ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Технология проектирования МП-систем на базе микроконтроллеров полностью соответствует принципу неразрывного проектирования и отладки аппаратных и программных средств, принятому в микропроцессорной технике. Это означает, что разработчик системы решает задачу реализации полного цикла проектирования, от разработки алгоритма функционирования до комплексных испытаний в составе изделия.
В техническом задании формулируются требования к системе с точки зрения реализации определенной функции управления. На основании требований пользователя составляется функциональная спецификация. Она включает в себя описания форматов данных, внешних условий и является критерием оценки функционирования МП-системы после завершения проектирования. Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку его ошибки обнаруживаются только при испытаниях готового изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства.
На этапе выбора микроконтроллера необходима глубокая проработка алгоритма управления, оценка объема исполняемой программы и числа линий сопряжения с объектом. В таких условиях целесообразно выполнять предварительное моделирование прикладной программы с использованием программнологической модели выбранного микроконтроллера.
Основные критерии при выборе микроконтроллера 1 Технические характеристики 1. 1 Производительность (время выполнения одной команды); 1. 2 Разрядность (АЛУ, внутренней шины данных и адреса); 1. 3 Наличие и типы прерываний; 1. 4 Размер и типы памяти программ и данных; 1. 5 Количество и электрические характеристики линий ввода-вывода; 1. 6 Наличие встроенной периферии: таймеры/ счетчики событий, АЦП, ЦАП, ШИМ, RTC, параллельные и последовательные порты, ЖКИ-драйвер и др. ; 1. 7 Режимы энергопотребления.
2 Эксплуатационные характеристики 2. 1 Диапазон рабочих температур; 2. 2 Устойчивость к ЭМИ; 2. 3 Размеры и тип корпуса. 3 Потребительские свойства 3. 1 Функциональность; 3. 2 Поддержка технологических языков программирования; 3. 3 Надежность; 3. 4 Затраты (стоимость приобретения, доставки. стоимость программно-аппаратного комплекса для разработки и отладки программ) По сравнению с микропроцессорами общего назначения микроконтроллеры позволяют реализовывать схему любой сложности на одной универсальной микросхеме с минимальной стоимостью, габаритами и током потребления. Сроки разработки аппаратуры на микроконтроллерах минимальны, а модернизация заключается в смене управляющей программы.
На этапе разработки структуры МПсистемы окончательно определяется состав имеющихся и подлежащих разработке аппаратных модулей, протоколы обмена между модулями, типы разъемов. В части программного обеспечения определяются состав и связи программных модулей, язык программирования. На этом же этапе осуществляется выбор средств проектирования и отладки.
При проектировании исходят из того, что максимальное использование аппаратных средств упрощает разработку, но увеличивает стоимость и потребляемую мощность. Увеличение объема программного обеспечения сокращает стоимость аппаратных средств, но приводит к увеличению сроков разработки и отладки программного обеспечения.
После разработки структуры аппаратных и программных средств работа делится на два параллельных процесса: ü Разработка и отладка аппаратных средств; ü Разработка и отладка программного обеспечения.
РАЗРАБОТКА И ОТЛАДКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ включает в себя разработку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его автономную отладку. На этапе разработки принципиальной схемы и топологии используются распространенные системы проектирования «Or. CAD» , «Auto. СAD» и др. Автономная отладка аппаратуры предполагает: - контроль состояния многоразрядных магистралей адреса и данных, - проверку правильности обращения к внешним ресурсам памяти и периферийным устройствам, - согласование по нагрузочной способности параллельных портов микроконтроллера, - отладку алгоритмов обмена по последовательным каналам.
ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ И ОТЛАДКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
СОВМЕСТНАЯ ОТЛАДКА АППАРАТНЫХ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Этап совместной отладки аппаратных и программных средств в реальном масштабе времени является самым трудоемким и требует использования специальных инструментальных средств отладки: внутрисхемных эмуляторов; плат развития (оценочных плат); мониторов отладки; эмуляторов ПЗУ; интегрированных сред разработки. Этап завершается, когда аппаратура и программное обеспечение совместно обеспечивают выполнение всех шагов алгоритма работы системы.
Этап интеграции разработанной системы заключается в повторении работ по совместной программноаппаратной отладке в составе устройства, при питании от штатного источника, с информацией от стандартных источников сигналов и датчиков.
Испытания проводятся в несколько этапов: • разрабатываются Программа и методика испытаний; • создается опытный образец системы; • поводятся испытания опытного образца (лабораторные, полигонные, заводские, комплексные); • оформляются Акты и Протоколы испытаний; • дорабатывается Проектноконструкторская документация; • разрабатывается Эксплуатационная документация.
Опытная эксплуатация: • система работает в течение заданного срока на объекте; • обучается персонал; • выявляются недостатки, формулируются рекомендации по модернизации системы; • при положительных результатах опытной эксплуатации – система переводится в постоянную эксплуатацию и рекомендуется к серийному производству;
• окончательно утверждается Проектно -конструкторская документация; • разрабатываются Технические условия на производство системы; • дорабатывается и утверждается Эксплуатационная документация.
Скачать презентацию ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
2_Этапы разработки МП систем.ppt