課程名稱：《嵌入式系統軟硬件可靠性設計》

講 師：武老師

時間地點：深圳4月24-25日

主辦單位：賽盛技術

課程背景

隨著嵌入式系統在工業控制、汽車電子、航空航天、醫療設備及消費電子等關鍵領域的廣泛應用，其可靠性已成為產品核心競爭力的決定性因素。然而，在實際研發中，工程師們常常面臨諸多挑戰：硬件上，因環境應力、器件選型不當、電路設計缺陷及電磁兼容等問題導致的系統失效屢見不鮮；軟件上，因架構缺陷、代碼不規范、硬件接口處理不當、變量存儲不可靠等因素引發的系統死機、功能異常同樣普遍存在。傳統的設計方法往往側重于功能實現，對可靠性、可維護性及失效預防的系統性考量不足，導致產品在測試或現場應用中故障率高、穩定性差。 本課程旨在系統性地解決上述痛點，它將硬件可靠性工程、精確的工程計算與軟件可靠性設計深度融合，構建了一套從器件、電路、PCB到軟件架構、代碼、測試的完整可靠性設計體系。課程內容不僅涵蓋可靠性理論基礎與設計規范，更聚焦于工程實踐中的器件選型計算、失效分析及軟件防錯機制，致力于幫助工程師從根本上提升嵌入式產品的質量與可靠性，縮短研發周期，降低維護成本，并滿足功能安全等相關標準的要求。

課程特點

系統性與完整性：課程內容橫跨硬件、軟件兩大領域，構建了“基礎理論 → 設計規范 → 失效分析 → 工程計算 → 器件選型 → 軟件設計 → 測試驗證”的全流程知識體系。學員不僅能掌握可靠性設計的“是什么”與“為什么”，更能深入理解“怎么做”與“如何選”，形成完整的可靠性設計閉環思維。

工程計算與精確設計導向：區別于泛泛而談的設計原則，本課程特別強調基于數學物理方法的精確工程計算。內容涵蓋容差分析、拉氏變換、微積分及概率統計在電路設計中的應用，并通過大量實例（如電源、放大電路、散熱、濾波等）指導學員進行科學的器件選型與參數計算，將設計從經驗定性提升到數據定量的水平。

深度失效分析與故障預防：課程專設器件失效規律與分析方法模塊，深入剖析電壓/電流應力、MSD、機械應力等失效機理，并引入端口特性阻抗曲線等先進測試分析方法。這種從失效模式倒推設計要點的思路，旨在培養工程師的前瞻性設計和故障診斷能力。

軟硬件協同的可靠性設計：課程一大亮點是深度融合了硬件可靠性與軟件可靠性。不僅講解硬件電路的抗干擾設計（如EMC、熱設計），更詳細闡述了如何通過軟件架構（如安全性內核）、編程規范（如防跑飛、冗余設計）、接口管理（如時序控制、存儲防護）等手段，與硬件協同解決電磁兼容、單一故障、人機誤操作等復雜問題。

實踐性與規范性并重：課程內容緊密圍繞國際通用的設計規范（如降額、熱設計、EMC、PCB布局、代碼規范），提供具體的設計準則、判據標準和工藝要求。同時，結合功能安全（Functional Safety）理念在軟件設計中的應用，引導學員建立起符合高可靠性、高安全性要求的設計習慣與流程。

面向人群

嵌入式系統軟、硬件開發工設計程師、硬件測試工程師，PCB設計工程師，可靠性工程師、EMC工程師，PI工程師，SI工程師，項目經理，技術支持工程師，研發主管,研發總監,研發經理,測試經理,系統測試工程師，具有1年以上工作經驗的硬件設計師、項目管理人員。

