基于嵌入式微控制器的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第3部分

基于微控制器的

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)馬維華計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院mwhua@基于微控制器的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容嵌入式硬件設(shè)計(jì)技術(shù)3嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論312嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)步驟4嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)6嵌入式系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試技術(shù)5嵌入式系統(tǒng)抗干擾技術(shù)2嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論1典型嵌入式微控制器3嵌入式最低功耗系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論4典型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)5微控制器應(yīng)用模式2嵌入式最小系統(tǒng)3典型嵌入式微控制器系列

4嵌入式最小系統(tǒng)最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持微控制器運(yùn)行的

最簡(jiǎn)配置的系統(tǒng)。

一個(gè)嵌入式微控制器自己是不能獨(dú)立工作的，必須給它供電、加上時(shí)鐘信號(hào)、提供復(fù)位信號(hào)，如果芯片沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，則還要加上存儲(chǔ)器系統(tǒng)，這樣嵌入式處理器芯片才可能工作。這些提供嵌入式處理器運(yùn)行所必要條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個(gè)嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。5嵌入式最小系統(tǒng)組成嵌入式微控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測(cè)試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)外部可選，因?yàn)樵S多面向嵌入式領(lǐng)域的微控制器內(nèi)部集成了程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可選，但是在樣品階段通常都會(huì)設(shè)計(jì)這部分電路6嵌入式最低功耗系統(tǒng)最低功耗應(yīng)用系統(tǒng)是指為了保證正常運(yùn)行，使整個(gè)系統(tǒng)的功耗最低。

功耗公式：W＝∑

Ck×Uk×Ik×Fk×Tk

(k=0......n)

Ck動(dòng)態(tài)電容,Uk,Ik為系統(tǒng)在不同的狀態(tài)或條件下的電壓,電流，F(xiàn)k工作頻率,Tk則為系統(tǒng)在此狀態(tài)或條件下所維持的時(shí)間。低功耗設(shè)計(jì)關(guān)鍵步驟：方案確定：從整體考慮低功耗方案，確定功耗目標(biāo)。器件選擇：盡量選取低功耗器件及可控制功耗的MCU及外圍器件。硬件設(shè)計(jì)：外圍電路有時(shí)是整個(gè)系統(tǒng)的功耗“大戶(hù)”，對(duì)外圍器

件要加以功耗控制和能量管理。軟件設(shè)計(jì)：軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重，系統(tǒng)整體

功耗的控制、外圍電路模塊的使用、調(diào)度和切換等，均需要

通過(guò)軟件的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。7低功耗系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容初始化：在初始化部分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置，比如IO口的設(shè)置、外圍功能的配置等，而其中最容易被設(shè)計(jì)者所忽略的一步就是對(duì)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中未被使用MCU的功能的配置，有時(shí)正是這些資源的配置不合理，從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體功耗出現(xiàn)意想不到的結(jié)果。

系統(tǒng)時(shí)鐘的控制：合理使用系統(tǒng)時(shí)鐘，會(huì)在功耗方面帶來(lái)意想不到的效果。MCU的系統(tǒng)時(shí)鐘與MCU的功耗成正比，時(shí)鐘越快，其功耗也越大。IO的控制：上下拉的選擇，盡可能讓IO多處于無(wú)電流狀態(tài)。

MCU工作模式選擇：可選擇睡眠（休眠）模式。外圍器件能量管理：合理的使用和調(diào)度外圍模塊是降低功耗的重要方法之一。對(duì)于有關(guān)斷功能的器件，不用時(shí)關(guān)斷。如RS-232接口8典型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)嵌入式微控制器程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I/O接口顯示器通用設(shè)備鍵盤(pán)隔離電路模擬輸入模擬輸出光電隔離I/O數(shù)字量模擬量伺服驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)量前向通道后向通道通信接口相互互聯(lián)通道最小系統(tǒng)人機(jī)交互通道人機(jī)交互通道9嵌入式微控制器應(yīng)用模式1.按是否總線方式應(yīng)用分類(lèi)

(1)

總線應(yīng)用模式

(2)

非總線應(yīng)用模式2.按是否多機(jī)應(yīng)用分類(lèi)(1)

單機(jī)應(yīng)用（一個(gè)嵌入式系統(tǒng)）

(2)

多機(jī)應(yīng)用（多機(jī)嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)）多機(jī)（聯(lián)網(wǎng)）應(yīng)用為主流應(yīng)用10總線與非總線應(yīng)用模式

總線應(yīng)用模式

非總線應(yīng)用模式并行接口擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器/IO等嵌入式微控制器總線型應(yīng)用時(shí)鐘電路I/O口復(fù)位電路串行接口擴(kuò)展地址鎖存器嵌入式微控制器非總線應(yīng)用時(shí)鐘電路串行接口擴(kuò)展復(fù)位電路I/O線I/OI/O并行接口擴(kuò)展主流應(yīng)用11嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)步驟1嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟2嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程……系統(tǒng)設(shè)計(jì)3嵌入式系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)4嵌入式軟件設(shè)計(jì)過(guò)程12嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1.需求分析確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)。2.體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)描述如何實(shí)現(xiàn)所述功能。（相當(dāng)于概要設(shè)計(jì)）3.硬軟件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所對(duì)系統(tǒng)硬軟件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。4.系統(tǒng)集成將硬件軟件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)集成起來(lái)調(diào)試。5.系統(tǒng)測(cè)試全面測(cè)試需求中的所有功能。13嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程14詳細(xì)開(kāi)發(fā)流程圖子程序模塊調(diào)試合格？系統(tǒng)程序鏈接調(diào)試系統(tǒng)試運(yùn)行運(yùn)行合格？源程序保存程序固化到程序存儲(chǔ)器中脫機(jī)運(yùn)行運(yùn)行正常？任務(wù)模塊調(diào)試合格？系統(tǒng)檢查返回相應(yīng)設(shè)計(jì)階段結(jié)束編程器YYY修改N修改N需求分析及方案論證確定系統(tǒng)的功能指標(biāo)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件和軟件分工確定各自指標(biāo)硬件電路設(shè)計(jì)(1）繪制電原理圖(2）繪制電路板圖硬件電路制作（焊接電路板）硬件系統(tǒng)診斷用仿真器對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行測(cè)試硬件系統(tǒng)正常？子程序模塊設(shè)計(jì)任務(wù)模塊程序設(shè)計(jì)修改硬件測(cè)試軟件NYNN修改Y15

