黃廣才 HUANG Guang-cai；易凱 YI Kai

（瀟湘職業(yè)學(xué)院，婁底 417000）

（Xiaoxiang Vocational College，Loudi 417000，China）

1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計原則

為優(yōu)化單片機應(yīng)用系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，結(jié)合單片機應(yīng)用系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)單片機的各項功能的最大化，單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的原則應(yīng)該遵循以下方面：

1.1 優(yōu)化軟件與硬件功能 軟件與硬件是單片機應(yīng)用系統(tǒng)重要的組成部分，單片機內(nèi)的功能實現(xiàn)需要借助軟件或者硬件來實現(xiàn)，有些功能則通過軟件和硬件都能完成，但是它們的處理效率是不同的，軟件能夠完成復(fù)雜的運算等，具有設(shè)計靈活的特點，但是其執(zhí)行速度不如硬件，而硬件雖然執(zhí)行速度快，但其靈活性差，因此在設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)時需要結(jié)合軟硬件的功能優(yōu)化它們的任務(wù)。

1.2 自頂向下與自底向上相結(jié)合 一般來說單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)單片機的總體任務(wù)進行相關(guān)的功能設(shè)計，但是要考慮局部功能的需要，也就是說在設(shè)計單片機系統(tǒng)的時候要充分考慮問題較為復(fù)雜的單片機功能，注意單片機任務(wù)之間的互動性。

1.3 以先進技術(shù)為方向，堅持器件解決問題 計算機技術(shù)更新速度非?？?，先進技術(shù)的發(fā)展會拓展計算機技術(shù)的功能，同時也會導(dǎo)致一些計算機器件功能的不兼容，尤其是在集成電路或者新型電路模板出現(xiàn)后，單片機功能就會出現(xiàn)不兼容，因此在設(shè)計的時候要及時掌握市場最先進的技術(shù)信息，盡可能應(yīng)用適合性強、集成度高的芯片。

2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中存在問題

2.1 單片機的硬件性能不合格 單片機的硬件設(shè)施是保證單片機正常運行的基礎(chǔ)，如果硬件設(shè)施不合格，即使再功能完善的單片機連起碼的運行都不能保障，由于單片機技術(shù)的發(fā)展，人們在設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)的時候往往會忽視單片機的硬件設(shè)施，結(jié)果造成單片機硬件指標不能達到相應(yīng)的要求，造成在企業(yè)應(yīng)用中系統(tǒng)中不能使用。

2.2 軟件設(shè)計的不完善 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件部分是單片機的生命，是單片機運行的核心，軟件功能的運行需要相應(yīng)的程序編程，但是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程中，由于受到設(shè)計人員專業(yè)知識或者其它原因的限制，軟件的程序編寫達不到最先進的編程設(shè)計要求，造成編寫的程序存在許多的漏洞，影響單片機的正常運行。而且在單片機軟件程序編寫完成以后，編程人員不對其進行系統(tǒng)的檢測，造成其在使用的過程中出現(xiàn)問題，影響單片機應(yīng)用系統(tǒng)的整體功能發(fā)揮。

3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程

3.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)組成 單片機應(yīng)用系統(tǒng)主要有軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成：軟件系統(tǒng)主要是單片機的程序系統(tǒng)，它是單片機的核心器件，單片機的軟件系統(tǒng)由軟件開發(fā)和實時軟件兩部分構(gòu)成，實時軟件就是根據(jù)單片機控制系統(tǒng)的要求而進行的程序編寫，開發(fā)軟件就是在單片機設(shè)計、開發(fā)時所使用的軟件；硬件部分主要包括單片機的CPU、存儲區(qū)、若干I/O接口及外圍設(shè)備等。

3.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要求 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計一定要按照相關(guān)的要求進行：①構(gòu)成單片機的元器件一定要有質(zhì)量保證，元器件是構(gòu)成單片機的基礎(chǔ)，任何一個細微的元器件出現(xiàn)問題都會引起單片機的正常工作，因此單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時首要的就是要使用性能穩(wěn)定的元器件，以此提高單片機功能系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其次要提高單片機電路的穩(wěn)定性，降低因為電路不穩(wěn)定造成單片機電路出現(xiàn)斷電。②在設(shè)計單片機時要盡量保證單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡單化，規(guī)范化，要將各個模板進行科學(xué)的歸置，尤其是控制開關(guān)的設(shè)計一定要本著簡單、便捷的原則進行設(shè)計，同時模板的設(shè)計安排也要考慮以后的維修問題。③簡化單片機硬件設(shè)施，提高軟件安全性。在設(shè)計單片機時要盡量降低單片機的體積，簡化它的結(jié)構(gòu)，在不影響其功能性能的基礎(chǔ)上，要盡量對其結(jié)構(gòu)進行簡單處理，同時也要注意對單片機的軟件安全處理，避免被一些外界程序所侵犯，造成企業(yè)生產(chǎn)程序被破壞。