課程大綱

第一部分：嵌入式系統及硬件可靠性設計

第一章：可靠性設計基礎

1.1、可靠性定義

1.2、環境應力分析

1.3、人機交互分析

1.4、關聯設備互動分析

1.5、過渡過程應力

1.6、負載波動分析

1.7、單一故障分析

1.8、可靠性預計分析

1.9、判據標準

1.10 電子、機電一體化設備的可靠性模型；

1.11 系統失效率的影響要素；

第二章：可靠性設計規范

2.1 降額設計規范

降額等級、降額注意事項、降額因子降額參數的確定方法

2.2 電路熱設計規范

強制風冷、傳導散熱的熱設計計算及熱設計工藝規范

2.3 電路安全性設計規范；

電路安全容錯性機制、SFC分析、SFC下輸出保證可靠的判據和解決方法…

2.4 EMC設計規范

電壓容限控制、常用器件的高頻等效特性、信號分析、布線、阻抗匹配、屏蔽、

濾波、接地…

2.5 PCB設計規范

板卡級的布線、布局工藝

第三章：器件失效規律與分析方法

3.1 持續性應力與浪涌應力的區別

3.2 電壓應力與電流應力的故障現象區別

3.3 MSD與機械應力損傷的特征、成因、解決措施

3.4 基于端口特性阻抗曲線的失效測試分析方法

3.5 常用器件失效機理、失效特征、應對措施

第二部分：嵌入式系統器件選型與工程計算

第一章：工程計算基礎

1.1 容差分析方法

1.2拉氏變換的物理含義與電路設計應用

1.3 微積分與電路設計的應用

1.4 概率論數理統計提升電子產品質量的應用方法

1.5 基礎代數的電路設計工程計算應用（代數、三角函數、解析幾何）

1.6 datasheet參數解讀及對電路性能的影響

第二章：工程計算與器件選型

2.1 電源模塊設計與選型計算

電感電容選型計算

2.2 電源輸入端口器件選型計算

保險絲、NTC電阻、TVS/壓敏電阻、儲能電容、接插件、二極管的選型計算

2.3 信號輸入/輸出端口的匹配器件計算選型

上拉/下拉電阻、限流/分壓電阻、阻抗匹配電阻、磁珠、退耦電容的選型計算

2.4 放大電路設計計算

運放參數和選型、精度分配計算、阻抗匹配計算

2.5 安全防護設計

電容的固有特性與寄生參數

退耦電容、儲能電容、安規電容、隔直電容、濾波電容的選型計算

信號端口壓敏電阻、TVS、氣體放電管選型計算

2.6 熱設計

整機散熱計算

散熱片、風扇、半導體致冷片散熱選型計算

2.7 光電器件選型計算

光耦、發光二極管、數碼管選型計算

2.8 驅動電路設計

二極管和三極管特性

三極管、二極管選型計算

開關器件

2.9 濾波器件選型計算

濾波器件特性

濾波電路設計計算

濾波器、濾波電容、磁珠磁環、電感選型計算

2.10 PCB布線布局設計

SI設計估算

2.11 數字IC器件選型計算

數字IC特性（結溫、響應時間、帶載能力、溫漂、閾值、時序要求）

MCU、存儲類器件、邏輯器件的選型計算

第三部分：嵌入式軟件可靠性設計

3.1 嵌入式軟件可靠性基礎

定義軟件可靠性定義

軟件可靠性的度量與評估

軟件與電子的失效率特性區別

影響嵌入式軟件可靠性的因素

嵌入式軟件歸檔及配置管理過程控制注意事項

嵌入式軟件可靠性系統分析方法與軟件DFMEA的運用

3.2編譯器問題嵌入式軟件可靠性的影響

3.3代碼編程規范對嵌入式軟件可靠性的影響

語句通用設計規范

冗余設計

睡眠設置抗干擾

軟件、結構、電路相結合的電磁兼容解決方法

軟件架構的設計方法

安全性內核

設計更改規則

防跑飛的軟件陷阱

圈復雜度與軟件測試

3.4與硬件接口問題對嵌入式軟件可靠性的作用和影響

時間受控

空間受控

IO吞吐能力

執行時間

串并聯接法導致的信號波動

數據傳輸速率限制