嵌入式系統(tǒng)硬軟件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)１、系統(tǒng)描述２、軟硬件劃分３、軟硬件綜合４、軟硬件協(xié)同

仿真與驗(yàn)證16嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程17嵌入式硬件設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則及步驟2原理圖設(shè)計(jì)……硬件設(shè)計(jì)3PCB圖設(shè)計(jì)18嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1.選用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。2.選擇典型電路，符合常規(guī)用法。3.滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求并留有一定余量。

4.硬件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合軟件方案統(tǒng)籌考慮。5.系統(tǒng)相關(guān)器件的最佳匹配。6.保證系統(tǒng)的可靠性。7.適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)能力。8.提高抗干擾能力19嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)步驟1.原理圖設(shè)計(jì)

根據(jù)需求，劃分模塊，模塊化設(shè)計(jì)原理圖并融合在一起，同時(shí)要考慮模塊間的信息通道傳送及連接，標(biāo)注網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。2.PCB板設(shè)計(jì)

按照原理圖，利用電路CAD軟件，設(shè)計(jì)PCB板圖，選擇合適的布局，設(shè)計(jì)好布線規(guī)劃，可自動(dòng)和手動(dòng)或半自動(dòng)布線，注意電源和地線，模擬和數(shù)字，抗干擾等。3.制板及電路板焊接

將設(shè)計(jì)好的PCB文件發(fā)送到PCB廠家制板，等板子做好，把元器件準(zhǔn)備好進(jìn)行焊接，直到所有器件焊接完。3.硬件調(diào)試焊接完進(jìn)行調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。20原理圖設(shè)計(jì)1.采用計(jì)算機(jī)輔助電子電路設(shè)計(jì)軟件如Protel、ORCAD等進(jìn)行電原理圖設(shè)計(jì)。2.根據(jù)需求劃分的功能模塊來(lái)進(jìn)行模塊化原理圖設(shè)計(jì)，充分利用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)進(jìn)行模塊之間的連接。3.嵌入式系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)包括的主要內(nèi)容有：（1）最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）輸入通道設(shè)計(jì)（3）輸出通道設(shè)計(jì)（4）人機(jī)交互通道（4）相互通道設(shè)計(jì)各通道的設(shè)計(jì)要充分考慮電磁兼容與抗干擾設(shè)計(jì)21嵌入式系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容1最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2輸入通道設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容3輸出通道設(shè)計(jì)4人機(jī)交互通道設(shè)計(jì)5互聯(lián)通信通道設(shè)計(jì)借助于計(jì)輔設(shè)計(jì)進(jìn)行電原理圖設(shè)計(jì)。GPIO工作模式22最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)由最小系統(tǒng)組成可知，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）微控制器選擇（2）供電電源設(shè)計(jì)（3）時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)（4）復(fù)位電路設(shè)計(jì)（5）調(diào)試接口設(shè)計(jì)23選擇微控制器基本原則

性?xún)r(jià)比原則 在滿(mǎn)足性能要求（包括可靠性）的前題下，越便宜越好！性能和價(jià)格本身是一對(duì)矛盾。（1）性能：應(yīng)該選擇完全能夠滿(mǎn)足要求且略有余量的微控制器，夠用就行！（2）價(jià)格：成本是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵要素！24功能參數(shù)選擇原則

微控制器內(nèi)核架構(gòu)最高系統(tǒng)時(shí)鐘頻率片內(nèi)存儲(chǔ)器(容量/類(lèi)型)

Flash\E2PROM\SRAM片內(nèi)外設(shè)組件

GPIO（I/O引腳條數(shù)/能否具備中斷輸入功能） RTC、WDT、Timer、UART、I2C、SPI、USB、Enthernet、PWM、ADC、DAC、CMP、LCD、I2S等，有的還要看有沒(méi)有RS-485控制器

25性能參數(shù)選擇原則

性能要求包括：性能、可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)充性。（1）工作電壓要求（2）工作溫度要求（3）體積及封裝形式（4）功耗與電源管理要求（5）價(jià)格因素（6）是否能長(zhǎng)期供貨（7）抗干擾能力與可靠性（8）支持的開(kāi)發(fā)環(huán)境及資源的豐富性26電源模塊的選擇及設(shè)計(jì)

電源的重要性：電源系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。如果電源系統(tǒng)處理得好，整個(gè)系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。考慮因素：輸出的電壓、電流；輸入的電壓、電流；安全因素（如本質(zhì)安全型）；電磁兼容和電磁干擾；體積限制；功耗限制；成本限制。主要電源：AC-DC，DC-DC系統(tǒng)需要的主要電源電壓：5V、3.3V、2.5V、1.8V，24V等27基于交流輸入的直流穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓源的構(gòu)成：變壓器+整流電路+濾波電路+穩(wěn)壓電路典型穩(wěn)壓電源28電源模塊中常用穩(wěn)壓IC芯片

