1、過去的一年是充滿巨大變化的一年。AlphaGo帶來的巨大沖擊，了人們對人工智能的關切，經過2017年的普及、教育，人們從震撼、不解、迷惑，逐漸轉變為理性思考，人工智能方向也逐漸清晰。前些年進入的物聯網、云計算、大數據，也開始統一在人工智能大旗下，從大科技大產業。2018年將是人工智能大產業迅速發展的一年。2017年也是系統重新認識的一年。從微處理器誕生，人類便進入到人工智能，多年來，人工智能一直默默地發展。2016年，AlphaGo使人工智能前臺，不僅人們對人工智能既往史的關切，也了人們對人工智能未來的擔憂。40年前微處理器誕生后，迅速分化出通用微處理器與微器，隨即開始了人工智能領域中，通用計

2、算機智力與微器的智力控制兩大分支的發展。21世紀初，兩大分支的交叉融合誕生了物聯網，使人工智能進入到大數據、云計算的飛躍發展計算機科學交叉融合的。其間，微系統創器經歷了傳統電子智能化改造的單片機、電子科學與。物聯網時，隨后進入到物聯網的系統服務代，系統以“智能系統”的新面目為形形的人工智能搭建舞臺，使人工智能與萬物相通，并提供萬物的感知與。2017年，智能系統開始推動AlphaGo類人工智能，向智能人。因為有了感知、，并且與萬物相聯，人工智能的人工智能。能有更加輝煌的舞臺，才能實現人類全部領域系統融入人工智能的產業洪流之中，本刊也進行了新的。即在新的歷史時期，將單片機、系統從的科技產業轉變到以

3、“智能系統”，為物聯網、人工智能、智能制造服務的新思路之中。本刊伴隨21世紀成長，從單片機、系統到如今的物聯網人工智能，一直于智能系統的基礎應用，逐漸形成了本刊獨特的風格。智能系統基礎應用稿件大量匯聚本刊，使本刊能不斷跟蹤智能系統科技前沿，引領我國智能系統的健康發展。十多年來與“單片機聯誼會”、“嵌入聯誼會”的特殊關系，團結了業內廣大群體，使本刊得以高質量地為讀者服務，并得到了廣大讀者的支持與肯定，我們衷心地感謝廣大作者與群體的信任與幫助。經歷了2017年的觀念、產業開拓，2018年將是人工智能產業群進入蓬勃發展的一年，我們將順應變化，懷著一顆忐忑之心，以多種形式，努力做好為讀者、為作者、為群

4、體的服務工作，為高校、企業和工間的互助合作。之間搭建起一座的橋梁，助力工早日實現夢想，增進高校和企業值此新年來臨之際，謹代表雜志社全體同仁，向各界朋友致以誠摯的祝福與衷心的感謝！民主編：目次業界專題論述系統開發中,如何選擇適合的 MCU 平臺?本刊編輯部編委會成員 (按姓氏筆畫排列)苗 C 語言系統編程軟件設計架構研究 基于 FPGA+DSP 架構的數字音頻處理技術研究李聲飛:工業和信息化部無人飛艇的和自動飛行 主管 主辦:北京航空航天大學智能電網 AMI網絡隱私保護的讀數策略馬:北京航空航天大學 承辦:單片機與系統應用雜志社 Linux平臺的通信終端物理層軟件設計 社長/副社長: 主編/副主

5、編:生/俞敏民/ FPGA 的1553B 總線編碼IP 核設計技術 執行主編: 編輯部:(兼)部:武 凡部:屠 妍 TMS320DM368 的高精度工業自動測量系統地 址:北京市海淀區學院路37號(100191)(編輯部)電 話(部)測控模塊中有限狀態機的設計林(部)密算法的 miniPCI E一種支卡設計王玉凈傳 真網 址:等 FPGA 的實時 PCM 遙測數據傳輸系統設計箱:mesnet (編輯部)嚴平郵 adv(部)利用慣性傳感器的運動空間軌跡追蹤等:巨播科技 中國 基于Si4432 的溫室環境監測無線組網模塊設計新器件新技術EL:+886 2 22732340Mob e: E Ma :

6、 medama om.tw刷:北京科信印刷印日 期:每月1日 Android:北京報刊 國內總局的智能家居語音系統設計 基于 FPGA 的 VGA 多幅圖片動態顯示系統各地郵局 本刊部申峰 等基于iMX6 的智慧一體機的應用設計 基于 ThreadX 系統的I2S 音頻總線驅動設計方案目次1Microcontrolers & EmbeddedSystems郵 發 代 號:2-765訂閱:每 期 定 價:1200元 (全年14400元)刊號:ISSN1009 623X CN11 4530 V經營證號:京海工商廣0285號陳 渝龍嚴 義進 吳中海 吳 薇 桑 楠 袁 濤魏編 委 會顧問 (

