單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程

我們學(xué)習(xí)單片機(jī)的目的就是為了進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，學(xué)好單片機(jī)首先要有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，下面將簡(jiǎn)要介紹一下單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，如圖1-22所示。

圖1-22單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

(1)明確任務(wù)

分析和了解項(xiàng)目的總體要求，并綜合考慮系統(tǒng)使用環(huán)境、可靠性要求、可維護(hù)性及產(chǎn)品的成本等因素，制定出可行的性能指標(biāo)。

(2)劃分軟、硬件功能

單片機(jī)系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些功能既可由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件來(lái)完成。硬件的使用可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性;使用軟件實(shí)現(xiàn)，可以降低系統(tǒng)成本，簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。因此在總體考慮時(shí)，必須綜合分析以上因素，合理地制定硬件和軟件任務(wù)的比例。

(3)確定希望使用的單片機(jī)及其他關(guān)鍵部件

根據(jù)硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇能夠滿足系統(tǒng)需求并且性價(jià)比高的單片機(jī)及其他關(guān)鍵器件，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、傳感器、放大器等，這些器件需要滿足系統(tǒng)精度、速度以及可靠性等方面的要求。

(4)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，以及選定的單片機(jī)及關(guān)鍵器件，利用Protel等軟件設(shè)計(jì)出應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖。

(5)軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定軟件系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)并劃分功能模塊，然后進(jìn)行各模塊程序設(shè)計(jì)。

單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為三類(lèi)：

? 機(jī)器語(yǔ)言 ：又稱(chēng)為二進(jìn)制目標(biāo)代碼，是CPU硬件唯一能夠直接識(shí)別的語(yǔ)言(在設(shè)計(jì)CPU時(shí)就已經(jīng)確定其代碼的含義)。人們要計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的所有操作，最終都必須轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言由CPU識(shí)別、控制執(zhí)行。CPU系列不同，其機(jī)器語(yǔ)言代碼的含義也不盡相同。

? 匯編語(yǔ)言 ：由于機(jī)器語(yǔ)言必須轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼描述，不便于記憶、使用和直接編寫(xiě)程序，為此產(chǎn)生了與機(jī)器語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序執(zhí)行速度快，占用存儲(chǔ)單元少，效率高。

? 高級(jí)語(yǔ)言 ：高級(jí)語(yǔ)言具有很好的可讀性，使程序的編寫(xiě)和操作都十分方便，目前廣泛使用的高級(jí)語(yǔ)言是C51。

匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言都必須被翻譯成機(jī)器語(yǔ)言之后才能被CPU識(shí)別。

(6)仿真調(diào)試

軟件和硬件設(shè)計(jì)結(jié)束后，需要進(jìn)行進(jìn)行進(jìn)入兩者的整合調(diào)試階段。為避免浪費(fèi)資源，在生成實(shí)際電路板之前，可以利用Keil C51和Proteus軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)修改。

(7)系統(tǒng)調(diào)試

完成系統(tǒng)仿真后，利用Protel等繪圖軟件，根據(jù)電路原理圖繪制PCB(Printed Circuit Board)印刷電路板圖，然后將PCB圖交給相關(guān)廠商生產(chǎn)電路板。拿到電路板后，為便于更換器件和修改電路，可首先在電路板上焊接所需芯片插座，并利用編程器將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。

接下來(lái)將單片機(jī)及其他芯片插到相應(yīng)的芯片插座中，接通電源及其他輸入、輸出設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，直至調(diào)試成功。

(8)測(cè)試修改、用戶試用

經(jīng)測(cè)試檢驗(yàn)符合要求后，將系統(tǒng)交給用戶試用，對(duì)于出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行修改完善，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成。

單片機(jī)學(xué)習(xí)方法探討

單片機(jī)學(xué)習(xí)的過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)循序漸進(jìn)、不斷學(xué)習(xí)、不斷積累的過(guò)程，大致分為三個(gè)階段。

第一階段：掌握開(kāi)發(fā)單片機(jī)的必備基礎(chǔ)知識(shí)。

首先是熟練掌握單片機(jī)的基本原理，雖然現(xiàn)在單片機(jī)廠商眾多，但各家單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理都比較相近，例如內(nèi)核結(jié)構(gòu)、內(nèi)存分配、中斷處理、定時(shí)計(jì)數(shù)、串行通信、端口復(fù)用等一些最基本的概念和原理。除此之外，我們還需要學(xué)習(xí)模擬電子、數(shù)字電子、C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)以及原理圖和PCB(Printed Circuit Board，印刷電路板)設(shè)計(jì)等知識(shí)。只有扎實(shí)的掌握了這些知識(shí)，在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，才能順利地進(jìn)行原理設(shè)計(jì)、PCB布板、程序編寫(xiě)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等工作。

第二階段：在掌握好一款單片機(jī)原理和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，開(kāi)始學(xué)習(xí)其他各家單片機(jī)，了解其獨(dú)有的功能和特點(diǎn)。

例如實(shí)際工作中若客戶要求低成本，那我們可以選用和泰、義隆、華邦等這類(lèi)***芯片;如果客戶要求工業(yè)級(jí)的性能，那么最好從PIC、NEC、飛思卡爾、NXP等這些歐美和日式單片機(jī)中選擇;若要進(jìn)行功耗的開(kāi)發(fā)，選用MSP430系列應(yīng)該有一定優(yōu)勢(shì);在進(jìn)行測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)的時(shí)候，C8051和AduC842這類(lèi)數(shù)?；旌闲酒诛@得比較實(shí)用。

另外，平時(shí)要注意技術(shù)積累。在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中將一些常用的接口程序和控制算法整理成模塊或者函數(shù)，日后若在其他的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中有同樣或者接近的需求時(shí)，原程序可以直接或者進(jìn)行少量改動(dòng)后使用，這樣一來(lái)會(huì)節(jié)約大量開(kāi)發(fā)成本。

第三階段：在實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不斷深入研究單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，不斷積累應(yīng)用行業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

有了扎實(shí)的單片機(jī)應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，并且熟悉掌握了幾款不同類(lèi)型單片機(jī)的開(kāi)發(fā)方法后，對(duì)于各種實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目，往往還需要理解和掌握外圍電路相關(guān)的原理和分析方法，并結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用背景，綜合考慮各種因素，才能設(shè)計(jì)出性能最優(yōu)、結(jié)構(gòu)最合理的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。