课程背景
    随着嵌入式系统在工业控制、汽车电子、航空航天、医疗设备及消费电子等关键领域的广泛应用，其可靠性已成为产品核心竞争力的决定性因素。然而，在实际研发中，工程师们常常面临诸多挑战：硬件上，因环境应力、器件选型不当、电路设计缺陷及电磁兼容等问题导致的系统失效屡见不鲜；软件上，因架构缺陷、代码不规范、硬件接口处理不当、变量存储不可靠等因素引发的系统死机、功能异常同样普遍存在。传统的设计方法往往侧重于功能实现，对可靠性、可维护性及失效预防的系统性考量不足，导致产品在测试或现场应用中故障率高、稳定性差。
    本课程旨在系统性地解决上述痛点，它将硬件可靠性工程、精确的工程计算与软件可靠性设计深度融合，构建了一套从器件、电路、PCB到软件架构、代码、测试的完整可靠性设计体系。课程内容不仅涵盖可靠性理论基础与设计规范，更聚焦于工程实践中的器件选型计算、失效分析及软件防错机制，致力于帮助工程师从根本上提升嵌入式产品的质量与可靠性，缩短研发周期，降低维护成本，并满足功能安全等相关标准的要求。

课程特色

系统性与完整性： 课程内容横跨硬件、软件两大领域，构建了“基础理论 → 设计规范 → 失效分析 → 工程计算 → 器件选型 → 软件设计 → 测试验证”的全流程知识体系。学员不仅能掌握可靠性设计的“是什么”与“为什么”，更能深入理解“怎么做”与“如何选”，形成完整的可靠性设计闭环思维。
工程计算与精确设计导向： 区别于泛泛而谈的设计原则，本课程特别强调基于数学物理方法的精确工程计算。内容涵盖容差分析、拉氏变换、微积分及概率统计在电路设计中的应用，并通过大量实例（如电源、放大电路、散热、滤波等）指导学员进行科学的器件选型与参数计算，将设计从经验定性提升到数据定量的水平。
深度失效分析与故障预防： 课程专设器件失效规律与分析方法模块，深入剖析电压/电流应力、MSD、机械应力等失效机理，并引入端口特性阻抗曲线等先进测试分析方法。这种从失效模式倒推设计要点的思路，旨在培养工程师的前瞻性设计和故障诊断能力。
软硬件协同的可靠性设计： 课程一大亮点是深度融合了硬件可靠性与软件可靠性。不仅讲解硬件电路的抗干扰设计（如EMC、热设计），更详细阐述了如何通过软件架构（如安全性内核）、编程规范（如防跑飞、冗余设计）、接口管理（如时序控制、存储防护）等手段，与硬件协同解决电磁兼容、单一故障、人机误操作等复杂问题。
实践性与规范性并重： 课程内容紧密围绕国际通用的设计规范（如降额、热设计、EMC、PCB布局、代码规范），提供具体的设计准则、判据标准和工艺要求。同时，结合功能安全（Functional Safety）理念在软件设计中的应用，引导学员建立起符合高可靠性、高安全性要求的设计习惯与流程。

课程内容

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
1. 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
2. 编译器问题嵌入式软件可靠性的影响
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
10. 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
11. 总结：嵌入式软件可靠性设计规范

讲师资历
Kenny 武老师
知名硬件设计/可靠性专家
武老师是电子工程硕士，研究领域：电子元器件选型及工程应用、电子电路设计及测试、电子产品系统可靠性设计与测试技术。
武老师有20年电路设计及可靠性设计的工程经验，曾任某航天设计部总监，带领团队设计及解决相关电子产品电路设计、故障排查、测试整改等工程工作，现主要从事电子系统设计及可靠性设计的咨询服务，帮助企业解决产品设计问题，曾为航天、中电、中科院、航空、汽车、医疗电子、通信、安防、电力电子、分析仪器、工业控制、消费类电子等多个行业上百家客户提供相关培训及产品设计咨询技术服务。
专注于电子工程设计、工程数学、技术方法论 三者相结合的研究，并将相关研究应用在实际工程中，解决产品实际问题。