7、按姓氏筆畫排列) 王 越 /副:民/2018年第1期第18卷總第205期(每月1日) 2001年元月創刊 超高頻 RFID 的智慧校園安全出應用天地金華設計基于 ESP8266 的無線光功率監測儀設計等封佳勇以太網單片機的酒店客房網絡集中方案 RSSI與步長估算的井下裝置研究東霍等 MSP430G2553 的紅外學習調試方法智能感應車鎖的綜合安保系統設計等產業技術 現在就實現IEEE8023bt71W PoE 標準ADI公司高級ChristopherGobok市場工物聯網:如何做好安全防御?e大中華區銷售總監弟 CMOS 技術成就未來消費和工業設備的視覺Jason Whetstone美半導體推

8、出無法克隆的安全IC,時刻保護設計不受 TI又出新品:可實現25種功能的超值微器只需25美分! ams推出三刺激傳感器 AS7264N,可精確測量藍光波長本期責任編輯目次2Microcontrolers & EmbeddedSystems本 刊稿件凡經本刊使用,即視為作者將其紙介質 權、匯編 權、信息網絡 權授予本刊及合作傳媒。本刊所支付的稿酬已包括上述所有使用方式的稿酬。 本刊 ,不得以或摘編。產 業 信 息各大計算機制造商與云服務提供商均采用 NVIDIAGPU 13儒工業組合 推動中國工業物聯網進程 66意法半導體先進無線充電讓和平板充電速度更快 94艾半導體新的PCap04智能

9、電容式傳感前端實現速度、分辨率及功率優化 94美半導體的開創性圖像傳感器促成新一代 先進駕駛輔助系統方案 94瑞薩電子超低功耗微器對帶LED 和LCD顯示屏的電容式觸摸按鍵應用進行優化 94業界首款零漂移、毫微功率放大器,兼具超低功耗和超高精度 95Microchip新型8位單片機縮短CAN 網絡關鍵 系統的響應時間 95Microchip單線串行EEPROM 支持遠端識別 95UltraSoC被 Microsemi選中用于其RISC V系列 96SiliconLabs發布滿足高速收發器需求的新一代高性能振蕩器 96貿澤電子物聯網陣容再添新軍,與Rigado簽訂全球分銷協議 96全球電子分銷商

10、儒推出全新中文962018年第1期第18卷總第205期(每月1日) 2001年元月創刊HMS工業網絡IXXATPC接口卡：IXXAT提供各種硬件接口卡，其中USB-to-CAN USB、Bluetooth、Internet/I號轉換、t 分別實現供CAN信USB-to-CAN V2 2×CAN (高速/低速)、 LIN：擁有最多兩個CAN高速通道，一個CAN低速通道根據V2都可解決。CANblue II ：一款設計合理、靈活多功能的CAN-Bluetooth模塊，支持三種操作 模式，橋接模式，ASCII/Binary協議模式，VCI驅動模式，其中橋接模式立一個CAN-Bluetoot

11、h-CAN的橋接或實現多個總線相互連接。CANnet II ：作模式，網關模式和網橋模式。軟件和工具CANcheck ：一款電池供電、手持的CAN網絡檢測工具，助搜索錯誤。可在網絡斷開，開啟時進行電纜測量和操作測試；可進行布線、終端電阻、纜長度、信號電平、波特率監測、總線負載和錯誤幀的測量等。canAnalyser ：一款基于CAN網絡的強大的多目的的分析工具，用于CAN，CAN F DeviceNet和SAE J1939網絡的開發，測試和維護，提供的從簡單的網絡分析到任意復雜應用的強大分析和北京：上海 CONTENTS January,2018 No.205INDUSTRYFORUM How

12、toChoosetheSuitableMCU PlatforminEmbeddedSystem?PrintEditorialDepartmentTOPICALDISCUSS ResearchonEmbeddedSystem ProgrammingSoftwareArchitecturewithCLanguageZhangZhihui ResearchonDigitalAudioProcessingTechnologyBasedonFPGADSPArchitectureLiShengfei TelecontrolandAutocontrolImplementingofUnmannedAirshi

13、pZhang Xinliang PrivacypreservingDataCollectionSchemeforSmartGriMdaAYMiIpiNnget,wZohrakngJunqiang,ZhangEnyou PhysicalLayerControlSoftwareinSatelliteCommunicationTerminalBLaiseudQoinaoLyiunu,Wxang Xiaolong IPcoreDesignof1553BBusEncodingBasedonFPGAZhang WenboTECHNOLOGYREVIEW HighprecisionIndustryAutom

