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面对嵌入式系统领域日益激烈的市场竞争，设计周期长短成为产品能否占领市场的一个重要因素，因而提高系统的设计层次以缩短设计周期至关重要。目前嵌入式系统一般采用系统级设计方法，这样可以科学地划分系统的软件与硬件，避免设计的原理性错误，实现组件的可重用。系统级设计的关键是如何模拟系统的各个方面，以反应系统的真实行为。由于嵌入式系统的行为具有异构性，目前还没有一个平台能很好地实现对此类系统的建模与仿真，因此研究嵌入式异构系统的系统级设计方法学，对于嵌入式系统的系统级设计具有积极的理论指导意义。 本文主要研究嵌入式计算系统的系统级设计。首先研究了Ptolemy Ⅱ的系统级设计方法学；然后针对Ptolemy Ⅱ不能提供完备的角色库来满足所有系统需求的问题，研究了角色的软件结构，归纳出一套角色扩展的方法，并基于此方法，设计了一组MPEGAudio Layer Ⅲ的解码角色，实现对MP3文件的播放，从而验证此角色设计方法切实可行；随后针对Ptolemy Ⅱ对嵌入式异构系统具有较强的系统级设计能力，利用Ptolemy Ⅱ运用不同的PID算法对异构的电机调速控制器进行优化设计；最后在自主开发的DSP平台上采用增量PID算法和积分分离的PID算法分别实现电机调速控制器。测试结果表明积分分离的PID算法可明显地减少超调量，缩短电机的调速时间，此结果与Ptolemy Ⅱ的仿真结果基本一致，从而验证了Ptolemy Ⅱ对电机调速控制器建模仿真的正确性，表明Ptolemy Ⅱ能很好地指导嵌入式异构系统进行系统级设计。