编单片机原理与应用 三版 教学课件 作者 潘永雄 第4-7章第7章.ppt

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1、第7章单片机应用系统开发7.1单片机应用系统开发过程概述7.2总体设计7.3硬件设计7.4软件设计7.5软件可靠性设计7.6系统调试与单片机开发工具由于单片机应用系统种类繁多，技术要求及指标各不相同，因此设计方案、设计步骤、开发过程不完全相同，但也存在着一些共性问题。本章针对大多数应用场合，介绍单片机应用系统的一般开发过程和硬件/软件设计基本方法。单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。硬件电路以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

2、个高性能的单片机应用系统。7.1单片机应用系统开发过程概述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截然分开，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。　　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，但各阶段不是绝对分开的，有时是交叉进行的。图7-1描述了单片机应用系统开发的一般过程。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接到研制任务后，先对用户提出的任务进行

3、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、标准，根据系统的用途、功能和技术指标以及工作环境，拟定出性能/价格比最高的一套方案，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。7.2总体设计2.选择单片机类型自20世纪70年代单片机诞生以来，发展十分迅速。目前世界上生产单片机芯片的厂商有几十家，型号有上千种，其中应用比较多的产品有：Intel公司的MCS-51极其兼容芯片(如Philips公司的51系列、ATMEL公司的89S5X系列)、MCS-51派生型芯片(如P89C51RD2系列、SST公司的89E5XRD2系列、华邦Winbond

4、的W78/W77/W79系列、Philips公司的LPC76X与LPC900系列)、ATMEL公司的AVR系列、ST公司的STM8内核系列、Microchip公司的PIC系列及其兼容芯片、Motorola公司的M68HC系列、Zilog公司的Z8系列等8位MCU芯片，以及以ARM为内核的32位嵌入式MCU芯片。　　一般来说，在选择单片机类型时，主要综合考虑以下几个问题。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，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FlashROM存储器

5、的CPU芯片，如89C5×系列中的89C51/52/54/58、89C5××2系列中的89C51×2/52×2/54×2/58×2、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，便于调式；在小批量试产时，可换上相应型号、价格更低的OTPROM存储器芯片，如87C××系列中的87C51/52/54/58或87C5××2系列芯片即可，无须修改硬件(如PCB)和软件。2)性价比高　　在保证性能指标情况下，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

6、电路无密可守。如果所选芯片加密功能不完善，容易被破解，这对委托方与开发者的利益都可能造成潜在的损害。4)研发周期短　　在研制任务重、时间紧的情况下，应考虑采用自己比较熟悉的系列，这样可以较快地进行系统硬件与软件设计。原则上选择用户广泛、技术成熟、性能稳定而自己又熟悉的系列与型号。3.关键器件的选择在选定单片机类型后，通常还要对系统中一些严重影响系统性能指标的器件(如传感器、微弱信号放大器件等)进行选择。例如，一个设计合理的测控系统往往因传感器件的精度或使用条件等因素的限制而达不到应有的效果。4.软硬件功能划分同一般的计算机系统一样，单片机应用系统的软件和硬件在逻

7、辑功能上是等效的。具有相同功能的单片机应用系统，其软硬件功能可以在很宽的范围内变化。一些硬件电路的功能可以由软件来实现，反之亦然。例如，系统日历时钟可以用实时/日历时钟芯片(如MC146818、PCF8563)实现，也可以用定时中断方式实现；又如无线或红外解码电路，既可由相应解码芯片承担，也可以通过软件方式(如利用具有上升、下降沿触发捕获功能的定时器)实现。在应用中，系统的软、硬件功能划分要根据系统要求而定，用硬件实现可提高系统反应速度、减少存储容量、缩短软件开发周期，但会增加系统硬件成本、降低硬件的利用率，使系统的灵活性与适应性变差。相反，若用软件来实现某些硬件

8、功能，可以