14、aticMeasurementControlSystem BOausyeadnognLTiM,LSi3n2Y0aDnM,3Z6h8angFeng DesignofFiniteStateMachineinRemoteMeasurementandControlMoLdinuleYonghong,QiuShaofeng CryptographyCardBasedonminiPCIEBuswithNationalEncrWyapntigonYuAjlignogrit,DhumJun,LiYan. RealtimePCM TelemetryTransmissionSystem BasedonFPGAYa

15、nPing Human MotionTrackingTrajectoryBasedonInertialSeMnasoQriang,ChenShaofa,ZhaoJunhao. WirelessNetwork MNEW PRODUCT & TECHofGreenhouseEnvironmentMonitoringSyCshteenmHBuaise,dWuonCSiin4a4n32,LiuZewen SmartHomeVoiceControlSystem BasedonAndroidPhoneXuXiufu,LvXiaonan VGA MultipictureDynamicDisplayS

16、ystem BasedSonheFnPZGhAongjie,WangSuzhen,HuAnfeng. IntelligentAdvertising MachineDesignBasedoni.MX6MengPengtao,Wu Wei DesignofISAudioBusDriverBasedonThreadXSystemLiu Wuyang DesignofSmartCampusSecurityAccessSystem BasedonUHFRFIDLiRuiaAPPLICATIONNOTES Remote WirelessOpticalPowerMonitoring MeterBWasaen

17、dgoXnuEfeSnPg82,Z66houJianhua,Dong Keyu. CentralizedControlSchemeofHotelRoom NetworkBasedonEthernetSingleChip MFicernogcoJmiapyuotenrg LocationDeviceofUndergroundnelBasedoMniaRoSSHIaaonddonSgte,pXSuinzeXEisatoiymuat,iHonuoTYecahotnoiqnuges. InfraredLearningDebugging MethodBasedon MSP430G2553WuLiping

18、,GeZhiming ComprehensiveSecurityControlSystemofIntelligenLtuIYndaunfcetiio,nXiLnogckYulong,MengQingxuan.目次3Microcontrolers & EmbeddedSystems索 引公司名稱網 址頁碼公司名稱網址頁 碼慕尼黑電子展.封面單片機與系統應用目次4下微科技開發封二A1前彩1微科技開發A2市欣瑞達電子目次1右微科技開發封三北京軟件技術目次2右單片機與系統應用封底微科技開發目次3右目次 4Microcontrollers & Embedded Systems系統開發中,

19、如何選擇適合的 MCU 平臺?本刊編輯部牙繼續快速增長,這得益于點對點連接的簡易性,以及與引言智能等移動設備連接的能力。藍牙網狀網絡規范目如今,系統開發往往基于平臺模式。MCU 平前還處于早期采用階段,這種新的網絡協議將如何在市場臺包括 MCU 及其相關器件(外延器件、配套器件等),集上發揮作用還有待觀察。成開發環境(開發板、開發工具、中間件等),以及操作系統SoC物聯網的一個重要新趨勢是多協議無線的興等。半導體廠商在推出一款 MCU 新時,一般起,SoC它可以支持在單一上進行多個協議之間的動態切換,如ZigBee和低功耗藍牙。這種多協議解決方案可應的周邊器件、集成開發環境與操作系統來輔助支持

20、。實現物聯網應用的高級功能和互操作性,且帶來因此,工在選擇一款 MCU 平臺進行系統片架構的額外復雜性和硬件成本,從而將無線子系統物料開發時,不僅要考慮 MCU自身的性能,還要考慮該(BOM)成本和降低達40%。動態多協議軟件允MCU 平臺是否能方便地實現代碼的移植和軟件的兼容,硬件設計是否可以進一步優化,從而節省開發時間、縮短許用戶使用智能APP 通過藍牙直接對 ZigBee網狀網絡進行部署、更新、和。多協議技術還可以通上市周期。如果 MCU 平臺選擇得合適,的設計也就了一半。過藍牙信標擴展基于ZigBee的可連接照明和樓宇自動化系統,更輕松地在室內部署可擴展的、基于位置的服務基隨著物聯網產

21、業的蓬勃發展,出現的問題也越來越礎設施。通過向 ZigBee網狀網絡添加低功耗藍牙功能,多:MCU 平臺怎樣能讓開發的更好地做到安全的互開發可以創建更易部署、使用和更新的下一代物聯網聯互通? 物聯網產業存在很多不同的協議標準,如何實現應用。我們相信,這種多協議的能力將是明年增長最快的不同協議標準間的兼容,使的通用性更強? 便攜設備趨勢之一。為了滿足這一市場需求,SiliconLabs提供了對低功耗的需求越來越高,如何通過選擇適合的 MCU 平一個無線 Gecko多協議SoC 的組合,支持ZigBee、Thread、臺來應對這一?業界聲音多協議無線SoC助力物聯網應用低功耗藍牙和私有的無線連接。

