Основные этапы разработки микроконтроллерных систем
Общая процедура разработки МКС включает этапы, показанные на рис.22.1. Процесс разработки МКС содержит ряд специфических этапов, обусловленных наличием в системе как аппаратных, так и программных средств.
Начальным этапом разработки МКС является составление технического задания. Техническое задание (ТЗ) состоит из набора требований, которые должна выполнять проектируемая МКС. На этом этапе из общей задачи, часто поставленной абстрактно и независимо от техники ее реализации, формируются конкретные четкие технические требования к МКС и выполняемые функции на основе принятых для технического описания терминов и определений параметров, характеристик и режимов работы.
Следующий этап – разработка архитектуры МКС подразумевает определение оптимального состава аппаратных и программных средств для решения поставленной задачи. При этом разработчик решает, какие функции системы будут реализованы аппаратными средствами (АС), а какие – программным обеспечением (ПО). Определяется номенклатура АС: выбирается тип микроконтроллера, объем и тип памяти, номенклатура периферийных устройств, протоколы обмена информацией и состав требуемых сигналов управления системой. Определяется также состав ПО: номенклатура необходимых программных модулей, характер их взаимодействия, используемый язык программирования. Результатом выполнения этого этапа являются частные технические задания на проектирование АС и ПО.
Дальнейшая разработка МКС может производиться раздельно и параллельно для аппаратных и программных средств (программного обеспечения ПО). Методы, применяемые при их разработке, будут рассмотрены далее.
Далее следует этап комплексной отладки аппаратных средств и программного обеспечения МКС. Хотя аппаратные и программные средства в отдельности проходят этапы, которые тоже называются отладкой, комплексная, являющаяся наиболее сложным этапом, осуществляется при непосредственном взаимодействии и взаимосвязи программных и аппаратных средств, т.е. рабочей программы и прототипа аппаратуры МКС. Основной задачей на этом этапе является объединение или, по-другому, интегрирование аппаратных и программных средств МКС. Наличие неизбежных ошибок в программе и необходимость экспериментальной обработки взаимодействия программы с реальным объектом в реальном времени требует применения специальных методов и средств отладки. Эти методы и средства будут рассмотрены далее. На этапе комплексной отладки обычно используются лабораторные источники питания. Часть внешних источников сигналов может моделироваться.
Рис. 22.1. Основные этапы разработки микроконтроллерной системы
После выполнения этапа комплексной отладки аппаратных и программных средств отлаженная программа заносится с помощью программатора в энергонезависимую память МК, и прототипная МКС может быть испытана в рабочих условиях с подключением полного набора внешних устройств (датчиков сигналов, объектов управления, пульта оператора для управления и контроля), а также питания от штатного источника. В процессе опытной эксплуатации в рабочих условиях выявляются ошибки, не обнаруженные на этапе отладки, определяется реакция системы на возможные непредвиденные ситуации.
Если после испытания МКС в рабочих условиях она выполняет все необходимые функции, обеспечивает все характеристики и требования, предъявляемые к ней в техническом задании (ТЗ), то производится окончательная разработка технической документации на аппаратные средства и программное обеспечение. Далее изготавливаются опытные образцы МКС, которые сдаются в эксплуатацию, а затем и в серийное производство.