一、通用穩(wěn)壓芯片（用于普通電源）

78XX系列：有5V，6V，8V，9V，10V，12V，15V，18V，24V。

輸入電壓：最高35V（V0＝5－18V），40V（V0＝24V）最小差壓3V才能穩(wěn)定，1A電流

1575、2575系列：有3.3V、5V、12V和15V，電流1A，輸入同上二、低差壓穩(wěn)壓LDO芯片（用于微控制器等供電）1、AS2815-XX系列：有1.5、2.5、3.3、5V

輸入電壓：高于輸出電壓0.5－1.2V，小于等于7V2、1117-XX系列（AMS、LM、SPX、TS、IRU等前綴）:、

有1.8V，2.5V、2.85V、3.3V和5V

輸入電壓：XX+1.5V－12V,輸出電流800mA,輸入高于輸出1.5V以上3、AMS2908-XX系列：有1.8V，2.5V、2.85V、3.3V和5V 輸入電壓：XX+1.5V-12V,輸出電流800mA,輸入高于輸出1.5V以上4、CAT6219系列：有1.25、1.8、2.5、2.8、2.85、3.0、3.3V，500mA29DC-DC隔離模塊對(duì)于需要隔離的電源可使用DC－DC隔離模塊主要有1W和2W兩種常見(jiàn)產(chǎn)品主要隔離模塊包括有：B0305、B0505、B0509、B0512、B0524B1205、B1212、B1224B2405，B2412，B242430電源模塊的選擇及電路設(shè)計(jì)為外圍接口供電電源轉(zhuǎn)換模塊為內(nèi)核供電為I/O供電31時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)

1．時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)微控制器X1X2CCXtal使用內(nèi)部振蕩器使用外部時(shí)鐘源微控制器X1X2CClock可以使用穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)源，如有源晶振等。C=10~30pF,JT=0~100MHz32復(fù)位電路設(shè)計(jì)

1、復(fù)位可靠性的重要性2、常見(jiàn)微控制器用復(fù)位專(zhuān)用芯片（1）811/812系列（如CAT811）復(fù)位電壓有5V、3.3V、3V、2.5V可選 811：輸出低電平復(fù)位信號(hào) 812：輸出高電平復(fù)位信號(hào)（2）SP708系列SP708（5V）：高電平和低電平輸出復(fù)位雙引腳SP708SEN（3.3V）：高電平和低電平輸出復(fù)位雙引腳 CAT比SP便宜！33傳統(tǒng)復(fù)位電路

高電平復(fù)位的微控制器復(fù)位電路VccVccRSTGND22uF1KVccVccRSTGND22uFR11KVccVccRSTGND22uFR21K22uFR2200(a)上電復(fù)位(b)按鈕脈沖復(fù)位(c)接鈕電平復(fù)位R11K34傳統(tǒng)復(fù)位電路

低電平復(fù)位的微控制器復(fù)位電路VccVccRSTGND22uF1KVccVccRSTGND22uFR11KVccVccRSTGND22uF

R21K22uFR2200(a)上電復(fù)位(b)按鈕脈沖復(fù)位(c)接鈕電平復(fù)位R11K35用SP708SEN構(gòu)建的可靠復(fù)位電路

采用SP708SEN專(zhuān)用復(fù)位芯片構(gòu)建的3.3V微控制器低電平輸出的復(fù)位電路36用CAT811構(gòu)建的可靠復(fù)位電路

采用CAT811專(zhuān)用復(fù)位芯片構(gòu)建的3.3V微控制器低電平輸出的復(fù)位電路100K37JTAG與串行調(diào)試接口

Cortex-M系列具有兩種調(diào)試接口：JTAG和串行調(diào)試接口串行調(diào)試接口38GPIO的工作模式1高阻輸入模式

3推挽輸出模式GPIO工作模式4準(zhǔn)雙向I/O模式

2開(kāi)漏輸出模式5上拉和下拉

GPIO中斷GPIO保護(hù)39GPIO的高阻輸入模式40GPIO的開(kāi)漏輸出模式41GPIO的推挽輸出模式42GPIO的準(zhǔn)雙向I/O模式43GPIO端口的上拉和下拉

44GPIO端口的保護(hù)

（a）二極管鉗位保護(hù)