22、除了提供廣泛的連接選項之外,無線 Gecko平臺還開發利用相同的工程專有技術和重用硬件和軟件,多種應用來應對不同的部署、更新高級需求。這種多協議方法在開發新時帶來了敏捷性和SiliconLabs微器和傳感器效率。減少電流消耗仍然是便攜式物聯網設備市場的主要經理 ØivindLoe在物聯網領域內的主流無線技術包括:Wi Fi(802.11)、焦點。超低功率的 MCU 和無線 SoC 現在可以極大地減采用網狀網絡的 ZigBee 和 Thread (802.15.4),以及低功少運行和深度休眠時的功耗,從而延長聯網設備的電耗藍牙 (LE)。許多私有協議也被廣泛應用于工業物聯網池續航時間。

23、為了充分發揮MCU 和 SoC 的電流功應用,特別是在Sub GHz頻段。每種協議都特定的耗規范,開發必須考慮許多因素。顯著提能效率應用需求,但是沒有一種協議能夠提供通用的、萬能的解的方法是,在執行代碼以及在或接收無線信號包時減決方案。Wi Fi接入點無處不在,為流和安防攝像少電流的消耗。這些電流應該盡可能低,這將有利于大多頭等應用提供高帶寬。我們看到在家庭聯網市場中,802.數時間都在工作的應用。然而在那些場景中,對許多僅靠15.4平臺上的ZigBee和 Thread的出貨量穩步增長,尤其很小電池運轉的聯網設備應用來說,很 重要的是使其是在電源受限、電池供電的應用領域內。雖然現在已有了MCU

24、 盡可能多地處于休眠狀態。系統,但越來越多的開發正休眠電流很重要,但是更重要的是 MCU 在休眠狀態一個很大的ZigBee在將支持 Thread的設備轉移到這些系統中,以便為下完成工作的能力。以 Silicon Labs 的 Gecko MCU 和未來的變化做好準備。ZigBee已經建立了一在被稱WirelessGeckoSoC 為例,即使在深度休眠模式下,其絕為dotdot的、豐富的“集群庫”或應用層,它可以在 Thread大多數周邊功能還能繼續工作。這些功能包括多個模擬之上運行,以支持設備之間和網絡的互操作性。低功耗藍外設,如 ADC、運算放大器、DAC、分段 LCD 驅動器、電容1201

25、8 年第1 期敬投稿式觸摸傳感器、通口、多個定時器等;以及低功耗傳感他們的應用中,而幾乎無需開銷。器接口(LESENSE)等低功耗外設,它能精密地完成選擇適合設計的 MCU 非常重要。過去,應用復雜性傳感器;還有外設反射系統(PRS),它與功耗之間呈線性關系,但現在,Microchip可提供采用8地將不同的外設交互在一起,并支持它們在深度休眠模式下互位、16 位和32 位單片機的多種超低功耗解決方案。動。為了使低功耗平臺的效益最大化,關鍵是使其能夠應這使客戶能夠選擇合適的 MCU 來應對應用復雜性,同時對廣泛的應用場景,從 CPU 和射頻部分經常工作的仍然保持較低的功耗。也許應用只需將一個8

26、位或16 位空比型應用,到其大部分時間都處于休眠模式、但同時仍單片機連接到互聯網。然在監測其環境的休眠型應用。MCU采用靈活安全的解決方案是物聯網發的重中之重為了增強這些低功耗設計的安全性,一種選擇是使用開,此提供基于硬件的ATECC608A 等配套鑰,可確保、運行的固件、支持的配件及連接的網絡節點遭到克隆、或篡改。MicroMicrochipTechnologyInc.計算機部市場營chip提供業內極其豐富的驗證器件,這些器件采用基于硬銷經理Jeannete Wilson件的根和加密對策,即使是最強大的也能輕松應對。要獲得更高的單片機性能,請考慮使用帶集成加單片機(MCU)為客戶提供充分的靈

