1、單片機應用系統設計開發主要步驟單片機應用系統的研究開發步驟，大致分為幾個部分：1. 策劃階段： 策劃階段決定研發方向，是整個研發流程中的重中之重，所謂“失之毫厘謬以千里” 。因此必須“運籌帷幄，謀定而動” 。策劃有兩大內涵：做什么？怎么做？1）項目需求分析。解決“做什么？” “做到什么程度？”問題。 對項目進行功能描述， 要能夠滿足用戶使用要求。 對項目設定性能指標， 要能夠滿足可 測性要求。所有的需求分析結果應該落實到文字記錄上。2）總體設計，又叫概要設計、模塊設計、層次設計，都是一個意思。解決“怎么做？” “如何克服關鍵難題？”問題。以對項目需求分析為依據， 提出解決方案的設想， 摸清關鍵

2、技術及其難度 , 明確技術主 攻問題。針對主攻問題開展調研工作 , 查找中外有關資料 , 確定初步方案， 包括模塊功能、 信息 流向、輸入輸出的描述說明。在這一步，仿真是進行方案選擇時有力的決策支持工具。3）在總體設計中還要劃分硬件和軟件的設計內容。單片機應用開發技術是軟硬件結合的技術 , 方案設計要權衡任務的軟硬件分工。硬件設計會影響到軟件程序結構。 如果系統 中增加某個硬件接口芯片 , 而給系統程序的模塊化帶來了可能和方便 , 那么這個硬件開銷 是值得的。在無礙大局的情況下 , 以軟件代替硬件正是計算機技術的長處。4）進行總體設計時要注意，盡量采納可借鑒的成熟技術, 減少重復性勞動，同時還

3、能增加可靠性，對設計進度也更具可預測性。2. 實施階段之硬件設計 策劃好了之后就該落實階段， 有硬件也有軟件。 隨著單片機嵌入式系統設計技術的飛速 發展， 元器件集成功能越來越強大， 設計工作重心也越來越向軟件設計方面轉移。 硬件設計 的特點是設計任務前重后輕。單片機應用系統的設計可劃分為兩部分 : 一部分是與單片機直接接口的電路芯片相關 數字電路的設計， 如存儲器和并行接口的擴展 , 定時系統、 中斷系統擴展 , 一般的外部設備 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的電路設計 , 包括信號 整形、變換、隔離和選用傳感器， 輸出通道中的隔離和驅動以及執行

4、元件的選用。工作內容：1）模塊分解。策劃階段給出的方案只是個概念方案，在這一步要把它轉化為電子產品 設計的概念描述的模塊， 并且要一層層分解下去， 直到熟悉的典型電路。 盡可能選用符合單 片機用法的典型電路。 當系統擴展的各類接口芯片較多時 , 要充分考慮到總線驅動能力。 當 負載超過允許范圍時 , 為了保證系統可靠工作 , 必須加總線驅動器。2）選擇元器件。盡可能采用新技術 , 選用新的元件及芯片。3）設計電原理圖及說明。4）設計 PCB及說明。5）設計分級調試、測試方法。設計中要注意：1）抗干擾設計是硬件設計的重要內容 , 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

5、有設計工作都要落實到文字記錄上。3. 實施階段之軟件設計實施階段的另一支路是軟件設計。 軟件設計的特點： 貫穿整個產品研發過程， 有占主導 地位的趨勢。 在進行軟件設計工作時， 選擇一款合用的編程開發環境軟件， 對提高工作效率 特別是團隊協作開發效率很重要。工作內容：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，在這一步要把它轉化 為軟件設計常用的的概念描述的模塊， 并且要采用自頂向下的程序設計方法， 一層層分解下 去，直到最基本的功能模塊、子程序（函數） 。2）依據對模塊的分解結果及硬件設計的元器件方案，進行數據結構規劃和資源劃分定 義。結果一定要落實到文字記錄中。3）充分利用流

6、程圖這個工具。用分層流程圖，可以完滿前面的工作。第一步，先進行 最原始的規劃， 將總任務分解成若干個子任務， 安排好它們的關系， 暫不管各個子任務如何 完成。第二步， 將規劃流程圖的各個子任務進行細化。主要任務是設計算法，不考慮實現的 細節。利用成熟的常用算法子程序可以簡化程序設計。 通常第二張程序流程圖已能說明該程 序的設計方法和思路， 用來向他人解釋本程序的沒計方法是很適宜的。 這一步算法的合理性 和效率決定了程序的質量。第三步，以資源分配為策劃重點，要為每一個參數、中間結果、 各種指針、 計數器分配工作單元，定義數據類型和數據結構。 在進行這一步工作時，要注意 上下左右的關系， 本模塊的

7、入口參數和出口參數的格式要和全局定義一致， 本程序要調用低 級子程序時， 要和低級子程序發生參數傳遞， 必須協調好它們之間的數據格式。 本模塊中各 個環節之間傳遞中間結果時， 其格式也要協調好。 在定點數系統中， 中間結果存放格式要仔 細設計，避免發生溢出和精度損失。 一般中間結果要比原始數據范圍大，精度高， 才能使最 終結果可靠。4）一般的程序都可劃分為監控程序、 功能模塊子程序（函數） 、中斷服務程序這幾種類 型。參考現成的模板可大大簡化設計的難度。 監控程序中的初始化部分需要根據數據結構規 劃和資源劃分定義來設計。5）到了這一步，軟件編程工作其實已經完成了九成，剩下就是把流程圖代碼化，不

8、少 人把這一步錯稱為“編程序” 。難度不大但很繁瑣，只要認真有耐心，堅持到匯編（編譯） 通過就看到曙光了。6）擬定調試、試驗、驗收方案。這一步不光是方案，還得搭建測試環境，主要內容還 是編程序， 可以當做一個新項目再做一遍策劃與實施，有時還得考慮硬件（包括信號源、測 量儀器、電源等） 。1）外部設備和外部事件盡量采用中斷方式與CPU聯絡 , 這樣, 既便于系統模塊化 , 也可提高程序效率。2）目前已有一些實用子程序發表 , 程序設計時可適當使用 , 其中包括運行子程序和控 制算法程序等。本書附錄中就收錄了一些常用子程序。見附錄五。3）系統的軟件設計應充分考慮到軟件抗干擾措施。4）一切設計都要落

9、實到文字記錄上。文檔的作用怎么強調都不過分。4. 驗證階段驗證階段包括的內容比較多也比較雜： 軟硬件調試， 局部和整理的測試大綱及實施， 整 體測試成功后 EPROM固化脫機運行及測試， 最后別忘了整理所有的設計檢驗文檔記錄。 畢竟 所謂“設計” ，指的是文檔而不是樣品 （包括實物和軟件演示效果） ，樣品只是證明文檔正確 的一種手段。這一步內容因項目而異，變化多端，大概的工作內容如下：1）軟硬件聯調，包括局部聯調和整體聯調。主要目標是盡量使設計結果能夠按預想的 目標運行。 聯調離不了開發機， 有時候反復很大， 甚至推倒重來都不罕見。 聯調的每一步目 標在軟件設計時就設定好了。 一個很重要的問題是軟件硬件的抗干擾、 可靠性測試。 要考慮 到盡可能多的意外情況。2）脫機調試。調試通過的程序 , 最終要脫機運行 , 即將仿真 ROM中運行的程序固化到 EPROM脫機運行。但在開發裝置上運行正常的程序, 固化后脫機運行并不一定同樣正常。若脫機運行有問題 , 需分析原因 , 如是否總線驅動功能不夠 , 或是對接口芯片操作的時間不 匹配等。經修改的程序需再次