（b）ESD專(zhuān)用器件保護(hù)45GPIO引腳的中斷

GPIO中斷觸發(fā)方式描述引腳信號(hào)圖示高電平觸發(fā)高電平時(shí)，將產(chǎn)生GPIO中斷請(qǐng)求低電平觸發(fā)低電平時(shí)，將產(chǎn)生GPIO中斷請(qǐng)求上升沿觸發(fā)上升沿電平時(shí)，將產(chǎn)生GPIO中斷請(qǐng)求下降沿觸發(fā)下降沿時(shí)，將產(chǎn)生GPIO中斷請(qǐng)求雙邊沿觸發(fā)上升沿和下降沿均將產(chǎn)生GPIO中斷請(qǐng)求46輸入通道設(shè)計(jì)輸入通道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）模擬輸入通道（注意：直流信號(hào)與交流信號(hào)的不同）經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)濾波、放大等處理后變?yōu)锳DC可接受的電壓信號(hào)。有必要時(shí)要進(jìn)行信號(hào)隔離。（2）數(shù)字輸入通道輸入的數(shù)字信號(hào)通過(guò)光電隔離進(jìn)入微控制器GPIO輸入引腳，如果不用光電隔離需要進(jìn)行相應(yīng)電平轉(zhuǎn)換。47模擬輸入通道內(nèi)置ADC的結(jié)構(gòu)類(lèi)型基本構(gòu)成48模擬輸入通道外接ADC結(jié)構(gòu)類(lèi)型基本構(gòu)成49數(shù)字I/O通道的邏輯電平常見(jiàn)器件邏輯電平約定50邏輯電平轉(zhuǎn)換51邏輯電平轉(zhuǎn)換續(xù)還可以用光耦和專(zhuān)用數(shù)字隔離芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換光電隔離及電平變換52數(shù)字輸入通道的結(jié)構(gòu)類(lèi)型基本構(gòu)成53輸出通道設(shè)計(jì)輸出通道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）模擬輸出通道經(jīng)DAC或PWM輸出后放大等處理后變能驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率信號(hào)。有必要時(shí)要進(jìn)行信號(hào)隔離。（2）數(shù)字輸出通道微控制器GPIO輸出的數(shù)字量信號(hào)通過(guò)光電隔離接到外部，如果不用光電隔離需要進(jìn)行相應(yīng)電平轉(zhuǎn)換。54輸出通道的結(jié)構(gòu)類(lèi)型基本構(gòu)成隔離包括光電隔離和數(shù)字隔離55人機(jī)交互通道設(shè)計(jì)人機(jī)交互通道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)如果按鍵不多，可直接用GPIO引腳無(wú)需編碼；如果按鍵較多，考慮行列掃描編碼鍵盤(pán)方式。對(duì)于沒(méi)有引腳消抖功能的微控制器，按鍵讀取都需要軟件消抖，抖動(dòng)有機(jī)構(gòu)特性決定的，是固有的，必須軟件或硬件消抖處理。時(shí)間5ms~20ms（2）LED顯示或LCD顯示接口設(shè)計(jì)用通用或?qū)Ｓ肔ED或LCD驅(qū)動(dòng)芯片或模塊進(jìn)行相應(yīng)接口設(shè)計(jì)。（3）觸摸屏接口設(shè)計(jì)有兩種觸摸屏：電阻式和電容式。56鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)基于嵌入式微控制器嵌入式系統(tǒng)鍵盤(pán)都比較簡(jiǎn)單，數(shù)量少，因此均可通過(guò)GPIO作為按鍵輸入引腳，如果要求按鍵很多，可采用行列矩陣式鍵盤(pán)。57非接觸式按鍵設(shè)計(jì)利用霍爾開(kāi)關(guān)作為按鍵輸入58電容式觸摸按鍵設(shè)計(jì)利用電容多觸摸芯片作為觸摸按鍵輸入59隔離輸入接口設(shè)計(jì)隔離輸入接口如圖所示60LED數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)發(fā)光二極管發(fā)光電路：

GPIOVDD3.3R=?單個(gè)共陽(yáng)8段LED數(shù)碼管接口電路問(wèn)題：共陰如何接？多個(gè)數(shù)碼管如何設(shè)計(jì)接口電路？推挽輸出標(biāo)準(zhǔn)I/O61互聯(lián)通信通道設(shè)計(jì)互聯(lián)通信通道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）基于UART的RS-232接口設(shè)計(jì)（2）基于UART的RS-485接口設(shè)計(jì)（3）基于CAN的通信接口設(shè)計(jì)（4）基于Ethernet的以太網(wǎng)通信接口設(shè)計(jì)62RS-232接口設(shè)計(jì)63RS-232邏輯電平轉(zhuǎn)換接口64RS-232接口的接連65RS-485接口設(shè)計(jì)66RS232轉(zhuǎn)RS-485電路67CAN接口設(shè)計(jì)68CAN接口設(shè)計(jì)69多CAN節(jié)點(diǎn)的連接方式70Ethernet接口設(shè)計(jì)微控制器內(nèi)部