27、活性,可通過軟件算法、密鑰以及數據的加密/提高其平的單片機或微處理器。由于安全算法在硬臺的安全性。在最基本的層面上,MCU 可以使用軟件算密硬件件上的執行速度是固件的5 到20 倍,因此所需的處理能法來執行對稱加密,從而實現安全通信。隨著用戶變得越來越復雜,并且希望使其連接的系統更安全,他們可以使力更少,系統功耗也更低。編輯視角用 Microchip 的 CEC1702 或 SAM D51/E54 等MCU,這、用些 MCU 現已包括用于公鑰加密的非對稱硬件,在選擇 MCU 平臺做可以看到工開發時于認證和反克隆的算法以及用于加密和數據的橢圓曲線。集成到 MCU 中的硬件加密有幾類問題要特別注意

28、: 物聯網互聯互通時的安全的運行速度遠快于軟件中運行的算法,有助于減小總體代碼長度。性; 物聯網行業有很多不同的標準,如何能做到標準兼除了對系統進行驗證外,確保 MCU 僅執行代碼,并容、協議共通,是設計師要關注的重點; 還需要從技術角。這通過硬件驗證的度更深入地了解不同的標準,才能把一些深入的問題提供安全固件更新的機制啟動過程完成,以確保系統只能使用來自不可變源的代碼解決掉,對工的專業知識要求比較高; 是低功耗,現啟動。在 MCU 中的不可寫器中,不可變源通常是非對功耗有著極高的要求。上邊提到的都是這4個主題打造的,目的是方在越來越多的公司的平臺和的。()(MCUSSLTLS從運行在上的接字

29、層和傳便工程設計。輸層安全)等軟件解決方案到集成有高級硬件加密功能的的特點,打造嵌入各大半導體廠商都在根據MCU 和 MPU,Microchip 可為客戶提供靈活、可 擴展的式開發平臺,包括硬件、軟件以及設備,從而更好地加MCU 解決方案,從而實現安全連接并避免中間人、拒絕服速物聯網落地,以及后續的更新換代工作。比如,TI。Microchip務和后門提供了途徑的解決方案還為安全固件更新公司在2017 年發布了 SimpleLink 平臺,它集成了 TI現,可保護系統免受軟件或器損壞的有的,包括:MSP432 MCU,主要用作主機;不同影響。無線 SoC,包 括藍牙 SoC,MCU CC2640

30、,支 持 2.4互操作性不是物聯網行業的新問題。目前,計算機、GHz、雙頻段的 CC1350 以及 Sub1GHz的 CC1310 MCU,智能和“物體”使用不同的機制連接到互聯網。這就CC3220。這樣打造平臺,有線連接、還有 WiFi的SoC是采用靈活的安全解決方案來滿足這種不斷變化的趨勢無線連接、云端全部可以互聯互通。的主要之一。與各種各樣的物聯網標準類未來的趨勢是,似,安全解決方案也不是一成不變的。重要的是,能夠創開發平臺不僅能夠充分地進行有線和無線的融合,還能夠集成以太網功能進行網絡連接,可以作為傳感的樞紐,連接到云端去傳輸數據,更可為提供低功耗設計選項。工們在設計時的可選功。有不建

31、一個可以安全認證并受到保護的唯一同的方法來實現這種信任,并且可以根據特定系統所需的安全級別增加額外的措施。本質上,開發可以使用我們的可擴展、模塊化解能越來越多,適合的功倍。開發平臺定能讓設計事半決方案,幫助其將 Microchip的硬件和開發系統接入2Microcontrolers & EmbeddedSystems2018 年第1 期C語言系統編程軟件設計架構研究(北京信息職業技術學院,北京0005)摘要:C語言系統開發,闡述了系統軟件的編程思路,給出了基于分層設計的功能模塊劃分,明確了軟件開發過程中的項目組織、程序框架設計、模塊重用設計等實現方法,用來解決C 語言靈活性和應用開發工

32、程化之間的,為利用C語言進行系統開發提供參考解決方案,有利于提高系統;軟件設計;程序框架文獻標識碼:A應用軟件開發的重用性、拓展性和可靠性。:C 語言號:TP31ResearchonEmbeddedSystemProgrammingSoftwareArchitecturewithCLanguageZhangZhihui(Bej gIformato Tech ologyCollege,Bej g 0005,Ch a)Abstract:Basedo theembeddedsystemdevelopmetwthClagage,oemethod sdescrbed thspaper.Thef cto

33、modledv-so basedo layereddesg sgve .Theprojectorga zato ,applcato frameworkdesg ,modleresedesg arealsodscssed,whchare sedtosolvethecotradcto betwee theClagagelagageactvtyadapplcato developmet.Itprovdesa fedref-erecesolto forthedevelopmetofembeddedsystem s gClagage,whch shelpflto mprovetheresablty,ex

