单片机应用系统设计与开发

本章基本要求：通过对本章的学习主要了解一个单片机系统设计的全过程，包括：提出要求、方案确定、硬件设计、软件设计、系统可靠性设计及最后的调试通过、产品定型等。

7.1.1设计要求与设计步骤
(1)设计要求
单片机应用系统大多数用于工业环境、嵌入到其它设备或作为部件组装到某种产品中，所以单片机应用系统的设计应满足以下要求：
●高可靠性
●较强的环境适应能力
●较好的实时性
●易于操作和维护
●具有一定的可扩充性
●具有通信功能
(2)设计步骤
单片机不同应用系统的开发过程基本相似，其一般步骤可以分为需求分析，总体方案设计、硬件设计与调试、软件设计与调试、系统功能调试与性能测试、产品验收和维护、文件编制和技术归档等。
①需求分析
需求分析就是要明确所设计的单片机应用系统要“做什么”和“做的结果怎样”。需求分析阶段的结果是形成可操作的设计需求任务书。任务书应包含单片机应用系统所应具有的功能特性和性能指标等主要内容。如果是自主开发产品，还应附有市场调研和可行性论证等内容；如果是委托开发，则应该与委托方讨论拟制的需求任务书是否满足对方的需求。
②总体方案设计
总体方案设计就是要从宏观上解决“怎么做”的问题。其主要内容应包括：技术路线或设计途径、采用的关键技术、系统的体系结构、主要硬件的选型和加工技术、软件平台和开发语言、测试条件和测试方法、验收标准和条文等。如果是委托开发，设计需求任务书和总体方案设计的主要内容往往以技术文件的形式附于合同书之后。
③硬件设计
硬件设计的主要内容是基于总体方案设计，选择系统所需的各类元器件、设计系统的电子线路图和印刷电路板、安装元器件的调试硬件线路。硬件设计应确保功能设计和接口设计满足系统的需求，并且充分考虑和软件的协调工作关系，注重选用高集成度的器件和采用硬件软化、软件硬化等设计技术。
④软件设计
本阶段的主要任务是：基于软件工程的思想，拟制出本系统的软件设计方案，划分出主要的软件模块、根据需要绘制部分软件模块的流程图、调试程序和测试软件的基本功能。
⑤系统功能调试与测试
本阶段的重点是：基于系统的设计需求，进行系统功能调试和性能指标的测试，形成测试报告，核对用户需求或设计需求和系统现有功能、指标的一致性程度，提出修改意见，循环上述某些步骤，直至满足需求。
⑥产品验收和维护
单片机应用系统设或产品开发结束后，必须经过用户的验收。属于国家或部委的科研项目，还应通过有关部门的鉴定。产品投入市场或用户生产现场后，维护工作就开始了，这步工作一直要持续到该产品退出市场。
⑦文档编制和技术归档
为了维护单片机系统，或将目前的设计成果作为资源用于以后的设计，有必要编制相应的文档。提供给用户的安装手册、操作手册和维护手册等，是技术文档的重要组成部分之一。技术文档必须按国家标准对其进行标准化，经相关人员审核后存入技术档案室进行统一管理。