MACPHYRMII接口網(wǎng)絡(luò)變壓器借助于嵌入式微控制器內(nèi)部MAC接口，通過(guò)外接PHY物理層收發(fā)器，即可構(gòu)成以太網(wǎng)接口。71以太網(wǎng)硬件連接PHYMIIMENET_REF_CLKENET_TX_ENENET_TXD1ENET_RXD0ENET_RX_ERENET_CRSMDIO以太網(wǎng)MACMDCENET_TXD0ENET_RXD1TXENTXD1RXD0RX_ERCRSTXD0RXD1ENET_RX_CLKRMIITX+NETTX-NETRX+NETRX-NET網(wǎng)絡(luò)變壓器外接PHY物理收發(fā)器微控制器內(nèi)部MAC外接網(wǎng)絡(luò)變壓器及RJ45插座RJ-45HR601680KSZ8041NLLPC170072PCB板設(shè)計(jì)1.利用電子設(shè)計(jì)CAD軟件:PROTEL,EDA,ORCAD軟件等根據(jù)原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表，進(jìn)行印刷線路板PCB的設(shè)計(jì)。2.PCB板設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）設(shè)置規(guī)則（設(shè)置布線規(guī)則：主要有間隙約束和線寬約束，其它默認(rèn)），電源線和地線盡越粗越好（2）布局（加載原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表，在KeepOutLayer層畫(huà)出布線區(qū)域，調(diào)整元器件布局，注意合理性，如去耦電容的位置！可自動(dòng)布局，交互布局和手動(dòng)布局），注意模擬電路與數(shù)字電路的相對(duì)分開(kāi)，最好一點(diǎn)接地。（3）布線（推薦采用自動(dòng)布線和交互布線，也可用手動(dòng)強(qiáng)行布線，盡量不用垂直直線，最好圓弧走線shitt+空格切換）（4）處理（淚滴焊盤(pán)、覆銅<注意間隙調(diào)大后處理>）（5）檢查（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，以及電源和地線檢查）注意：器件的封裝問(wèn)題，對(duì)于沒(méi)有的封裝要自己做封裝，對(duì)于已有的二極管和三極管等有極性的一定要注意原理圖與PCB的一致性，保證完全對(duì)應(yīng)。73嵌入式軟件設(shè)計(jì)1無(wú)操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)……軟件設(shè)計(jì)2有操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)74無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計(jì)1嵌入式軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)2嵌入式軟件設(shè)計(jì)步驟？設(shè)計(jì)內(nèi)容3監(jiān)控程序設(shè)計(jì)4功能模塊設(shè)計(jì)75嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)1.軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，流程合理2.程序規(guī)范化，模塊化3.資源分配合理4.運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志化管理5.有特色的布爾操作6.設(shè)計(jì)抗干擾程序7.容錯(cuò)程序設(shè)計(jì)76嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)步驟1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的編寫(xiě)2.軟件任務(wù)分析3.數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃4.資源分配4.編程與調(diào)試77監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控程序的結(jié)構(gòu)2監(jiān)控程序的任務(wù)1監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)方法378監(jiān)控程序的任務(wù)79監(jiān)控程序的結(jié)構(gòu)上電自檢，初始化鍵碼分析命令鍵？分別執(zhí)行各自功能模塊數(shù)據(jù)采集處理并顯示有鍵下？數(shù)碼鍵處理YYN查詢(xún)結(jié)構(gòu)鍵盤(pán)中斷入口鍵碼分析命令鍵？分別執(zhí)行各自功能模塊數(shù)據(jù)采集處理顯示數(shù)碼鍵處理Y中斷結(jié)構(gòu)取鍵碼中斷返回上電自檢，初始化N80監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)方法主要有兩種基本設(shè)計(jì)方法：1、狀態(tài)順序編碼設(shè)計(jì)方法

將系統(tǒng)各種狀態(tài)進(jìn)行順序編碼，以這種編碼方法確定程序的執(zhí)行流向和目標(biāo)。2、狀態(tài)特征編碼設(shè)計(jì)方法 將系統(tǒng)各種狀態(tài)進(jìn)行特征來(lái)編碼，這是一種根據(jù)狀態(tài)特征征碼在確定程序流向和目標(biāo)的方法。把系統(tǒng)狀態(tài)統(tǒng)一編碼是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。將狀態(tài)編碼給一個(gè)變量，使用Swicth語(yǔ)句可實(shí)現(xiàn)程序流向目標(biāo)處。81功能模塊的設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)不同要求，需要不同模塊，基于微控制器的嵌入式系統(tǒng)功能模塊包括：1、數(shù)據(jù)采集模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、輸出控制模塊4、時(shí)鐘及定時(shí)模塊5、鍵盤(pán)處理模塊6、顯示模塊7、通信模塊大部分模塊與硬件密切相關(guān)82數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)1、借助于微控制器內(nèi)部ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如果內(nèi)部ADC不能滿(mǎn)足要求，可外接ADC。2、ADC數(shù)據(jù)采集查詢(xún)方式三步驟：

