоненты. Изделия низшего уровня принято относить к исходным, или базовым, элементам.

При переходе с некоторого уровня на последующий, более низкий, происходит разделение системы S на блоки (подсистемы) S_j. Эффективность всей системы зависит от качества подсистем низших уровней.

Исходные данные для проектирования системы рассматриваемого уровня задаются системой более высокого уровня; в свою очередь внутренние параметры данной системы служат исходными (выходными) данными для системы более низкого уровня.

Исходные данные, или внешние параметры, определяют назначение и задают внешние функции изделий данного уровня.

Внутренние параметры характеризуют средства, обеспечивающие вычисление требуемых функций.

Внешние параметры изделия при достаточно высоком уровне сложности относят к тактическим, а внутренние – к техническим. Их совокупность называют тактико-техническими требованиями; для более низких уровней – техническими.

В зависимости от последовательности получения проектных решений различают восходящее и нисходящее проектирование.

Для восходящего проектирования выполнение процедур и получение решений на более низких уровнях предшествует получению проектных решений на более высоких уровнях (рисунок 13).

 

 

Рисунок 13 – Последовательность этапов восходящего проектирования БИС

Нисходящее проектирование характеризуется последовательностью выполнения процедур от высшего уровня к низшему (рисунок 14).

Рисунок 14 – Последовательность этапов нисходящего проектирования РЭС

Проектированию РЭС свойственен итерационный характер, при котором приближение к окончательным результатам осуществляется путем многократного выполнения одной и той же процедуры с корректировкой исходных данных.

Функциональное значение с точки зрения автоматизации процессов проектирования имеет разработка математических моделей, адекватных подсистемам заданного уровня S_j на различных этапах их проектирования, и численных методов их исследования.

Анализ процесса проектирования ЭС привел к рассмотрению еще одного подхода получения проектного решения (рисунок 15).

 

Рисунок 15 – Этапы процесса проектирования ЭС

Такая последовательность этапов проектирования ЭС лежит в основе современной подготовки инженеров радиоэлектронного профиля.