上電時序引起的硬件故障及軟件初始化對策

死機的機理及對策

顯示處理措施

SFC下，輸出保證安全

3.5變量與存儲問題成因與防護

防止過程中存儲被刷

塊存儲特性

備份技巧

寄存器防刷處理

強數據類型

存儲成功提示

3.6人機接口問題與防護

對人工誤操作的防護措施

參數設置控制策略

界面數據設置和布局方法

界面設計規范

3.7 報警

報警分類設置

報警編程處理

報警頻率、聲音、占空比要求

3.8軟件測試

單元測試方法與系統測試的區別

測試工具與人工測試

測試職責與測試分工

基于SFC的接口測試

全覆蓋測試（路徑覆蓋與數據覆蓋）

一致性測試，通過軟件測試發現硬件隱患

人機接口測試

3.10嵌入式軟件功能安全設計

軟件安全功能的要求

軟件結構的要求與措施

詳細設計和開發要求

代碼實現要求與措施

軟件模塊測試要求

軟件集成測試的要求

功能安全評估方法

3.11總結：嵌入式軟件可靠性設計規范

優質售后服務，提升培訓效果

參訓學員或者企業在課程結束后，可以享受相關賽盛技術的電磁兼容技術方面優質售后服務，作為授課之補充，保證效果，達到學習目的。主要內容如下：

1.【技術問題解答】培訓后一年內，如有課程相關技術問題或管理問題，可通過電話、郵件聯系賽盛技術，我們將根據實際情況安排人員溝通回復；

2.【定期案例分享】分享不斷，學習不斷；

3.【技術交流群】加入正式技術交流群，與行業大咖零距離溝通；

4.【EMC元件選型技術支持】如學員在EMC元件選擇或應用上有不清楚的地方可隨時與賽盛技術溝通；

5.【往期經典案例分析】行業典型EMC案例分享、器件選型等資料。

6.【研討會】不限人數參加賽盛技術線上或者線下研討會，企業內部工程師可相互分享，共同成長。

7.【EMC測試服務】在賽盛技術進行EMC測試服務，可享受會員折扣服務！

講師資歷——武老師

知名嵌入式軟件設計/可靠性專家

電子工程碩士，研究領域：電子產品系統可靠性設計與測試技術。曾任職于航天二院總體設計所，電子企業研發總監、事業部總監，北京市級優秀青年工程師，科協委員，2007年度全國五十佳項目經理。

對電子產品系統設計、可靠性設計、測試技術有較深入研究，曾在學術會議及多家技術刊物發表專業文章，出版專著《嵌入式系統可靠性設計技術與案例解析》（北航出版社），《電路設計工程計算基礎》（電子工業出版社）。曾為航天、中電、中科院、航空、醫療電子、通信、安防、電力電子、分析儀器、工業控制、消費類電子等多個行業上百家客戶提供嵌入式系統的設計審核、測試用例設計、故障分析與整改、培訓、咨詢輔導等服務。

服務過的客戶單位有：Motorola、松下電工、SMC、GE中國研發中心、西門子、魏德米勒、福特汽車、航天802所、206所、501所、二部、航天益來、25所、航天一院培訓中心、中科院沈陽自動化所聲學所、中車株洲所、西安光機所、武漢光迅、武漢華工正源、比亞迪、寧波三星、深圳航盛、深圳拓邦、北航、中電30所、29所、22所、航天長峰醫療、兵器80所、兵器深圳江機實業、中科院總后衛生部藥檢所等幾百家科研和企事業單位。

主辦單位介紹

深圳市賽盛技術有限公司位于深圳寶安區，2005年成立，是國內首家為電子企業提供全流程全方位的電磁兼容(EMC)方案提供商；

服務范圍：EMC設計、EMC整改、EMC流程建設、EMC仿真、EMC測試及EMC培訓、硬件培訓等技術服務。

賽盛技術自2006年開始自主舉辦EMC培訓，2010年后開始加入信號完整性培訓、可靠性培訓、硬件電路培訓等服務，截至目前為9000+企業提供過培訓服務，超過30000+研發工程師參加過培訓，同時受到企業與工程師一致認可！

培訓初心：幫助企業提升研發團隊能力幫助企業解決產品技術問題幫助企業縮短產品上市周期