Проектирование электронных промышленных устройств. Кузнецов Б.Ф. - 33 стр.

                                                                                           33

объема программного обеспечения и аппаратных средств. При этом необходимо исходить из того,
что максимальное использование аппаратных средств обеспечивает высокое быстродействие
устройства в целом, но сопровождается, как правило, увеличением стоимости и потребляемой
мощности. Увеличение удельного веса программного обеспечения позволяет сократить число эле-
ментов устройства и стоимость аппаратных средств, но также приводит к снижению быстродей-
ствия, увеличению необходимого объема внутренней памяти микроконтроллера, увеличению сро-
ков отладки программного обеспечения. Критерием выбора здесь является возможность макси-
мальной реализации заданных функций программными средствами при минимальных аппаратных
затратах и при условии обеспечения заданных показателей быстродействия и надежности в пол -
ном диапазоне условий эксплуатации. В результате выполнения этого этапа окончательно форму-
лируются требования к параметрам используемого микроконтроллера.
       При выборе типа микроконтроллера необходима достаточно глубокая проработка алгоритма
управления, оценка объема исполняемой программы и числа линий сопряжения с объектом. Допу-
щенные на данном этапе просчеты могут впоследствии привести к необходимости смены модели
микроконтроллера и повторной разводки печатной платы макета устройства.
       При отсутствии микроконтроллера, обеспечивающего требуемые по ТЗ характеристики
проектируемого устройства, необходим возврат к этапу разработки алгоритма управления и пере-
смотр выбранного соотношения между объемом программного обеспечения и аппаратных средств.
       На этапе разработки структуры устройства окончательно определяется состав имеющихся и
подлежащих разработке аппаратных модулей, протоколы обмена между модулями, типы разъемов.
Выполняется предварительная проработка конструкции устройства. В части программного обеспе-
чения определяются состав и связи программы модулей, язык программирования. Так же осуще-
ствляется выбор средств проектирования и отладки.
       Возможность перераспределения функций между аппаратными и программными средства-
ми на данном этапе существует, но она ограничена характеристиками уже выбранного микро-
контроллера. При этом необходимо иметь в виду, что современные микроконтроллеры выпускают-
ся, как правило, семействами контроллеров, совместимых программно и конструктивно, но разли-
чающихся по своим возможностям (объем памяти, набор периферийных устройств и т.д.). Это дает
возможность выбора структуры устройства с целью поиска наиболее оптимального варианта реа -
лизации.
       После разработки структуры аппаратных и программных средств дальнейшая работа над
устройством может быть распараллелена. Разработка аппаратных средств включает в себя разра-
ботку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его отладку.
       Разработка программного обеспечения, его трансляция и отладка на модели существенно за-
висит от используемых системных средств. В настоящее время ресурсы микроконтроллера доста-
точны для поддержки программирования на языках высокого уровня. Это позволяет использовать
все преимущества структурного программирования, разрабатывать программное обеспечение с ис-
пользованием раздельно транслируемых модулей. Одновременно широко используется язык низ-
кого уровня ассемблер, особенно при необходимости обеспечения контролируемых интервалов
времени и повышенного быстродействия выполнения определенных функций. При этом ассемблер
может использоваться в связке с языком высокого уровня для реализации этих функций.
       Для проверки и отладки программного обеспечения используются так называемые про-
граммные симуляторы, предоставляющие разработчику возможность выполнять программу на
программно-логической модели микроконтроллера. Программные симуляторы сконфигурированы
сразу на несколько микроконтроллеров одного семейства, при этом моделируется работа централь-
ного процессора, всех портов ввода/вывода, прерываний и другой периферии.