《基于32位ColdFire构建嵌入式系统》教学资源（PPT课件）第16章 基于硬件构件的嵌入式系统开发方法

freescale semiconductor 第16章基于硬件构件的嵌入式系统开发方法 V1.0 2009.2

第16章 基于硬件构件的嵌入式系统开发方法 V1.0 2009.2

本章目录 16. 嵌入式系统开发所遇到的若干问题 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 16.3 基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计原则 16.4基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法 16.5 硬件构件化嵌入式开发技术的应用实例

本章目录 16.1 嵌入式系统开发所遇到的若干问题 16.2 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 16.3 基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计原则 16.4 基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法 16.5 硬件构件化嵌入式开发技术的应用实例

16.1嵌入式系统开发所遇到的若干问题 目前，嵌入式系统开发主要存在以下两大问题： 1.硬件设计缺乏重用支持 > 目前缺少可供硬件设计工程师们共同遵守的设计 规范 2.驱动程序可移植性差 开发人员在编写驱动程序时缺少软件工程思想的 支撑 缺乏通用性，可移植性和可复用性较差

16.1 嵌入式系统开发所遇到的若干问题 目前，嵌入式系统开发主要存在以下两大问题： 1.硬件设计缺乏重用支持 ➢ 目前缺少可供硬件设计工程师们共同遵守的设计 规范 2.驱动程序可移植性差 ➢ 开发人员在编写驱动程序时缺少软件工程思想的 支撑 ➢ 缺乏通用性，可移植性和可复用性较差

16.2嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 1.什么是嵌入式硬件构件？ 嵌入式硬件构件是指将一个或多个硬件功能模块、支撑电路 及其功能描述封装成一个可重用的硬件实体，并提供一系列规范 的输入/输出接口。 2.接口的分类 根据接口之间的生产消费关系，接▣可分为两类。 提供接口 需求接口

16.2 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 1. 什么是嵌入式硬件构件？ 嵌入式硬件构件是指将一个或多个硬件功能模块、支撑电路 及其功能描述封装成一个可重用的硬件实体，并提供一系列规范 的输入/输出接口。 2. 接口的分类 根据接口之间的生产消费关系，接口可分为两类。  提供接口  需求接口

16.2嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法（续 3.硬件构件的分类 根据所拥有接口类型的不同，硬件构件分为三类。 核心构件：只有提供接口，没有需求接口 中间构件：既有需求接▣又有提供接口 终端构件：终端构件只有需求接▣ 表16-1核心构件、中间构件和终端构件的区别 类型 需求接口 提供接口 举例 核心构件 无 有 MC68HC908GP32最小系统、MCF52233最小系统 中间构件 有 有 电源控制构件、可变频率产生构件、 电平转换构件 终端构件 有 无 LCD构件、LED构件、键盘构件

16.2 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法(续) 3. 硬件构件的分类 根据所拥有接口类型的不同，硬件构件分为三类。  核心构件:只有提供接口，没有需求接口  中间构件:既有需求接口又有提供接口  终端构件:终端构件只有需求接口 表 16-1 核心构件、中间构件和终端构件的区别 类型 需求接口 提供接口 举例 核心构件 无 有 MC68HC908GP32最小系统、MCF52233最小系统 中间构件 有 有 电源控制构件、可变频率产生构件、 电平转换构件 终端构件 有 无 LCD构件、LED构件、键盘构件

16.3基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计原则 16.3.1设计时需要考虑的基本问题 1.MCU的选择 ≤MCU功能、价格、功耗、供电电压、I/O口电平。 ≤管脚数目、MCU的封装、电气性能等因素。 2.电源 ≤考虑系统对电源的需求。 ≤考虑芯片与器件对电源波动性的需求。 ✉考虑工作电源是使用电源模块还是使用外接电源

16.3 基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计原则 16.3.1 设计时需要考虑的基本问题 1．MCU的选择 MCU功能、价格、功耗、供电电压、I/O口电平。 管脚数目、MCU的封装、电气性能等因素。 2．电源 考虑系统对电源的需求。 考虑芯片与器件对电源波动性的需求。 考虑工作电源是使用电源模块还是使用外接电源

