單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要步驟

1、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要步驟單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)步驟，大致分為幾個(gè)部分：1.策劃階段：策劃階段決定研發(fā)方向，是整個(gè)研發(fā)流程中的重中之重，所謂“失之毫厘謬以千里”。因此必須“運(yùn)籌帷幄，謀定而動(dòng)”。策劃有兩大內(nèi)涵：做什么？怎么做？1）項(xiàng)目需求分析。解決“做什么？”“做到什么程度？”問(wèn)題。對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行功能描述，要能夠滿足用戶使用要求。對(duì)項(xiàng)目設(shè)定性能指標(biāo)，要能夠滿足可測(cè)性要求。所有的需求分析結(jié)果應(yīng)該落實(shí)到文字記錄上。2）總體設(shè)計(jì)，又叫概要設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、層次設(shè)計(jì)，都是一個(gè)意思。解決“怎么做？”“如何克服關(guān)鍵難題？”問(wèn)題。以對(duì)項(xiàng)目需求分析為依據(jù)，提出解決方案的設(shè)想，摸清關(guān)鍵技術(shù)及其難度，明確技術(shù)主攻

2、問(wèn)題。針對(duì)主攻問(wèn)題開(kāi)展調(diào)研工作，查找中外有關(guān)資料，確定初步方案，包括模塊功能、信息流向、輸入輸出的描述說(shuō)明。在這一步，仿真是進(jìn)行方案選擇時(shí)有力的決策支持工具。3）在總體設(shè)計(jì)中還要?jiǎng)澐钟布蛙浖脑O(shè)計(jì)內(nèi)容。單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)是軟硬件結(jié)合的技術(shù)，方案設(shè)計(jì)要權(quán)衡任務(wù)的軟硬件分工。硬件設(shè)計(jì)會(huì)影響到軟件程序結(jié)構(gòu)。如果系統(tǒng)中增加某個(gè)硬件接口芯片，而給系統(tǒng)程序的模塊化帶來(lái)了可能和方便，那么這個(gè)硬件開(kāi)銷是值得的。在無(wú)礙大局的情況下，以軟件代替硬件正是計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)處。4）進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)要注意，盡量采納可借鑒的成熟技術(shù)，減少重復(fù)性勞動(dòng)，同時(shí)還能增加可靠性，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)度也更具可預(yù)測(cè)性。2.實(shí)施階段之硬件設(shè)計(jì)策劃好了

3、之后就該落實(shí)階段，有硬件也有軟件。隨著單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，元器件集成功能越來(lái)越強(qiáng)大，設(shè)計(jì)工作重心也越來(lái)越向軟件設(shè)計(jì)方面轉(zhuǎn)移。硬件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)任務(wù)前重后輕。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可劃分為兩部分：一部分是與單片機(jī)直接接口的電路芯片相關(guān)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，如存儲(chǔ)器和并行接口的擴(kuò)展，定時(shí)系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展，一般的外部設(shè)備的接口，甚至于A/D、D/A芯片的接口。另一部分是與模擬電路相關(guān)的電路設(shè)計(jì)，包括信號(hào)整形、變換、隔離和選用傳感器，輸出通道中的隔離和驅(qū)動(dòng)以及執(zhí)行元件的選用。工作內(nèi)容：1）模塊分解。策劃階段給出的方案只是個(gè)概念方案，在這一步要把它轉(zhuǎn)化為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念描述的模塊，并且要一

4、層層分解下去，直到熟悉的典型電路。盡可能選用符合單片機(jī)用法的典型電路。當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的各類接口芯片較多時(shí)，要充分考慮到總線驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許范圍時(shí)，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須加總線驅(qū)動(dòng)器。2）選擇元器件。盡可能采用新技術(shù)，選用新的元件及芯片。3）設(shè)計(jì)電原理圖及說(shuō)明。4）設(shè)計(jì)PCB及說(shuō)明。5）設(shè)計(jì)分級(jí)調(diào)試、測(cè)試方法。設(shè)計(jì)中要汪思：1）抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，如看門狗電路、去耦濾波、通道隔離、合理的印制板布線等。2）所有設(shè)計(jì)工作都要落實(shí)到文字記錄上。3.實(shí)施階段之軟件設(shè)計(jì)實(shí)施階段的另一支路是軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：貫穿整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程，有占主導(dǎo)地位的趨勢(shì)。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)工作時(shí)，選擇一款

5、合用的編程開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件，對(duì)提高工作效率特別是團(tuán)隊(duì)協(xié)作開(kāi)發(fā)效率很重要。工作內(nèi)容：1）模塊分解。策劃階段給出的方案是面向用戶功能的概念方案，在這一步要把它轉(zhuǎn)化為軟件設(shè)計(jì)常用的的概念描述的模塊，并且要采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)方法，一層層分解下去，直到最基本的功能模塊、子程序（函數(shù)）。2）依據(jù)對(duì)模塊的分解結(jié)果及硬件設(shè)計(jì)的元器件方案，進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃和資源劃分定義。結(jié)果一定要落實(shí)到文字記錄中。3）充分利用流程圖這個(gè)工具。用分層流程圖，可以完滿前面的工作。第一步，先進(jìn)行最原始的規(guī)劃，將總?cè)蝿?wù)分解成若干個(gè)子任務(wù)，安排好它們的關(guān)系，暫不管各個(gè)子任務(wù)如何完成。第二步，將規(guī)劃流程圖的各個(gè)子任務(wù)進(jìn)行細(xì)化。主要任務(wù)是設(shè)