34、pasbltyad relabltyofembeddedapplcato softwaredevelopmet.Keywords:Clagage;embeddedsystem;softwaredesg ;programarchtectre更好地將開發需求轉變成軟件模塊劃分,進而轉變成能夠 用代碼實現的程序功能3 。在實際系統開發中,不是說一引言軟件開發使用最多的語言1 ,主要是C語言是定要用 C+或Java等面向對象語言才能進行面向對象程序設計,用 C語言也一樣可以實現程序模塊的封裝、繼由于C語言兼具高低級語言的特性,簡 潔高效、靈 活方承等特性,關鍵是如何體現模塊劃分的“聚、低耦合”便,支持

35、對硬件的直接操作,但其靈活性也往往會帶來復雜的代碼管理和維護問題。不同于一般形式的軟件編程,系統編程建立在特定的硬件平臺上,面向的是一種的計算機系統 ,既有對硬件操作的復雜性,也有應用層次上的通用性。因此,在軟件開發過程中,采用良好 的軟件框架和設計方法,對項目進行工程化管理,能夠更好地指導軟件開發的層次劃分和功能模塊設計。既能提高軟件系統的開發、執行和維護效率,又有利于提高程序代碼的重用性、拓展性和可靠性。本文在當前流行的軟件工程思想基礎上,將面向對象設計技術、分層技術應用到特點,提高代碼的重用性和拓展性。隨著軟件系統的規模和復雜度日益增長,如何更好地進行模塊劃分,開發出可正確工作的復雜軟件

36、,成問題。設計的主要1.1自頂向下與自底向上在進行模塊化的過程中,通常采用分層技術對應用需求問題進行梳理,抽象出不同層次的模塊結構,界定各層次之間的依賴關系,最終將應用需求轉變為軟件設計。一個方向是自頂向下,從抽象到具體,從最頂層的程序或者系統編程中,探討在 C語言邏輯整體描述規范出發向下到具體的操作模塊,這是目前C語言系統開發中的系統設計思路、分層實際、程序架構以及模塊重用等問題。系統應用層開發常用的方法。比如,液晶屏幕顯示,可以細化到對點陣的一些操作,如“點亮一個點”、“點滅一個點”等。另一個方向是自底向上,從具體到抽1系統設計思路無論是面向過程思想,還是面向對象思想,都是為了象,從某個應

37、用對象的操作出發分析常用的操作方法,這是在硬件驅動開發中常常采用的方法。比如,設計液晶屏32018 年第1 期敬投稿幕的驅動,可以分析設計出一些操作原語,如“置一個點位如,顯示層不應對溫度數據進行處理或修改,避免影響整亮”、“置一個點位滅”等,供上層開發調用。個處理層的邏輯實現);三是每層內部按照任務分解、功能系統設計過程中,可以將兩種方法結合使優化、重用程度進行模塊劃分,盡量實現軟件功能的在用,硬件的操作采用自底向上,盡可能抽象出所有的聚、低耦合。理論上,功能分解得越簡單,實現起來越容元操作,應對不同上層應用的重用要求;在邏輯應用上,則易,重復使用頻次就會越高,但目標過度細化會使設計管理、功

38、能調度的復雜度迅速上升,所以一般劃分到概念上采用自頂向下,對應用邏輯表達進行抽象規范,盡量使得模塊劃分便于開發實現、重用和維護。能夠完 成 一 項 功 能、與 其 他 功 能 相 關 性 合 適 的程度 。1.2最優模塊化2.2功能模塊是實現某一特定功能的最小代碼集。分層設計方法軟件模塊實現的功能應該簡單明了,方便理解和應用,而按照自頂向下、自底向上和最優模塊化的系統設計思且對外依賴關系越少越好,能夠更好地組織程序開發、集路,應用與硬件結合緊密、屬于系統、軟硬成和重用。在操作模塊的設計過程中,應該遵循兩個原層次比較明顯等特點,對系統邏輯架構進行詳細設計,梳則:一是緊湊性,封裝良好的模塊決不互相

39、內部信息,理明確軟件功能模塊劃分。也不去調用其他模塊的操作實現,而是通過函數接口來相首先,采取自頂向下的方法對系統應用需求進互通信;二是正交性,任何模塊的功能點應當是唯一的、無行梳理,抽象出不同的邏輯功能要求,明確概念層次,再轉歧義的,在系統中以確定無疑的方式存在。在純正交的模化成軟件層次。這是一個逐步理解需求、轉化成開發需求塊設計中,每一個操作行動只限于該項功能,系統的每一的過程。比如,開發電子羅盤,需要傳感器的 x、y、z屬性只有一條途徑改變,不影響其他功能,這有助于將復軸數據,轉換成方位數據,在液晶屏上顯示輸出,就分別涉雜的設計緊湊化。比如,顯示器功能設計的正交性,在調及到界面顯示、數

