成果年电子版

1、过去的一年是充满巨大变化的一年。AlphaGo带来的巨大冲击，了人们对人工智能的关切，经过2017年的普及、教育，人们从震撼、不解、迷惑，逐渐转变为理性思考，人工智能方向也逐渐清晰。前些年进入的物联网、云计算、大数据，也开始统一在人工智能大旗下，从大科技大产业。2018年将是人工智能大产业迅速发展的一年。2017年也是系统重新认识的一年。从微处理器诞生，人类便进入到人工智能，多年来，人工智能一直默默地发展。2016年，AlphaGo使人工智能前台，不仅人们对人工智能既往史的关切，也了人们对人工智能未来的担忧。40年前微处理器诞生后，迅速分化出通用微处理器与微器，随即开始了人工智能领域中，通用计

2、算机智力与微器的智力控制两大分支的发展。21世纪初，两大分支的交叉融合诞生了物联网，使人工智能进入到大数据、云计算的飞跃发展计算机科学交叉融合的。其间，微系统创器经历了传统电子智能化改造的单片机、电子科学与。物联网时，随后进入到物联网的系统服务代，系统以“智能系统”的新面目为形形的人工智能搭建舞台，使人工智能与万物相通，并提供万物的感知与。2017年，智能系统开始推动AlphaGo类人工智能，向智能人。因为有了感知、，并且与万物相联，人工智能的人工智能。能有更加辉煌的舞台，才能实现人类全部领域系统融入人工智能的产业洪流之中，本刊也进行了新的。即在新的历史时期，将单片机、系统从的科技产业转变到以

3、“智能系统”，为物联网、人工智能、智能制造服务的新思路之中。本刊伴随21世纪成长，从单片机、系统到如今的物联网人工智能，一直于智能系统的基础应用，逐渐形成了本刊独特的风格。智能系统基础应用稿件大量汇聚本刊，使本刊能不断跟踪智能系统科技前沿，引领我国智能系统的健康发展。十多年来与“单片机联谊会”、“嵌入联谊会”的特殊关系，团结了业内广大群体，使本刊得以高质量地为读者服务，并得到了广大读者的支持与肯定，我们衷心地感谢广大作者与群体的信任与帮助。经历了2017年的观念、产业开拓，2018年将是人工智能产业群进入蓬勃发展的一年，我们将顺应变化，怀着一颗忐忑之心，以多种形式，努力做好为读者、为作者、为群

4、体的服务工作，为高校、企业和工间的互助合作。之间搭建起一座的桥梁，助力工早日实现梦想，增进高校和企业值此新年来临之际，谨代表杂志社全体同仁，向各界朋友致以诚挚的祝福与衷心的感谢！民主编：目次业界专题论述系统开发中,如何选择适合的 MCU 平台?本刊编辑部编委会成员 (按姓氏笔画排列)苗 C 语言系统编程软件设计架构研究 基于 FPGA+DSP 架构的数字音频处理技术研究李声飞:工业和信息化部无人飞艇的和自动飞行 主管 主办:北京航空航天大学智能电网 AMI网络隐私保护的读数策略马:北京航空航天大学 承办:单片机与系统应用杂志社 Linux平台的通信终端物理层软件设计 社长/副社长: 主编/副主

5、编:生/俞敏民/ FPGA 的1553B 总线编码IP 核设计技术 执行主编: 编辑部:(兼)部:武 凡部:屠 妍 TMS320DM368 的高精度工业自动测量系统地 址:北京市海淀区学院路37号(100191)(编辑部)电 话(部)测控模块中有限状态机的设计林(部)密算法的 miniPCI E一种支卡设计王玉净传 真网 址:等 FPGA 的实时 PCM 遥测数据传输系统设计箱:mesnet (编辑部)严平邮 adv(部)利用惯性传感器的运动空间轨迹追踪等:巨播科技 中国 基于Si4432 的温室环境监测无线组网模块设计新器件新技术EL:+886 2 22732340Mob e: E Ma :

6、 medama om.tw刷:北京科信印刷印日 期:每月1日 Android:北京报刊 国内总局的智能家居语音系统设计 基于 FPGA 的 VGA 多幅图片动态显示系统各地邮局 本刊部申峰 等基于iMX6 的智慧一体机的应用设计 基于 ThreadX 系统的I2S 音频总线驱动设计方案目次1Microcontrolers & EmbeddedSystems邮 发 代 号:2-765订阅:每 期 定 价:1200元 (全年14400元)刊号:ISSN1009 623X CN11 4530 V经营证号:京海工商广0285号陈 渝龙严 义进 吴中海 吴 薇 桑 楠 袁 涛魏编 委 会顾问 (

7、按姓氏笔画排列) 王 越 /副:民/2018年第1期第18卷总第205期(每月1日) 2001年元月创刊 超高频 RFID 的智慧校园安全出应用天地金华设计基于 ESP8266 的无线光功率监测仪设计等封佳勇以太网单片机的酒店客房网络集中方案 RSSI与步长估算的井下装置研究东霍等 MSP430G2553 的红外学习调试方法智能感应车锁的综合安保系统设计等产业技术 现在就实现IEEE8023bt71W PoE 标准ADI公司高级ChristopherGobok市场工物联网:如何做好安全防御?e大中华区销售总监弟 CMOS 技术成就未来消费和工业设备的视觉Jason Whetstone美半导体推