（1）選擇通道并啟動(dòng)AD變換 （2）查詢(xún)轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志（注意添加超時(shí)檢測(cè)） （3）讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果83正弦交流信號(hào)的采集處理方法交流信號(hào)參數(shù)的測(cè)量：主要測(cè)量的量有電壓、電流、頻率、功率等。測(cè)量方法有兩種：（1）直流采樣法：硬件上要先將交流信號(hào)經(jīng)過(guò)整流濾波后變成直流信號(hào)后再行采樣。（2）交流采樣法：通過(guò)交流互感器變成適當(dāng)大小的正弦交流信號(hào)，然后采用一個(gè)周期內(nèi)定時(shí)多點(diǎn)采集并求均方根方法得到有效值。84輸出控制模塊設(shè)計(jì)1、輸出控制通常利用GPIO或PWM輸出控制引腳或DAC經(jīng)過(guò)運(yùn)放輸出對(duì)外部電路進(jìn)行開(kāi)關(guān)量或模擬量的輸出控制。2、對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸出控制，為可靠控制，通常需要多次輸出，如讓某個(gè)引腳為低電平，延時(shí)一會(huì)，再次輸出低電平。保證有穩(wěn)定的低電平輸出，使控制可靠。85鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)1、軟件消抖動(dòng)處理：延時(shí)10~20ms2、連擊處理：解決連擊的方法是一次按鍵只處理一次（閉合一個(gè)鍵盤(pán)執(zhí)行，等待松開(kāi)結(jié)束）。3、復(fù)合鍵處理：按鍵KEY1和KEY2各執(zhí)行功能1和功能2，當(dāng)這兩個(gè)鍵同時(shí)按下為復(fù)合鍵執(zhí)行功能3，可使用:if((KEY1==0)&&(KEY2!=0))fun1();if((KEY2==0)&&(KEY1!=0))fun2();if((KEY1==0)&&(KEY2==0))fun3();4、鍵盤(pán)編碼：對(duì)于編碼鍵盤(pán)可采用反轉(zhuǎn)法或掃描方式取鍵碼。86定時(shí)模塊設(shè)計(jì)1、目前嵌入式微控制器定時(shí)模塊比較豐富，有RTC、PWM、Timer和WDT等，一般使用WDT只使用作看門(mén)狗，RTC用于實(shí)時(shí)鐘、PWM用于電機(jī)控制、而Timer作為通用定時(shí)器使用。2、無(wú)論哪種定時(shí)組件，均可用于實(shí)時(shí)任務(wù)的觸發(fā)和撤除。3、可用多個(gè)變量，使單個(gè)定時(shí)變成多個(gè)不同定時(shí)長(zhǎng)度。87顯示模塊設(shè)計(jì)1、合理安排顯示模塊的位置：顯示有LED數(shù)碼管顯示、LCD液晶模塊顯示，通常采用將顯示模塊放主程序中，如果放在中斷服務(wù)程序中，比較復(fù)雜。2、改變顯示信息的方式：即時(shí)顯示與定時(shí)顯示、有按鍵操作改變顯示、有參量變化改變顯示、有時(shí)鐘變化改變顯示、有通信數(shù)據(jù)改變顯示等相結(jié)合。3、高位滅零處理：對(duì)于最高位數(shù)字是0，不讓它顯示，即滅零處理。4、閃爍處理：重要信息提示可用閃爍顯示，方法是：次數(shù)沒(méi)有到：亮->延時(shí)1->滅->延時(shí)2……循環(huán)一般延時(shí)1略大于延時(shí)2，通常延時(shí)1+延時(shí)2在1~4秒88通信模塊設(shè)計(jì)1、通信模塊視通信接口不同而不同，但總的原則和策略是：接收通常采用中斷方式（對(duì)方發(fā)的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的），發(fā)送可采用查詢(xún)方式（發(fā)送是自己主動(dòng)，可控的）。2、發(fā)送和接收的基本格式：（1）發(fā)送先將數(shù)據(jù)放到發(fā)送緩沖區(qū)，等待發(fā)送緩沖區(qū)空，完成發(fā)送任務(wù)（2）接收查詢(xún)接收時(shí)要先判斷接收緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)（標(biāo)志是否滿(mǎn)足），有數(shù)據(jù)才從接收緩沖區(qū)去取數(shù)據(jù)，一定要清除接收標(biāo)志。中斷接收，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，清接收滿(mǎn)足的標(biāo)志，再讀取數(shù)據(jù)。3、對(duì)于查詢(xún)接收方式，注意查詢(xún)接收條件時(shí)加入超時(shí)檢測(cè)機(jī)制，不然容易使程序死鎖。4、通信協(xié)議（有傳輸層協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議，又有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和自定義協(xié)議）89有操作系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計(jì)1嵌入式操作系統(tǒng)的移植2嵌入式操作系統(tǒng)的裁減？設(shè)計(jì)內(nèi)容3嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計(jì)90嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II

μC/OS-II中任務(wù)狀態(tài)包括：等待狀態(tài)、休眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、中斷服務(wù)，之間可轉(zhuǎn)換。91μC/OS-II的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件核心代碼（處理器無(wú)關(guān)）

OS_CORE.C OS_MBOX.C OS_MEM.C OS_Q.C OS_SEM.C OS_TASK.C OS_TIME.C

uCOS_II.H設(shè)置代碼（應(yīng)用相關(guān)）

OS_CFG.H INCLUDES.H

核心代碼

消息隊(duì)列

存儲(chǔ)管理

消息管理信號(hào)量任務(wù)調(diào)度定時(shí)管理

OS_CPU.H OS_CPU_A.ASM OS_CPU_C.C

CPU定時(shí)器軟件硬件92嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II的移植要使μC/OS-II正常運(yùn)行，微控制器必須滿(mǎn)足以下要求：微控制器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；微控制器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷；C語(yǔ)言可以開(kāi)/關(guān)中斷；微控制器支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬件堆棧；微控制器有將堆棧和其他CPU寄存器讀出和存儲(chǔ)到堆?；騼?nèi)存的指令。移植μC/OS-II只需修改OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM，OS_CPU_C.C這三個(gè)文件的相關(guān)函數(shù)。93嵌入式操作系統(tǒng)的裁剪嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核是針對(duì)多種處理器而設(shè)計(jì)的，對(duì)于一種處理器，某個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合，有些代碼是多余的，則需要對(duì)代碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉粢詽M(mǎn)足夠用就好的設(shè)計(jì)原則。裁剪的目標(biāo)就是去掉多余的代碼，以減少不必要的內(nèi)存空間。更適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)量體裁衣的要求。94基于嵌入式操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)在嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)任務(wù)函數(shù)，并在各個(gè)任務(wù)函數(shù)之中使用操作系統(tǒng)提供的各種系統(tǒng)服務(wù)。程序設(shè)計(jì)要做的事情：1、初始化操作系統(tǒng)2、創(chuàng)建要讓操作系統(tǒng)執(zhí)行的任務(wù)*（主要工作）3、啟動(dòng)多任務(wù)環(huán)境95嵌入式系統(tǒng)抗干擾技術(shù)11主要干擾來(lái)源2硬件抗干擾措施？抗干擾3軟件抗干擾措施96干擾及其來(lái)源空間電磁輻射干擾供電系統(tǒng)干擾輸入通道干擾輸出通道干擾互相通道干擾嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)97硬件抗干擾措施1、光電隔離：輸入、輸出通道采用光電隔離。對(duì)于數(shù)字信號(hào)采用普通光耦，對(duì)于模擬信號(hào)采用線性光耦隔離。2、硬件濾波去耦合：對(duì)于低頻信號(hào)采用低通濾波，高頻信號(hào)采用高能濾波，硬件濾波成本高，體積大。每個(gè)芯片電源對(duì)地加裝去耦電容（0.01uF）。3、過(guò)壓保護(hù)：保護(hù)微控制器不受過(guò)壓沖擊。可用限流電阻和穩(wěn)壓管組成，也可用ESD專(zhuān)用器件防止靜電高壓引入微控制器。4、調(diào)制解調(diào)技術(shù)：信號(hào)傳輸可采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)以削除干擾。5、電源抗干擾：隔離變壓器、低通濾波器、濾波電容、去耦電容、高品質(zhì)穩(wěn)壓電路或芯片。6、數(shù)字信號(hào)負(fù)邏輯傳輸：阻抗高容易引入干擾，而對(duì)于低阻線路影響小，因此采用定義有效電平為低電平，無(wú)效為高電平。7、差分傳輸：采用差分放大器獲取信號(hào)，傳輸時(shí)采用差分傳輸以抗共模干擾。8、良好的接地：接地不良或接地點(diǎn)不正確，也會(huì)引起干擾，如數(shù)字地和模塊分開(kāi)9、屏蔽：屏蔽是抗空間電磁輻射電磁感應(yīng)干擾的最有效的方法。關(guān)鍵部位關(guān)鍵部件采用金屬外殼屏蔽的方法很有效。注意屏蔽接地與信號(hào)地相連。10、加裝磁珠和+TVS管：磁珠專(zhuān)用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾。0、微控制器看門(mén)狗98軟件抗干擾設(shè)計(jì)