40、據處理、硬 件、硬 件驅動等邏輯節明暗時影響到飽和度,色彩平衡的也彼此獨層次。其次是采取自底向上的方法對涉及到的硬件功能進立,否則將會對顯示方式的調整帶來很大的麻煩。對于有些太復雜的問題域,可能無法實現模塊完全的緊湊設計,行抽象,應盡可能細化出應用開發需要的硬件操作原語。但要盡可能地保持模塊封裝的安全可靠。系統而言,大量的開發工作是通過軟件驅動底對于層硬件實現相應的功能,對硬件功能的封裝既有利于2系統開發的分層架構分層技術是應付軟件日益復雜、功能不斷拓展的重要降低當前系統開發的復雜度,又便于實現硬件的無關性,碼的復用性。比如傳感器數據的,可以區提高。通過采用分層技術,很多復雜的問題得以分割、簡

41、分為硬件驅動層和功能拓展層,分別用來實現硬件的無關化,轉化成具體的應用功能實現,衍生出多層結構以及中性和器件的無關性。間件技術等,在軟件開發活動中的作用日益凸顯。隨著嵌再次,采用自頂向下和自底向上相結合的方法,逐層應用復雜程度不斷提高,采用分層技術對檢驗相鄰層次間的信息交互和調用關系,確保每一個上層入系統進行合理設計,成為提高軟件開發效率、執行效率和的調用都能得到滿足。維護效率的關鍵。最后,對每一層的功能進行合并整合,優化功能模塊設計,努力實現最優模塊化。在實際系統開發中,最優模2.1分層原則碼重用的優化選擇過程。分層的目的是更好地對開發需求進行分解,合理區分塊化的過程也是對現有軟件功能層次,

42、將軟件劃分為不同概念層次、不同功能的2.3分層技術的應用軟件模塊,確定不同模塊之間的關系,從而實現復雜的軟系統進行分層設計,有利于理清層次結通過對件系統功能。構、優化功能模塊組織,使得系統設計過程敏捷靈活、在軟件邏輯架構的分層設計上,一般遵循以下三個方功能可擴展性強。常見的功能模塊劃分是中心處理面的原則:一是層次劃分兼顧功能顆粒度和重用可能性,器/器來設計系統邏輯架構,采用面向過程的設計思每層解決不同的問題,下層要能夠為上層應用提供支撐,路,區分為輸入/輸出、應用調度、設備驅動、網絡通信等功比如環境溫度監測功能,可以從概念上劃分為能模塊。這樣的劃分方式能夠充分利用系統的處理能力,層、處理層、顯

43、示層等,層層遞進實現;二是層與層之間的進行精細化的空間管理,但也帶來應用邏輯交叉重相關性盡量小,確保某一層的軟件設計出現問題,只會影復、與硬件依賴關系強等缺點,很難進行功能拓展,代碼重響到該層次的上下結構,影響到軟件系統的整體(比用性也較差。采用本文描述的設計思路和分層設計方法,4Microcontrolers & EmbeddedSystems2018 年第1 期系統進行面向對象、去中心化設計,可以將系統功能模塊,下層功能模塊盡量避免交叉調用或越級調用。對邏輯架構區分為以下4個層次4 :3.2面向對象設計應用管理層。主要實現界面交互、業務邏輯調度在實際編程過程中,可以通過靈活運用 C

44、 語言的結等功能。構類型和函數指針,實現類似面向對象的繼承、封裝、多態。、算法協議層主要實現模型算法協議文件等重要特性,從而提高編程的效率和代碼復用。管理、數據庫功能,如位置轉換計算、羅盤指針方位(1)繼承計算等。通過結構嵌套可以實現對象屬性的繼承。下面為羅。,功能拓展層主要實現器件的無關性提供各種盤對象參數繼承的簡化示例:器件的通用性處理、接口等功能,如 LCD 的線、圓、矩typedefstrct_compassbase/羅盤基類形處理,傳感器數據轉換等功能。trad s;/羅盤半徑/羅盤中心硬件驅動層。主要實現硬件的無關性,提供硬件tceterx,cetery;的操作原語功能,如 LCD

45、 的、寫點、寫字節、傳感器數CompassBase;據等功能。typedefstrct_compass上述分層設計方案,將同類或相似技術實現的功能進strct_compassbase;thadle;/指針位置行聚合,減少業務應用、模型算法和硬件操作之間的耦合Compass;性,避免功能在分析設計中的交叉,整個應用程序的(2)封裝結構變得更加清晰和靈活,使得一個成模型算法能夠利用函數指針將數據和函數進行綁定,支持多個應用邏輯,一個成軟件功能模塊能夠適應不可以實現對象屬性和對象實現的封裝。下面為羅盤基類封裝的簡化示例:同的硬件環境,提高了軟件功能模塊的開發效率和可重strct_compassbas

