文档介绍：第7章单片机应用系统开发
单片机应用系统开发过程概述
总体设计
硬件设计
软件设计
单片机开发工具
习题7
单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分以MCU芯片为核心,包括了扩展存储器、输入/输出接口电路及设备;软件部分包括了监控程序和各种应用程序(可统称为控制程序)。硬件电路和控制程序只有密切配合、协调一致,才能组成一个高性能的单片机应用系统。在系统的开发过程中,软/硬件的功能总是在不断地调整,以相互适应。硬件设计和软件设计不能分开,硬件设计时应考虑系统资源及软件实现方法,而软件设计时又必须了解硬件的工作原理。图7-1描述了单片机应用系统开发的一般过程。
单片机应用系统开发过程概述
图7-1 单片机应用系统开发过程
单片机应用系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、可靠性实验和产品化等几个阶段,但各阶段不是绝对独立的,有时是交叉进行的。
设计人员在接到某项单片机应用系统的研制任务后,一般先进行总体设计。总体设计包括以下内容。 1. 理解系统功能和技术指标 设计人员接到研制任务后,应先对用户提出的任务进行深入细致的分析和研究,参考国内外同类或相关产品的有关资料和标准,根据系统的工作环境、用途、功能和技术指标拟定出性价比最高的一套方案。这是系统设计的依据和出发点,也是决定系统设计是否成功的关键。
总体设计
2. 选择单片机类型 自从20世纪70年代单片机诞生以来,其发展便十分迅速。目前世界上生产单片机的厂商有几十家,单片机芯片的型号有上千种,其中应用较多的产品有Intel公司的MCS-51及其兼容芯片(如Philips公司的51系列、ATMEL公司的89S5X系列等)、MCS-51派生型芯片(如P89C51RD2系列、SST公司的89E5XRD2系列、华邦Winbond的W78与W77系列、 Philips公司的LPC76X与LPC900系列等)、ATMEL公司的AVR系列、Microchip公司的PIC系列及其兼容芯片、Motorola公司的M68HC系列、Zilog公司的Z80系列等8位MCU芯片以及以ARM为内核的32位MCU芯片。
一般来说,在选择单片机类型时应综合考虑以下几个因素: 1) 货源充足、稳定 所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、充足,并且有成熟的开发设备(主要指仿真器和编程器)。
对于MCS-51及其兼容芯片来说,在研制阶段可选择带Flash ROM存储器的CPU芯片,如89C5X系列中的89C51/52 /54/58、89C5XX2系列中89C51X2/52X2/54X2/58X2、89C51RX系列中的89C51RD2芯片、SST89E5XRD2系列芯片等,借助通用编程器即可反复修改监控程序,便于调试;在小批量试产时,可换上相应型号、价格较低的OTP ROM 存储器芯片,如87CXX系列中的87C51/52/54/58或87C5XX2系列芯片,无需修改硬件(如PCB)和软件。
2) 性价比高 在保证性能指标的情况下,所用芯片价格要尽可能低,使系统有较高的性价比。 3) 芯片加密功能完善 这点非常重要,因为系统硬件无密可守。如果所选芯片加密功能不完善,容易破解,这对委托方与开发者的利益都可能造成潜在损害。
4) 研发周期短 在研制任务重、时间紧的情况下,应考虑采用设计人员比较熟悉的系列,这样可以较快地进行系统设计。原则上应选择用户广泛、技术成熟、性能稳定而设计人员又熟悉的单片机类型。