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單片機開發軟件框架設計方案設介紹

2021-06-07 10:50:35分类:軟件開發5527

  單片機方案開發流程,方案公司開發單片機應用需要考慮哪些因素?
  關于單片機方案的開發,從客戶提出開發需求到成品,其簡單流程如下
  方案需求分析→方案可行性評價→方案整體設計→方案硬件設計→方案軟件設計→方案聯調→方案運輸檢查維護。
  單片機方案開發過程中的詳細內容如下。

  單片機方案的需求分析。
  單片機方案確定後,應充分了解和認識客戶提出的單片機方案功能要求,並通過用戶了解方案的設計目標和技術指標。這個階段主要解決以下問題。
  1.分析單片機方案的任務。方案用于檢查時,必須明確檢查的參數是什麽,精度要求是什麽。方案用于控制時,必須明確控制的回路有多少,控制的實時性有什麽要求等
  2.明確輸入信號的數量、種類、包圍、相互關系、信號、這些信號必須進行什麽樣的變化,如何與單片機連接等
  3.明確輸出信號的數量、種類和變化範圍,使用哪個執行機構實現,使用哪個電路進行信號變化,如何與輸出執行機構連接,如何滿足執行機構所需的電力參數要求等
  4.明確需要設置開關、鍵盤、顯示和發聲電路等人機對話接口
  5.了解方案的應用環境條件,如溫度、濕度、供電狀況、現場幹擾、控制室與現場的距離等,采取什麽措施防止幹擾和保護
  6.明確方案的各項技術指標,合理選擇實現這些指標的方案,達到最佳性價比。

  可行性分析。
  根據方案需求分析獲得的各項技術指標,如測量精度、響應時間、測量範圍、可靠性要求等,進行可行性分析。通過調查目前的技術水平,判斷是否有能力完成該方案的開發,達到各項技術指標。可行性分析通常包括以下幾個方面。
  1.了解國內外同類方案的開發水平、設備性能、設備水平、供應狀態等
  2.了解可移植的硬、軟技術。盡量移植可移植,防止大量低水平重複勞動
  3.了解軟硬件技術的難易度,明確方案的關鍵
  4.了解擬用設備的技術支持和開發環境。

  整體設計。
  整個方案設計包括方案主要設備的選擇和方案硬件、軟件功能的劃分和協調。整個方案設計主要考慮以下問題。
  1.確定單片機型號。
  根據方案的功能目標複雜性、可靠性要求、精度和速度要求,選擇性價比合理的單片機型。單片機的種類機型多,不同型號、不同廠家的産品在存儲容量、ROM介質、下載方式等方面有所不同。在選擇型號時,應考慮所選型號的性能應符合方案的整體要求,並留有空間以便以後更新。開發方便,具有良好的開發工具和開發環境。市場供應(包括外部擴展部和設備)長期充足。設計師熟悉型號的開發技術,以便縮短開發周期。
  2.確定使用的傳感器。
  傳感器的選擇尤爲重要,因爲工業測量計劃中使用的各種傳感器仍然是影響計劃性能的重要瓶頸。一個設計合理的工業測量控制方案于傳感器的精度和環境條件的制約,往往達不到預定的設計指標。
  3、方案軟件、硬件功能的劃分。
  單片機應用方案的關鍵特點是軟硬件緊密結合。根據應用方案的實際情況,全面考慮硬件、軟件功能的劃分和協作。

  硬件設計。
  整個方案確定後,方案硬件的規模和軟件框架也確定了。硬件和軟件是單片機應用方案的三個重要部分,硬件是基礎,軟件很重要。這兩者可以互相轉換。爲了提高方案的可靠性,必須在滿足應用方案的精度和速度等要求的基礎上,盡量將硬件實現的功能從軟件中完成。
  在整體方案確定的硬件框架下,進一步細化方案硬件設計,根據實際需要合理分配主機資源,如I/O口、中斷源、定時/計數器等。對于外擴的功能器件,需要認真合理的選擇,確保其接口與主機接口一致,操作方便。主頻振蕩器和電源的選擇也要十分重視,確保振蕩頻率符合要求,方案電壓穩定。
  硬件設計中的另一個重要問題是如何提高方案的抗幹擾能力,提高硬件方案的可靠性。在方案需求分析中,對工作現場和環境進行了認真細致的分析,提出了具體實際的要求。在硬件方案設計中應采取相應措施,配置各種抗幹擾器件(如光電隔離、定時監控、屏蔽等),將其融入整個硬件設計中。對于一些重要、關鍵的部分,應盡可能提前進行局部的模擬試驗,如對傳感器、功放、A/G轉換、驅動能力等進行局部試驗,獲取第一手技術資料。通過模擬考試,分析確定軟件可以完成哪些工作,硬件必須實現哪些工作等。
  在方案設備選定的基礎上,可以設計硬件方案電路原理圖。根據電路原理圖,在面包板上搭建電路,配合部分軟件進行調整和運行,隨時進行修正和補充。在此基礎上加工/塊或3塊印刷電路板,焊接設備,加載設計軟件,進行綜合調整。在綜合調還將對硬件方案提出新的修改或補充。綜合調試正確後,繪制正確的方案硬件電路原理圖和印刷電路圖,加工印刷電路板,完成設備安裝。

