微机原理及接口技术 第8章 系统设计与开发

第8章系统设计与开发8.1系统设计的原则与步骤8.2系统调试8.1.1微机应用系统的一般构成微机应用系统由系统的硬件和软件两大部分构成。1.应用系统的硬件组成微型机应用系统硬件的一般构成框图如图8.1所示。8.1系统设计的原则与步骤图8.1微机应用系统硬件的一般组成由图81可以看到，一台微机应用系统有如下几大部分组成。(1)微型机(2)常规外围设备(3)接口设备①它能为微型机提供一个输入和输出的通道。②它对输入输出信息进行信息形式的匹配，如A/D#,D/A转换、串—并、并—串转换及信息格式的转换等。③输入输出电平匹配。④负载匹配。⑤同步。(4)操作控制台及监视报警设备2.应用系统的软件构成要使微型机应用系统能正常进行工作，就必须在微型机内存中存放一定的程序。系统管理需要程序；对某些对象进行控制和监测也需要程序。(1)用户程序(2)常用子程序库(3)操作系统8.1.2应用系统的设计原则和要求1.操作性能要好2.通用性好，便于扩展3.可靠性高(1)采用双机系统(2)采用多微机集散控制4.设计周期短、价格便宜5.对环境的适应性要好图8.2多微机集散控制示意图8.1.3微机应用系统设计的基本内容和步骤1.估价控制系统引入微型机的必要性2.需求分析3.选择基本微型机系统基本微型机系统选择中应考虑的依据大致有以下几个：(1)微处理器的字长(2)微处理器的工作速度(3)系统结构对环境的适应性(4)尽量选用有较多软件支持的机型4.确定整个应用系统的硬件结构在基本微型机系统选定以后，我们就可以根据被控对象的具体要求，来确定系统的结构了。(1)通道划分及输入输出方式的确定(2)内存分配(3)确定接口和外设(4)选择电源(5)系统总线的选择(6)确定系统的机械结构5.确定软件框架及流程6.硬件和软件的具体设计(1)硬件的具体设计①在硬、软件方案确定之后，在硬件上合理地划分模块，即将硬件系统划分成若干相对独立的部件。②各模块(电路板)的逻辑设计。③电路板设计。④加工电路板。⑤安装、调试。⑥硬件各部件(各模块)进行联调。(2)软件的具体设计①划分模块。②确定各模块的详细要求。③确定程序设计方法。④编制程序。⑤查错。⑥测试。7.软、硬件联调8.实验室模拟运行9.现场调试、试运行10.验收或鉴定8.1.4系统集成1.硬件系统集成2.软件集成图8.3微机应用系统设计步骤示意图8.2系统调试8.2.1测试仪器简介1.静态测试仪器静态测试仪器主要用于微型机及数字电路恒定状态或不变状态的测试。(1)万用表(2)逻辑笔(3)逻辑脉冲发生器(4)逻辑电路测试仪图8.4利用万用表测量开关量输出2.动态测试仪器1)示波器在微机应用系统的调试及维修中，选择示波器应注意如下几个方面：①希望有较高的频率响应。按下面的公式来选择示波器的带宽：式中BtR为被测脉冲的上升时间。2.2()()RBMHztus(8.1)②选择多通道示波器。③使用扫描速度档多、扫描速度高的示波器。④其他一些要求。例如，在图84的接口电路中，若我们规定输出接口地址为02F8H，当我们执行下面的一段程序时MOVDX,02F8HRSTR:MOVAL,00HOUTDX,ALNOPNOPNOPMOVAL,0FFHOUTDX,ALNOPNOPNOPNOPJMPRSTR图8.5a、b点的定性波形2)逻辑分析仪逻辑分析仪都具备下面两种方式显示所捕获的信号：第一种是将捕获的信号，以二进制(或十六进制、ASCII码等)的状态显示在CRT上，供操作人员观察分析。第二种是将捕获的信号以时间波形的形式显示在CRT上，操作人员可以观察和分析这些时间波形的相互关系。(1)逻辑分析仪的结构(2)逻辑分析仪的工作方式①同步方式。②非同步方式。图8.6逻辑分析仪的外部结构图8.7逻辑分析仪的内部结构图8.8同步方式的工作波形(3)逻辑分析仪的触发方式①预置触发。②中心触发。③滞后触发。④触发延迟。3)在线仿真器(1)在线仿真器的结构(2)工作过程图8.9一种在线仿真器的结构图8.2.2微机应用系统的调试1.静态调试(1)目测(2)静态检查2.动态测试1)有微型机基本系统支持的应用系统调试2)元件级基础上系统的动态调试(1)调试复位及时钟电路(2)利用在线仿真器调试图8.10一种插在PC机AT总线上的A/D电路板图8.11利用在线仿真器调试目标系统示意图