3.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計需要經(jīng)過嚴格的總體設(shè)計、軟硬件功能設(shè)計以及單片機應(yīng)用系統(tǒng)的在線調(diào)試以及性能測試三個環(huán)節(jié)。具體到單片機的實際設(shè)計應(yīng)用中其沒有明顯的界限，它們之間相互影響、相互循環(huán)，并且每個階段是密不可分的。

3.3.1 單片機的總體設(shè)計方案 ①單片機在總體設(shè)計前要根據(jù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的使用要求、技術(shù)指標等進行設(shè)計。②在確定了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的總體預(yù)定設(shè)計后，要進行實地的考察以及論證，確定具體的總體方案，并且對總體方案進行細化，確定字方案的設(shè)計要求。

3.3.2 軟件、硬件的功能設(shè)計 ①硬件和軟件并行設(shè)計與調(diào)試。軟件與硬件是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的主要組成部分，因此在設(shè)計單片機系統(tǒng)時需要同時開展軟件與硬件的設(shè)計工作，在開展軟件設(shè)計的同時也要進行硬件電路的設(shè)計工作，以此實現(xiàn)軟硬件設(shè)計的同步完成。②硬件和軟件聯(lián)調(diào)。在軟件、硬件都完成設(shè)計工作、安裝后，需要對其進行測試，當然測試的過程應(yīng)該將軟件與硬件結(jié)合起來，具體是在軟件系統(tǒng)的支持下檢測單片機硬件功能的的運行情況，看其與軟件系統(tǒng)是否兼容，以及其運行是否穩(wěn)定；再看相關(guān)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)檢測軟件系統(tǒng)是否適應(yīng)硬件設(shè)施環(huán)境，看軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性。③編制設(shè)計文件。單片機的編制文件是檢驗、維修單片機的重要依據(jù)，其內(nèi)容主要包括：設(shè)計任務(wù)書、系統(tǒng)線路說明圖、軟件流程圖、元器件結(jié)構(gòu)布局圖以及測試報告等。

3.3.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試步驟與調(diào)試方法 ①硬件電路靜態(tài)調(diào)試。單片機電路的靜態(tài)調(diào)試主要是為了查找一些明顯的硬件問題，具體的調(diào)試步驟是：首先先仔細檢查電路連接是否符合電路設(shè)計要求，并且利用萬能表對線路進行線路連接狀況監(jiān)測，保證線路之間連接的穩(wěn)定；其次要對關(guān)鍵部位的電路進行重點檢測，防止因為關(guān)鍵部門線路發(fā)生短路，而影響單片機整體的電路發(fā)生故障；最后在完成電路的檢測并且保證電路沒有短路現(xiàn)象支護，在插入單片機芯片，并且接通電源，通過電壓力表檢測電路的電壓數(shù)值以及電極是否正確。②軟件調(diào)試。軟件調(diào)試就是利用相應(yīng)的軟件系統(tǒng)對開發(fā)系統(tǒng)進行檢測，一般來說程序的編寫就是利用某些編程軟件，按照一定的格式、語法規(guī)則等將需要設(shè)定的程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并且將源程序開發(fā)為執(zhí)行文件的過程。因此通過程序編程的輸入可以檢測出源程序的錯誤，并且給予修改的要求。所以軟件調(diào)試就是通過計算機與開發(fā)軟件系統(tǒng)的結(jié)合利用軟件進行開發(fā)軟件系統(tǒng)，在軟件調(diào)試以后可以通過下載或者其它手段將開發(fā)的軟件放置在靜態(tài)的硬件設(shè)施上進行軟件應(yīng)用試驗。③動態(tài)在線調(diào)試。雖然在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)在完成了靜態(tài)調(diào)試和軟件調(diào)試階段之后，要想發(fā)揮其功能，還需要完成單片機的動態(tài)在線調(diào)試，因此單片機應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用是在贏家系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相互聯(lián)機的狀態(tài)下構(gòu)成的，動態(tài)在線調(diào)試就是應(yīng)用一種仿真開發(fā)工具進行，一般來說單片機中的一些硬件故障必須要在動態(tài)在線調(diào)試中才能發(fā)現(xiàn)，比如硬件部位的內(nèi)部故障和部件之間的邏輯錯誤等。雖然有的軟件調(diào)試可以解決許多的錯誤，但是一些與硬件無關(guān)的故障則需要借助在線動態(tài)調(diào)試才能完成，比如計算機程序、數(shù)據(jù)處理程序等，還有就是與單片機硬件聯(lián)系密切的應(yīng)用程序，更加需要將軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)結(jié)合起來進行動態(tài)在線調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)問題的存在。

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