劉源楊 ， 馬建輝 ， 王知學(xué) ， 王 崗

（1.山東省汽車電子重點實驗室 山東 濟(jì)南 250014；2.山東省科學(xué)院自動化研究所 山東 濟(jì)南 250014）

在嵌入式軟件的開發(fā)階段，需要經(jīng)過多次設(shè)計迭代并進(jìn)行充分測試以提高軟件可靠性和完善產(chǎn)品性能。采用軟件版本的形式對設(shè)計過程建立里程碑，以版本標(biāo)號的形式對各個軟件版本進(jìn)行標(biāo)識和區(qū)分，然后在計算機(jī)上以文檔管理的形式或者通過專業(yè)的版本控制工具對各個版本軟件的源代碼及其二進(jìn)制文件進(jìn)行整理及控制是一種有效的軟件開發(fā)管理方式并已被廣泛采用[1]。在開發(fā)過程中，為了提高設(shè)計效率，開發(fā)和測試并行進(jìn)行，為了測試缺陷、查找缺陷原因或定位缺陷的引入時間，可能需要對不同版本的軟件進(jìn)行測試。當(dāng)測試出某個缺陷后，需要定位當(dāng)前運行軟件的版本號進(jìn)行進(jìn)一步分析，由于硬件版本的相對固定性，無法通過檢查硬件電路的手段來判斷當(dāng)前運行軟件的版本，如果軟件本身包含版本信息，通過一種手段從軟件中獲得版本信息，便可以解決上述問題。本文通過采用預(yù)留的MCU IO管腳進(jìn)行軟件版本的獲取，通過在單個IO管腳上實現(xiàn)按鍵檢測與LED驅(qū)動的復(fù)用[2]，按鍵觸發(fā)嵌入式設(shè)備輸出當(dāng)前軟件版本信息，設(shè)備以特定方式LED脈沖閃爍的表現(xiàn)形式輸出版本信息。這種方式避免了對代碼二進(jìn)制文件的專業(yè)分析和數(shù)據(jù)查找，可以高效直觀得在測試現(xiàn)場獲取版本信息，而且因為其簡單易實現(xiàn)、占用資源少，在嵌入式設(shè)備領(lǐng)域具有廣泛的適用性。

1 設(shè)計思路

嵌入式設(shè)備的軟件版本標(biāo)號采用帶小數(shù)點的浮點數(shù)形式，格式為 X.Y，X和Y的取值區(qū)間為[0，9]，共計可包含0.1-9.9的99個版本，由于浮點數(shù)運算存在誤差[3]，每次軟件定版時，在非易失性存儲器中存儲一個取值區(qū)間為[1，99]的整型常量VERSION來表示版本號，VERSION=（X.Y）*10，從版本號常量VERSION中提取X和Y的計算公式如下：

X等于版本號常量除以10的模，Y等于版本號常量除以10的余數(shù)。

設(shè)計電路實現(xiàn)按鍵檢測和LED驅(qū)動復(fù)用IO腳，當(dāng)IO腳為輸入方向時，通過IO狀態(tài)的讀取可以檢測按鍵的按下和彈起狀態(tài)，當(dāng)IO腳為輸出方向時，可以設(shè)置高低電平實現(xiàn)LED的亮滅控制。具體應(yīng)用時，首先設(shè)置IO腳為輸入方向，周期檢測按鍵操作，檢測到有效的按鍵按下操作后，當(dāng)按鍵彈起時將IO腳設(shè)置為輸出方向，以PWM的方式驅(qū)動LED，首先以頻率為2 Hz、占空比為50%的PWM形式輸出X個周期的方波脈沖，然后間歇3 s，以頻率為1 Hz、占空比為50%的PWM形式輸出Y個周期的方波脈沖，進(jìn)行軟件版本的顯示[4]，顯示完成后再次設(shè)置IO腳為輸入方向。

通過在按鍵按下并彈起后統(tǒng)計3 s間歇時間前后的LED閃爍次數(shù)，便可以得到X和Y的數(shù)值，軟件版本號計算公式如下：

2 電路設(shè)計

硬件電路包括按鍵、LED、限流電阻R1和上拉電阻R2四個元件，其電路如圖1所示。IO腳設(shè)置為輸入方向時，按鍵按下，R1端電壓為VCC，LED截止處于熄滅狀態(tài)，由于上拉電阻R2的作用，IO腳電平為高，狀態(tài)值為1，當(dāng)按鍵彈起，R1端電壓為0，LED截止，IO腳電平為低，狀態(tài)值為0。IO設(shè)置為輸出方向時，在按鍵處于彈起狀態(tài)的條件下，IO電平為高時，LED導(dǎo)通點亮，IO電平為低時，LED截止熄滅，當(dāng)按鍵按下時，LED截止熄滅?？蛇x擇紅、黃、藍(lán)不同顏色的LED，不同顏色LED的導(dǎo)通電壓不同，決定所使用的限流電阻R1的阻值也不相同，同時調(diào)整R1阻值，可以調(diào)節(jié)LED燈的亮度[5]。

圖1 硬件電路圖Fig.1 Hardware circuit

3 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計流程如圖2所示。首先設(shè)置該IO腳為輸入方向，以20 ms為周期讀取IO狀態(tài)，正常狀態(tài)即按鍵處于彈起狀態(tài)時，IO狀態(tài)為0，按下按鍵時IO狀態(tài)為1，當(dāng)檢測到IO狀態(tài)為1時啟動對按鍵的軟件去抖處理[6]，當(dāng)檢測到一次有效的按鍵按下操作后，按鍵彈起時設(shè)置IO腳為輸出方向，開始進(jìn)行LED的驅(qū)動控制。

LED控制方式如下：首先根據(jù)公式（1）和（2）計算出軟件版本號中的X和Y，然后以頻率為2 Hz、占空比為50%的PWM方式輸出X個周期方波脈沖，此時LED周期閃爍，閃爍次數(shù)等于X，最后一個周期結(jié)束后熄滅LED，然后啟動3 s間歇定時，定時到達(dá)后以頻率為1Hz、占空比為50%的方式輸出Y個周期方波脈沖，此時LED周期閃爍次數(shù)等于Y，最后一個周期結(jié)束后熄滅LED，并再次設(shè)置管腳為輸入方向。

4 結(jié)束語

文中通過MCU的單個IO管腳復(fù)用實現(xiàn)按鍵檢測及LED驅(qū)動，通過按鍵的方式觸發(fā)讀取軟件版本信息操作，避免了復(fù)雜的診斷協(xié)議和診斷接口，通過LED脈沖閃爍的方式輸出軟件版本信息，直觀方便，電路設(shè)計和程序設(shè)計簡單，占用軟硬件資源很少，可以方便地在不同的嵌入式設(shè)備上實現(xiàn)，具有廣泛的適用性和極強的實用價值。

圖2 軟件設(shè)計流程圖Fig.2 Software design flow

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