數(shù)字信號(hào)輸出抗干擾2數(shù)字信號(hào)輸入抗干擾1模擬信號(hào)的數(shù)字濾波3硬件抗干擾措施不能完全把干擾抵制掉，需要軟件抗干擾配合99數(shù)字信號(hào)輸入抗干擾方法干擾的特點(diǎn)：隨機(jī)但多呈毛刺狀，作用時(shí)間短，輸入時(shí)可多次采集，直到兩次或多次完全相同方認(rèn)為有信號(hào)。初始化：初始采集次數(shù)R0，連續(xù)相同次數(shù)R1相同嗎？相同次數(shù)加1相同次數(shù)清零Y采集一次信號(hào)并保存取有效信號(hào)值置成功標(biāo)志N到相同次數(shù)嗎?采集次數(shù)到了?NY返回NY初始化：初始采集次數(shù)，連續(xù)相同次數(shù)有效信號(hào)值清零置失敗標(biāo)志干擾抵制流程：

每次采集最好延時(shí)10~100us100數(shù)字信號(hào)輸出抗干擾方法硬件上措施：輸出通道在配置光電隔離下，最好再配置返回檢測(cè)接點(diǎn)，這樣保證輸出某個(gè)邏輯再檢測(cè)輸出實(shí)際輸出是否與輸出一致。軟件上的措施：可重復(fù)輸出同一數(shù)據(jù)到指定端口，這樣即使有干擾，還來(lái)不急作用，又正確的信號(hào)覆蓋了。101數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用中值濾波（中位值）2程序判斷濾波（限幅）1算術(shù)平均濾波34去極值取平均濾波5滑動(dòng)平均濾波

低通濾波模擬信號(hào)的軟件抗干擾方法

可以根據(jù)需要結(jié)合使用6102程序判斷（限幅）濾波一、實(shí)現(xiàn)方法：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：（1）如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效（2）如果本次值與上次值之差>A,則本次值無(wú)效,放棄本次值,用上次值代替本次值二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾（2）缺點(diǎn)無(wú)法抑制那種周期性的干擾，平滑度差103中值濾波(中位值濾波)一、實(shí)現(xiàn)方法：

（1）連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)）（2）把N次采樣值按大小排列（3）取中間值為本次有效值代替本次值二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾，對(duì)溫度、液位、開(kāi)度等變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果。（2）缺點(diǎn)對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜采用。

104算術(shù)平均濾波一、實(shí)現(xiàn)方法：連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算

N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低

N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高

N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波，這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)（2）缺點(diǎn)

對(duì)于實(shí)時(shí)控制不適用，浪費(fèi)RAM空間。不能抵制大脈沖。105去極值取平均濾波一、實(shí)現(xiàn)方法：連續(xù)取N個(gè)采樣值，去掉最大值和最小值，然后對(duì)N-2個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波，這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)（2）缺點(diǎn)

對(duì)于實(shí)時(shí)控制不適用，浪費(fèi)RAM空間。106滑動(dòng)平均濾波一、實(shí)現(xiàn)方法：

把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N，每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾,并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)，把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,就可獲得新的濾波結(jié)果。

N值的選?。?流量：N=12；壓力：N=4；

液面：N=4-12；溫度：N=1－4二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高適用于高頻振蕩的系統(tǒng)（2）缺點(diǎn)靈敏度低,對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差,不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合。107低通濾波一、實(shí)現(xiàn)方法：本次濾波結(jié)果:(（100-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果)/100

a=1-99二、特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合（2）缺點(diǎn)相位滯后，靈敏度低,滯后程度取決于a值大小,不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)108嵌入式系統(tǒng)調(diào)試及測(cè)試11硬件調(diào)試與測(cè)試2軟件調(diào)試與測(cè)試……調(diào)試測(cè)試109硬件開(kāi)發(fā)與調(diào)試工具1、內(nèi)部電路仿真器2、ROM監(jiān)控器3、在線仿真器4、串行口5、發(fā)光二極管6、萬(wàn)用表7、信號(hào)發(fā)生器8、示波器9、邏輯分析儀10、常用EDA工具軟件（1）PROTEL(電子電路設(shè)計(jì))（2）ORACD（電子電路設(shè)計(jì)）（3）EWB/Multisim（仿真）（4）Proteus(綜合,支持51到ARM)（5）MAX+plusII（FPGA/CPLD

