理想的系统设计 - 避免MCU或编程语言干扰设计

开始时，需要考虑理想的系统设计，然后生成layers，在理想的系统和实际实施之间构建wrappers(有时是杂乱的)。“控制逻辑”部分作为框图的核心是有充分理由的-因为它是系统的内核。周围的每个部分都服务于“控制逻辑”部分，要根据需要提供“服务”。

　　应自“温度传感器”部分开始。其理由是获得当前/瞬时温度，并以一致的格式提供出来。从“控制逻辑”的角度来看，其作用是“获取温度”，并以格式化的值(xxx.xx摄氏度)返回当前温度值。温度传感器部分的硬件wrappers将包括实施中任何需要用来将原温度传感输入“翻译”成预期格式的摄氏度。这可能意味着需要考虑获得新读数的最佳时间，如果温度读数中有太多的噪音(无论何种原因)，应添加过滤算法，并且如果温度硬件出现故障，应采用决策逻辑。重点是，“温度传感器”部分的输出是什么，而且传递到“控制逻辑”应为理想的温度，所有的噪音，实际隐藏的细节都应很容易的由wrapper代替。

　　如果设计需要从系统中三个不同的点测量三个温度值(对于计算机箱内的计算机很普遍)怎么办?处理这三个温度是控制逻辑问题(例如，何时多路输出也将受到控制)?如果是这样，从1个温度转换到3个温度首先意味着“温度传感器”部分要更新，以提供3个温度和为每个温度实施创建的wrappers(允许多种类型的输入)，然后控制逻辑也因为多个输出而更新。这可能意味着三个不同的“GetTemperature_n”服务或需要更新服务以确定是识别哪个温度的参量。

　　如果三个温度仅仅用于加权以得到一个“更真实”的系统温度，控制逻辑不需要改变，只需将含wrappers的温度传感块以统一格式输入这三个温度，然后通过一个wrappers来对这三个温度进行加权，生成控制逻辑所需的单一温度。这种方法易于包含来自不同的温度输入(例如，图形处理器的二极管结测量和连接到PCB的模拟热敏电阻)，因为wrappers将系统逻辑与硬件隔离开。

　　让我们以两个不同的实现例子验证这个论点：一个用于墙恒温器，另一个是显卡上的温度控制子系统。首先对于墙恒温器，如图2所示，假定使用基于8051的赛普拉斯PSoC3设备。“温度传感器”部分的硬件由连接到ADC(16位Δ-Σ转换器)的热敏电阻组成。“用户输入”部分的硬件由5个常开按键开关组成，一边连接到电路接地端，另一边连接到含内部上拉电阻的5输入数字端口。“热和冷命令”模块的硬件部分包括三个功率场效应管，由配置为开漏低输出的3输出端口驱动。最后，“显示输出”块的硬件实现是串行字符液晶显示器，能够根据需要显示字母数字字符串。

　　

 

　　对于第2个应用，即显示卡，将用户输入从离散开关变为I2C基于寄存器的从接口(由主CPU而不是人类直接控制)，并将串行LCD显示变为SPI-从控制显示器(使用一系列的寄存器和指令，可能是安装在主计算机外壳前面板上的远程变频显示，未安装到显卡上)。温度输入和HVAC命令保持不变。图3显示了早期实施的变化，假定使用基于8051的赛普拉斯PSoC3设备。

　　

 

　　用户输入的两种实现均可服务于“GetThermostatSetting”、“IsHeaterEnabled”、“IsCoolerEnabled”和“IsFanOn”。对于第一个墙恒温器应用，“用户输入”将数字端口包装到所列的服务中，当设备被调用时，提供端口的实时读数(一种可能的实施)。对于另一个应用，基于I2C从机的实现，相同的服务将来自I2C主机写入的寄存器的最新值返回到“控制逻辑”部分，也许经常返回也许仅在上电时返回。并且这些实现还有很多其它特点，包括用作切换键的墙上按钮开关而不是瞬间读数，甚至在“用户输入”部分的wrappers深层进行边沿触发异步处理。

　　综合上述的关键是：系统设计隐藏了硬件细节;硬件和实施细节被系统设计包装并隐藏。通过外端设计(即代码)的实施细节，可以保护这些应用实现时避免分裂，可以做到个性化的设计，权衡利弊，保证项目成功交付，并仍然能够提供可复用性和组设计。不要让卖方牵引注意力——先设计系统，然后加强保护系统设计实现细节不被抄袭。