6、計(jì)算法，不考慮實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。利用成熟的常用算法子程序可以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)。通常第二張程序流程圖已能說(shuō)明該程序的設(shè)計(jì)方法和思路，用來(lái)向他人解釋本程序的沒(méi)計(jì)方法是很適宜的。這一步算法的合理性和效率決定了程序的質(zhì)量。第三步，以資源分配為策劃重點(diǎn)，要為每一個(gè)參數(shù)、中間結(jié)果、各種指針、計(jì)數(shù)器分配工作單元，定義數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行這一步工作時(shí)，要注意上下左右的關(guān)系，本模塊的入口參數(shù)和出口參數(shù)的格式要和全局定義一致，本程序要調(diào)用低級(jí)子程序時(shí)，要和低級(jí)子程序發(fā)生參數(shù)傳遞，必須協(xié)調(diào)好它們之間的數(shù)據(jù)格式。本模塊中各個(gè)環(huán)節(jié)之間傳遞中間結(jié)果時(shí)，其格式也要協(xié)調(diào)好。在定點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)中，中間結(jié)果存放格式要仔細(xì)設(shè)計(jì)，避免發(fā)生溢出

7、和精度損失。一般中間結(jié)果要比原始數(shù)據(jù)范圍大，精度高，才能使最終結(jié)果可靠。4）一般的程序都可劃分為監(jiān)控程序、功能模塊子程序（函數(shù)）、中斷服務(wù)程序這幾種類型。參考現(xiàn)成的模板可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的難度。監(jiān)控程序中的初始化部分需要根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃和資源劃分定義來(lái)設(shè)計(jì)。5）到了這一步，軟件編程工作其實(shí)已經(jīng)完成了九成，剩下就是把流程圖代碼化，不少人把這一步錯(cuò)稱為“編程序”。難度不大但很繁瑣，只要認(rèn)真有耐心，堅(jiān)持到匯編（編譯）通過(guò)就看到曙光了。6）擬定調(diào)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收方案。這一步不光是方案，還得搭建測(cè)試環(huán)境，主要內(nèi)容還是編程序，可以當(dāng)做一個(gè)新項(xiàng)目再做一遍策劃與實(shí)施，有時(shí)還得考慮硬件（包括信號(hào)源、測(cè)量?jī)x器、電源等）

8、。注意：1）外部設(shè)備和外部事件盡量采用中斷方式與CP噸絡(luò)，這樣，既便于系統(tǒng)模塊化,也可提高程序效率。2）目前已有一些實(shí)用子程序發(fā)表，程序設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)使用，其中包括運(yùn)行子程序和控制算法程序等。本書附錄中就收錄了一些常用子程序。見(jiàn)附錄五。3）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到軟件抗干擾措施。4）一切設(shè)計(jì)都要落實(shí)到文字記錄上。文檔的作用怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分。4.驗(yàn)證階段驗(yàn)證階段包括的內(nèi)容比較多也比較雜：軟硬件調(diào)試，局部和整理的測(cè)試大綱及實(shí)施，整體測(cè)試成功后EPROM1化脫機(jī)運(yùn)行及測(cè)試，最后別忘了整理所有的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)文檔記錄。畢竟所謂“設(shè)計(jì)”，指的是文檔而不是樣品（包括實(shí)物和軟件演示效果），樣品只是證明文檔正確的一種手段。這一步內(nèi)容因項(xiàng)目而異，變化多端，大概的工作內(nèi)容如下：1）軟硬件聯(lián)調(diào)，包括局部聯(lián)調(diào)和整體聯(lián)調(diào)。主要目標(biāo)是盡量使設(shè)計(jì)結(jié)果能夠按預(yù)想的目標(biāo)運(yùn)行。聯(lián)調(diào)離不了開(kāi)發(fā)機(jī)，有時(shí)候反復(fù)很大，甚至推倒重來(lái)都不罕見(jiàn)。聯(lián)調(diào)的每一步目標(biāo)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)就設(shè)定好了。一個(gè)很重要的問(wèn)題是軟件硬件的抗干擾、可靠性測(cè)試。要考慮到盡可能多的意外情況。2）脫機(jī)調(diào)試。調(diào)試通過(guò)的程序，最終要脫機(jī)運(yùn)行，即將仿真ROMfr運(yùn)行的程序固化到EPRO啦機(jī)運(yùn)行。但在開(kāi)發(fā)裝置上運(yùn)行正常的程序，固化后脫機(jī)運(yùn)行并不一定同樣正常。若脫機(jī)運(yùn)行有問(wèn)題，需分析原因，如是否總線驅(qū)動(dòng)功能不夠，或是對(duì)接口芯片操作的時(shí)間不匹配等。經(jīng)修改的程序需再次寫入。這是