）110硬件調(diào)試連接111仿真器的連接通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[宿主機(jī)]硬件仿真器嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)[目標(biāo)機(jī)]仿真頭112硬件調(diào)試內(nèi)容硬件調(diào)試的主要內(nèi)容：1、靜態(tài)檢查：在通電之前，對(duì)照原理圖檢查PCB各電源對(duì)地是否有短路情況。用萬(wàn)用表二極管檔，量各電源對(duì)地的情況，沒(méi)有明顯短路或明顯阻值很小的情況，一般不小于500Ω。檢測(cè)有極性器件是否接反了。出現(xiàn)異常時(shí)不能通電，必須排除后再通電測(cè)試。2、動(dòng)態(tài)檢測(cè)：靜態(tài)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以通電調(diào)試。（1）用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)各電源是否正常，不正常要排除。（2）用萬(wàn)用表或示波器根據(jù)原理圖檢測(cè)相關(guān)邏輯狀態(tài)是否正常。（3）一個(gè)功能模塊一個(gè)模塊檢查功能的正確性，如果功能都不對(duì)，考慮MCU是否復(fù)位正常，振蕩信號(hào)有沒(méi)有。（4）使用簡(jiǎn)單測(cè)試軟件測(cè)試模塊功能，直到所有功能正常。113嵌入式硬件模塊化調(diào)試1最小系統(tǒng)調(diào)試2輸入通道調(diào)試模塊化調(diào)試3輸出通道調(diào)試4人機(jī)交互通道調(diào)試5互聯(lián)通信通道調(diào)試114最小系統(tǒng)調(diào)試最小系統(tǒng)模塊是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的核心模塊，確保正常運(yùn)行的關(guān)鍵模塊。（1）檢測(cè)原理圖與PCB的一致性（2）檢查電源對(duì)地有無(wú)短路（3）通電用萬(wàn)用表檢查各電源電壓是否正常（4）檢查程序下載能否正常進(jìn)行。如果不能下載，檢查復(fù)位電位、振蕩信號(hào)有沒(méi)有，JTAG等接口信號(hào)的連接是否正確，直到故障排除，能正常下載程序?yàn)橹埂?15輸入通道調(diào)試1、模擬輸入部分的調(diào)試靜態(tài)檢查后，通電加模擬信號(hào)激勵(lì)，用示波器或萬(wàn)用表測(cè)量調(diào)理電路輸出是否正常，是否在預(yù)期的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。2、數(shù)字輸入部分在靜態(tài)檢查后，通電檢測(cè)：在數(shù)字輸入端分別加高低電平，檢測(cè)輸出到微控制器的信號(hào)是否正常。116輸出通道調(diào)試1、模擬輸出部分的調(diào)試靜態(tài)檢查后，編寫(xiě)測(cè)試程序通電調(diào)試：通過(guò)DAC或PWM輸出模擬信號(hào)到輸出電路，看輸出是否正常。2、數(shù)字輸出部分在靜態(tài)檢查后，編寫(xiě)簡(jiǎn)單測(cè)試程序通電檢測(cè)：在對(duì)應(yīng)引腳輸出分別輸出高低電平，檢查輸出電路輸出的狀態(tài)是否是預(yù)期有狀態(tài)，如果CPU可插拔的可不用處理器，也不用指令，直接在對(duì)應(yīng)GIO引腳處加高或低電平檢測(cè)輸出電路的狀態(tài)是否正常。117人機(jī)交互通道調(diào)試1、鍵盤(pán)電路調(diào)試靜態(tài)檢查后，直接按下按鍵，用萬(wàn)用表量鍵盤(pán)輸入到CPU的GPIO引腳的電平狀態(tài)是否正常。2、顯示部分調(diào)試在靜態(tài)檢查后，編寫(xiě)簡(jiǎn)單測(cè)試程序通電檢測(cè)：顯示指定字符到顯示器上。如果是8段LED顯示器，則要讓其顯示從0~9以及所有用到的可能字符都讓它顯示，才能保證以后使用時(shí)正常顯示。如果是LCD顯示器，按照時(shí)序要求編寫(xiě)調(diào)試程序讓其顯示信息。118互聯(lián)通信通道調(diào)試靜態(tài)檢查無(wú)誤后，上電，編寫(xiě)通信測(cè)試程序，發(fā)送和接收單獨(dú)調(diào)試。（1）如果是RS232接口通信可借助于串口調(diào)試工具在嵌入式系統(tǒng)與PC間進(jìn)行調(diào)試；如果是RS485也可利用PC后，但要加RS485到RS232的轉(zhuǎn)換，因?yàn)閭鬏數(shù)男盘?hào)類(lèi)型不一樣，必須要轉(zhuǎn)換。（2）如果是CAN要借助于CAN硬件高度和仿真工具，編寫(xiě)測(cè)試軟件來(lái)高度。（3）如果是以太網(wǎng)，可借助于TCP/UDP同，調(diào)試工具在嵌入式系統(tǒng)與PC間進(jìn)行調(diào)試。119軟件開(kāi)發(fā)工具常用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 1、IAR 2、ADS(不支持Cortex內(nèi)核的ARM芯片) 3、RealVewMDK常用編程語(yǔ)言 1、ARM匯編語(yǔ)言(支持Thumb-2) 2、C語(yǔ)言120軟件開(kāi)發(fā)工具

1、以ARMADS為典型代表（ARMDeveloperSuitev1.2）ADS1