46、e;用性。typedefvod (*drawcompass)(strct_compassbase* pCom-Base);3基于C語言的系統軟件設計typedefstrct_compassbase/羅盤基類/羅盤半徑軟件編程實現與采用的編程語言緊密相關,基于 Ctrad s;系統開發必須遵循C 語言的編程原則。靈語言的tceterx,cetery;/羅盤中心活運用C語言的編程模式,能夠提高項目開發效率和代drawcompasspDrawcompass;碼編寫質量,也便于對代碼進行維護。CompassBase;3.1(3)多態代碼管理上述的示例中已經隱含了多態,在調用showgrade的、代碼可

47、閱C語言的靈活性往往會導致文件組織實現時并不用考慮該函數的具體數據處理方式,可以有多讀性下降等問題。雖然標準的C 語言開發工具并不提供種實現方法。軟件框架管理,但根據本文提供的系統邏輯架構設計,可以建立的工程文件管理原則,提高代碼文件的組織管3.3模塊重用設計理和協同開發能力。C語言代碼重用一般通過函數模塊來實現,包括一是文件目錄管理。按照分層原則組織文件目錄,件和函數實現文件,也就是.h和對應的.c文件。函數定義主程序文件、全局變量件放在根目錄,其他文件按照應可以通過兩種方式實現:一是宏定義,如#definemaxi(a,用管理層、算法協議層、功能拓展層、硬件驅動層分別存放b)(a>b

48、? a:b),而且宏是與類型無關的,帶來額外在 AppFunc、MFunc、HardExt、HardOpt文件夾,所有的開銷,但有些任務是無法通過宏來實現的;二是函數,函文件命名遵循統的規范。如果有第的通用函數庫,數是一段可以重復使用的代碼,用來地完成某個功能,可以建立 ComFunc文件夾來存放。這樣在開發過程中,可以接收用戶傳遞的數據,也可以將計算結果通過函數值可以充分利用分層模型的優勢,各層功能的開發可以返回或通過地址參數返回。下面是分層設計邏輯框架下的在不同的文件夾內進行并行工作,實現工程化管理。函數調用示例,也可采用相同的調用實現不同項目代碼的。復用,對于羅盤中心位置、顯示區域等變量

49、則采用了面向對二是功能模塊管理為了實現模塊化設計的聚,象設計方法進行封裝,在此僅簡單描述函數的調用關系。性應少用或不用全局變量盡量通過函數參數來傳遞數據。同一類的業務應用功能、同一硬件的操作功能盡量放本應用案例是利用角速度傳感器制作一個電子羅盤,在同一文件內實現。上層功能模塊的開發可以調用下層在 LCD 顯示屏上實時顯示當前方位,可以復用1052018 年第1 期敬投稿基于FPGA+DSP架構的數字音頻處理技術研究李聲飛(中國電子科技,成都0000)公司第十摘要:為了解決航空機載環境下飛行員通話強噪聲問題,提出了一種基于 FPGA+DSP 架構的數字話音處理系統。系統由模擬部分和數字部分組成,

50、模擬部分完成話音信號的匹配、濾波、放大和 AD/DA 轉換;數字部分設計了一種音頻處音信號進行活動檢測、噪聲抑制和話音增強等處理。試驗結果表明,該系統能夠有效抑制通話噪聲、增強話理算法音信號,提高了飛行員通話的可懂度和舒適度。:數字音頻;航空機載;音頻處理算法;噪聲抑制號:TN911.72文獻標識碼:AResearchonDigitalAudioProcessingTechnologyBasedonFPGA+DSPArchitectureLiShengfei(The 0thResearchIsttteofCh aElectro cTech ologyGro pCorporato ,Chegd0

51、000,Ch a)Abstract:I ordertosolvetheproblemoftheplotscallstro g ose derarboreevro met,adgtaladoprocess gsystem spro-posed,whch sbasedo FPGA DSParchtectre.Thesystemcosstsofaalogpartaddgtalpart.Thevocesgalmatch g,flte-r g,amplfcato adAD/DAcoverso areprovdedbytheaalogpart.A adoprocess galgorthm sdesgeddgtalpart,whchachevesdgtalvocesgalactvtydetecto ,osesppresso advocee hacemetadotherprocess g.Theexpermetre-sltsshowthatthesystemca effectvelysppresscall g ose,e hacevocesgal,ad mprovethe tellgbltyadcomfortofthe plotscall g.Keywords:dgtalado;arbore;adoprocess galgorthm;o