第四章功率分析儀軟件設(shè)計(jì)

4.1軟件設(shè)計(jì)框架

如下圖4-1所示，其中SED1335是圖形液晶顯示控制器，它集成在液晶顯示屏幕電路中，提供獨(dú)立的顯示控制字，可用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，單片機(jī)通過SED1335將數(shù)據(jù)送到LCD顯示。通道進(jìn)來(lái)的模擬信號(hào)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，將這些數(shù)字量存入緩存器FIFO后，再由ARM讀入進(jìn)行計(jì)算處理，我們所選用的ARM LPC2138擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力能完成數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示以及鍵盤操作功能。經(jīng)過ARM處理的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)參數(shù)等信息都將保存在FLASH中，便于調(diào)用。FLASH是非易失性存儲(chǔ)器，可以重復(fù)進(jìn)行讀/寫，讀寫時(shí)應(yīng)按其時(shí)序進(jìn)行。它用于存儲(chǔ)字庫(kù)和程序，本設(shè)計(jì)中使用的FLASH是ARM單片機(jī)LPC2138內(nèi)部FLASH.在這里鍵盤按鍵操作和控制是直接由ARM來(lái)完成的，利用鍵盤掃描方式，通過定時(shí)器不斷對(duì)鍵盤動(dòng)作進(jìn)行掃描，從而達(dá)到鍵盤控制操作的功能。本系統(tǒng)在調(diào)試過程中還提供了串口對(duì)外通訊，利用68013將串口轉(zhuǎn)換為適合與上位機(jī)通訊的USB接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊，達(dá)到利用電腦輔助系統(tǒng)調(diào)試的目的。

4.1.1軟件功能設(shè)計(jì)

如上圖4-2所示，功率分析儀的軟件部分主要分作數(shù)據(jù)處理和測(cè)量(包含對(duì)采樣數(shù)據(jù)處理、整合、計(jì)算以及對(duì)信號(hào)常用屬性的測(cè)量)、液晶屏控制、鍵盤控制以及校準(zhǔn)這幾大部分，聯(lián)機(jī)調(diào)試部分僅在本設(shè)計(jì)的試驗(yàn)、調(diào)試階段使用。其中液晶屏控制和鍵盤控制是軟件部分程序循環(huán)的重要組成部分。

4.1.2開發(fā)平臺(tái)

本課題設(shè)計(jì)中采用的是32位ARM7TDMI-S CPU——LPC2138微控制器，程序開發(fā)平臺(tái)選用了對(duì)該系列單片機(jī)支持較好的ADS1.2.

ADS1.2是一個(gè)使用方便的集成開發(fā)環(huán)境，全稱是ARM Developer Suite v1.2。它是由ARM公司提供的專門用于ARM相關(guān)應(yīng)用開發(fā)和調(diào)試的綜合性軟件。在功能和易用性上比較SDT都有提高，是一款功能強(qiáng)大又易于使用的開發(fā)工具。ADS囊括了一系列的應(yīng)用，并有相關(guān)的文檔和實(shí)例的支持。使用者可以用它來(lái)編寫和調(diào)試各種基于ARM家族RISC處理器的應(yīng)用?？梢杂肁DS來(lái)開發(fā)、編譯、調(diào)試采用包括C、C++和ARM匯編語(yǔ)言編寫的程序。AXD提供給基于Windows和UNIX使用的ARM調(diào)試器。它提供了一個(gè)完全的Windows和UNIX環(huán)境來(lái)調(diào)試C，C++，和匯編語(yǔ)言級(jí)的代碼。CodeWarriorIDE提供基于Windows使用的工程管理工具。它的使用使源碼文件的管理和編譯工程變得非常方便。但CodeWarriorIDE在UNIX下不能使用。

采用C語(yǔ)言編程具有以下一些特點(diǎn)：、

語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便靈活。C語(yǔ)言的關(guān)鍵字很少，ANSI C標(biāo)準(zhǔn)一共只有32的關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句，壓縮一切不必要的成分。C語(yǔ)言的書寫形式比較自由，表示方法簡(jiǎn)潔。

可移植性好。C語(yǔ)言是通過編譯來(lái)得到可執(zhí)行代碼，便于移植。

表達(dá)能力強(qiáng)。C語(yǔ)言具有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型和多種運(yùn)算符，可以根據(jù)需要采用整型、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)類型、聯(lián)合類型等各種數(shù)據(jù)類型來(lái)實(shí)現(xiàn)各種其它高級(jí)語(yǔ)言難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)運(yùn)算。

表達(dá)方式靈活。利用C語(yǔ)言提供的多種運(yùn)算符，可以組成各種表達(dá)式，還可以采用各種方法來(lái)獲得表達(dá)式的值，從而使用戶在程序設(shè)計(jì)中具有更大的靈活性。C語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)的自由度比較大，程序的書寫格式自由靈活。

本設(shè)計(jì)軟件方案包括兩個(gè)部分：本機(jī)程序和聯(lián)機(jī)調(diào)試程序。本機(jī)程序是基于ARM Developer Suite v1.2軟件編寫的，聯(lián)機(jī)調(diào)試程序是基于C++ Builder 6.0編寫的。ARM主程序運(yùn)行流程如下圖4-3：

ARM主程序主要分為以下幾個(gè)模塊：

a)數(shù)據(jù)采集、處理：通道每個(gè)采樣循環(huán)采集1K數(shù)據(jù)，ARM讀取通道數(shù)據(jù)，在顯示數(shù)據(jù)之前對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理、計(jì)算。

一個(gè)正常采樣處理循環(huán)的主要流程如下圖4-4所示：

b)數(shù)據(jù)顯示：將數(shù)據(jù)處理后的數(shù)據(jù)和采集到溫度值顯示在液晶顯示屏中(如果為調(diào)試方式，應(yīng)同時(shí)將顯示的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī))。

c)鍵盤掃描處理：采用陣列掃描。定時(shí)掃描方式，有按鍵輸入則進(jìn)行相應(yīng)處理。

d)校準(zhǔn)處理：主要包括通道校準(zhǔn)、功率測(cè)量校準(zhǔn)、頻率測(cè)量校準(zhǔn)、功率頻響校準(zhǔn)。

e)通訊模塊：與上位機(jī)調(diào)試程序的接口。上層發(fā)送的校準(zhǔn)表數(shù)據(jù)、參數(shù)等都是通過這個(gè)模塊進(jìn)行相應(yīng)處理。該模塊主要在調(diào)試階段使用。