  軟件設計
  軟件設計包含制订程序流程整体方案,绘图流程图,程序编制,及其程序流程的查验、调节、改动等內容。

  1.制訂程序流程整體方案
  程序流程的整體方案就是指從方案的視角考慮到程序流程的構造、數據信息方式和程序代碼的方式和方式。在制訂總體方案設計方案時,具體的單片機運用方案作用比較繁雜,數據量很大,程序流程較長,這就規定設計師采用符合實際的編程設計方式。現階段編程設計方式各種各樣,在單片機運用方案中較常見的編程設計方式有模塊化設計編程設計方式、子程序化交易編程設計方式、自頂向下逐步求精的編程設計方式、結構化程序設計方法等。
  模塊化設計編程設計方式的主題思想是把一個智能的、繁雜的程序運行,按作用區劃成數個相對性單獨的功能模塊,各控制模塊可獨立設計方案、程序編寫和調節,隨後裝配起來開展聯調,最後變成一個詳細的程序運行。
  子程序化交易編程設計方式是把一個運用方案相對性單獨的子控制模塊,以彙編程序的方式獨立程序編寫、調節和查錯,隨後根據彙編程序啓用,構成詳細的程序運行。這類編程設計設計構思清楚,有利于調節、查錯、改動,並且機構靈便,是現階段較多選用的一種編程設計方式。
  由上而下逐步求精的編程設計方式,規定先從方案一級的源程序剛開始,集中化處理全局性難題,隨後逐層優化逐步求精,最後進行一個程序運行的設計方案。這類編程設計方式在一般的單片機程序運行中較多選用。
  結構化程序設計方法是一種比較理想的編程設計方式。它規定在程序編寫全過程中對程序流程開展適度的限定,尤其是限定遷移、支系命令的應用,用以管理程序的複雜性,使程序流程的前後文與實行步驟保持一致。

  2.繪圖流程圖
  無論選用哪種編程設計方式,均應依據運用方案的總任務和操縱目標的作用規定繪制程序流程的整體框架圖,以敘述程序流程的整體構造。在整體程序框圖的基本上,設計師還需融合實際優化算法(或數學分析模型)優化流程圖。

  3.程序編制
  绘图流程图后,全部程序流程的构造和构思已十分清晰。这时候就可综合考虑到和分配一些含有全面性的难题。比如,详细地址室内空间的分派、工作中存储器的分配、算法设计、端口地址和键入/輸出文件格式,这些。在程序编制时要高度重视命令的有效挑选,尤其是关键一部分,涉及到优化算法这类的汇编程序更要仔细撰写。手机软件的可信性对策务必引起重视,比如,命令沉余、手机软件圈套等,能够 提升手机软件的抗干扰性,避免 手机软件卡死或程序流程跑飞。要是程序编写者既了解选定单片机的内部构造、作用和命令方案,又把握程序编写的方式和方法,按照流程图定编出高品质的系统软件就不容易十分困难。

  4.程序流程的查驗、調節和改動
  一个具体的程序运行编好之后,通常有许多 潜在性的安全隐患和不正确。假如这种安全隐患和不正确不用清除和改动,一旦不正确在运作中出現,就会有很有可能使程序流程深陷一发不可收拾的程度。因而,程序流程编好之后在联网调节前开展静态数据查验是十分必要的。对定编好的程序流程开展静态数据查验,通常会加速全部程序流程的调节过程,静态数据查验对比流程图由上而下开展,如出现未知错误,应立即改正。

  方案聯調
  方案聯調是检验所设计方案方案的准确性与可信性的必需全过程。单片机运用方案设计方案是一个非常繁杂的劳动者全过程,在设计方案、制做中,免不了存有一些可逆性难题或不正确。方案联调可发觉存在的不足和不正确,便于立即地开展改动。调节与改动的全过程很有可能要不断数次,最后使方案试运转取得成功,并做到设计方案规定。
  針對一個繁雜的方案,在開展方案聯調前宜開展分層調節。在分層調節時,先依靠開發設計方案(或設備)運作被調控制模塊的程序流程,觀查運作結果是不是與預期的一致。若出現難題或不正確,則依靠開發設計方案(或設備)的調節方式,找到不正確緣故或存在的問題並清除之,再運行和清除,直至做到預期的結果才行。
  按此流程,將全部程序模塊逐一調節結束。也可將已調節基礎恰當的控制模塊添加新的調節控制模塊相互調節,逐一擴張,直至所有調節進行。
  在分層調節進行的基本上,提前准備進到方案聯調。先將在分層調節時撰寫的測試代碼段去除,將各程序模塊連接成一個總體,並梳理成一個詳細的運用方案手機軟件。一些外部設備在現場,麻煩搬到試驗室調節,可選用仿真模擬對策或是不聯接上外部設備開展運作調節,在調節有機會後再逐漸加接。要主要調節的是,僅有在總體標准下能會曝露出去的難題。
  在一般調節恰當以後,必須仿真模擬各種各樣標准和極端自然環境開展試運轉。在這個基礎上還需開展一定時間的飛速運作,對全部方案開展觀查和檢測,以驗證應用方案程序流程作用是不是考慮原設計方案規定,是不是做到預估的實際效果。在聯調全過程中,主要是涉及到手機軟件難題,但也很有可能涉及硬件設計方案難題,這時需從全部方案綜合考慮到。
  曆經聯調以後,還需曆經一段時間的烤機和試運轉,由于一些掩藏較深的難題要在特殊條件下能會曝露出去,因此烤機和試運轉是務必的。烤機需在現場真正自然環境下開展。

  方案運作與維護保養
  方案硬件、手機軟件聯調根據後,就可以把手機軟件幹固在EFROM中,開發設計全過程自即日起完畢。這時候的方案只有做爲樣品方案,給樣品方案再加上機殼、控制面板,另配上詳細的使用說明書,就可變成宣布的方案(或商品)。最終還需創建一套詳細、完善的維護保養規章制度,以保證方案的一切正常工作中。撰寫、梳理全套的技術性文檔材料,便于歸檔。
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