16.3.1设计时需要考虑的基本问题 3.普通/o▣ 上拉、下拉电阻。 开关量输入。一定要保证高低电压分明。 必 开关量输出。高电平接近电源电压，低电平接近地电平 4.AVD电路与D/A电路 A/D电路：要清楚前端采样基本原理，对电阻型、电流型和 电压型传感器采用不同的采集电路。 D/A电路：考虑MCU的引脚通过何种输出电路控制实际对 象

16.3.1 设计时需要考虑的基本问题 3．普通I/O口  上拉、下拉电阻。  开关量输入。一定要保证高低电压分明。  开关量输出。高电平接近电源电压，低电平接近地电平 4．A/D电路与D/A电路  A/D电路：要清楚前端采样基本原理，对电阻型、电流型和 电压型传感器采用不同的采集电路。  D/A电路：考虑MCU的引脚通过何种输出电路控制实际对 象

16.3.2硬件构件化电路原理图绘制规则 1.硬件构件设计的通用规则 元器件命名格式：对于核心构件，其元器件直接编号命名， 同种类型的元件命名时冠以相同的字母前缀。 为硬件构件添加详细的文字描述，包括中文名称、英文名称、 功能描述、接口描述、注意事项等，以增强原理图的可读性。 将前两步产生的内容封装在一个虚线框内，组成硬件构件的 内部实体。 为该硬件构件添加与其它构件交互的输入/输出接口标识。 2.核心构件设计规则 核心构件设计的目标是：凡是使用该MCU进行硬件系统设 计时，核心构件可以直接“组装”到系统中，无须任何改动

16.3.2 硬件构件化电路原理图绘制规则 1．硬件构件设计的通用规则  元器件命名格式：对于核心构件，其元器件直接编号命名， 同种类型的元件命名时冠以相同的字母前缀。  为硬件构件添加详细的文字描述，包括中文名称、英文名称、 功能描述、接口描述、注意事项等，以增强原理图的可读性。  将前两步产生的内容封装在一个虚线框内，组成硬件构件的 内部实体。  为该硬件构件添加与其它构件交互的输入/输出接口标识。 2．核心构件设计规则  核心构件设计的目标是：凡是使用该MCU进行硬件系统设 计时，核心构件可以直接“组装”到系统中，无须任何改动

16.3.2硬件构件化电路原理图绘制规则（续） 3.中间构件设计规则 中间构件是核心构件与终端构件之间通信的桥梁。 既要有接受其它构件提供的服务的接口▣，又要有为其他构件 提供服务的接口 将构件的需求接口放置在构件实体的左侧，提供接口放置在 右侧。 4.终端构件设计规则 终端构件是嵌入式系统中最常见的构件。 必 有与上一级构件交互的需求接口，因而接口标识均为斜体标 注的接口注释。 例如LCD、LED、指示灯构件

16.3.2 硬件构件化电路原理图绘制规则(续) 3．中间构件设计规则  中间构件是核心构件与终端构件之间通信的桥梁。  既要有接受其它构件提供的服务的接口，又要有为其他构件 提供服务的接口  将构件的需求接口放置在构件实体的左侧，提供接口放置在 右侧。 4．终端构件设计规则  终端构件是嵌入式系统中最常见的构件。  有与上一级构件交互的需求接口，因而接口标识均为斜体标 注的接口注释。  例如LCD、LED、指示灯构件

16.3.2硬件构件化电路原理图绘制规则（续） 5·使用硬件构件组装系统的方法 使用硬件构件化思想设计嵌入式硬件系统的过程是： 必 (1)根据系统的功能划分出若干个硬件构件。 必 (2)将所有硬件构件原理图“组装”在一起。 (3)为中间构件和终端构件添加接口网标

16.3.2 硬件构件化电路原理图绘制规则(续) 5．使用硬件构件组装系统的方法 使用硬件构件化思想设计嵌入式硬件系统的过程是：  （1）根据系统的功能划分出若干个硬件构件。  （2）将所有硬件构件原理图“组装”在一起。  （3）为中间构件和终端构件添加接口网标