8、出无法克隆的安全IC,时刻保护设计不受 TI又出新品:可实现25种功能的超值微器只需25美分! ams推出三刺激传感器 AS7264N,可精确测量蓝光波长本期责任编辑目次2Microcontrolers & EmbeddedSystems本 刊稿件凡经本刊使用,即视为作者将其纸介质 权、汇编 权、信息网络 权授予本刊及合作传媒。本刊所支付的稿酬已包括上述所有使用方式的稿酬。 本刊 ,不得以或摘编。产 业 信 息各大计算机制造商与云服务提供商均采用 NVIDIAGPU 13儒工业组合 推动中国工业物联网进程 66意法半导体先进无线充电让和平板充电速度更快 94艾半导体新的PCap04智能

9、电容式传感前端实现速度、分辨率及功率优化 94美半导体的开创性图像传感器促成新一代 先进驾驶辅助系统方案 94瑞萨电子超低功耗微器对带LED 和LCD显示屏的电容式触摸按键应用进行优化 94业界首款零漂移、毫微功率放大器,兼具超低功耗和超高精度 95Microchip新型8位单片机缩短CAN 网络关键 系统的响应时间 95Microchip单线串行EEPROM 支持远端识别 95UltraSoC被 Microsemi选中用于其RISC V系列 96SiliconLabs发布满足高速收发器需求的新一代高性能振荡器 96贸泽电子物联网阵容再添新军,与Rigado签订全球分销协议 96全球电子分销商

10、儒推出全新中文962018年第1期第18卷总第205期(每月1日) 2001年元月创刊HMS工业网络IXXATPC接口卡：IXXAT提供各种硬件接口卡，其中USB-to-CAN USB、Bluetooth、Internet/I号转换、t 分别实现供CAN信USB-to-CAN V2 2×CAN (高速/低速)、 LIN：拥有最多两个CAN高速通道，一个CAN低速通道根据V2都可解决。CANblue II ：一款设计合理、灵活多功能的CAN-Bluetooth模块，支持三种操作 模式，桥接模式，ASCII/Binary协议模式，VCI驱动模式，其中桥接模式立一个CAN-Bluetoot

11、h-CAN的桥接或实现多个总线相互连接。CANnet II ：作模式，网关模式和网桥模式。软件和工具CANcheck ：一款电池供电、手持的CAN网络检测工具，助搜索错误。可在网络断开，开启时进行电缆测量和操作测试；可进行布线、终端电阻、缆长度、信号电平、波特率监测、总线负载和错误帧的测量等。canAnalyser ：一款基于CAN网络的强大的多目的的分析工具，用于CAN，CAN F DeviceNet和SAE J1939网络的开发，测试和维护，提供的从简单的网络分析到任意复杂应用的强大分析和北京：上海 CONTENTS January,2018 No.205INDUSTRYFORUM How

12、toChoosetheSuitableMCU PlatforminEmbeddedSystem?PrintEditorialDepartmentTOPICALDISCUSS ResearchonEmbeddedSystem ProgrammingSoftwareArchitecturewithCLanguageZhangZhihui ResearchonDigitalAudioProcessingTechnologyBasedonFPGADSPArchitectureLiShengfei TelecontrolandAutocontrolImplementingofUnmannedAirshi

13、pZhang Xinliang PrivacypreservingDataCollectionSchemeforSmartGriMdaAYMiIpiNnget,wZohrakngJunqiang,ZhangEnyou PhysicalLayerControlSoftwareinSatelliteCommunicationTerminalBLaiseudQoinaoLyiunu,Wxang Xiaolong IPcoreDesignof1553BBusEncodingBasedonFPGAZhang WenboTECHNOLOGYREVIEW HighprecisionIndustryAutom

14、aticMeasurementControlSystem BOausyeadnognLTiM,LSi3n2Y0aDnM,3Z6h8angFeng DesignofFiniteStateMachineinRemoteMeasurementandControlMoLdinuleYonghong,QiuShaofeng CryptographyCardBasedonminiPCIEBuswithNationalEncrWyapntigonYuAjlignogrit,DhumJun,LiYan. RealtimePCM TelemetryTransmissionSystem BasedonFPGAYa

15、nPing Human MotionTrackingTrajectoryBasedonInertialSeMnasoQriang,ChenShaofa,ZhaoJunhao. WirelessNetwork MNEW PRODUCT & TECHofGreenhouseEnvironmentMonitoringSyCshteenmHBuaise,dWuonCSiin4a4n32,LiuZewen SmartHomeVoiceControlSystem BasedonAndroidPhoneXuXiufu,LvXiaonan VGA MultipictureDynamicDisplayS

16、ystem BasedSonheFnPZGhAongjie,WangSuzhen,HuAnfeng. IntelligentAdvertising MachineDesignBasedoni.MX6MengPengtao,Wu Wei DesignofISAudioBusDriverBasedonThreadXSystemLiu Wuyang DesignofSmartCampusSecurityAccessSystem BasedonUHFRFIDLiRuiaAPPLICATIONNOTES Remote WirelessOpticalPowerMonitoring MeterBWasaen

17、dgoXnuEfeSnPg82,Z66houJianhua,Dong Keyu. CentralizedControlSchemeofHotelRoom NetworkBasedonEthernetSingleChip MFicernogcoJmiapyuotenrg LocationDeviceofUndergroundnelBasedoMniaRoSSHIaaonddonSgte,pXSuinzeXEisatoiymuat,iHonuoTYecahotnoiqnuges. InfraredLearningDebugging MethodBasedon MSP430G2553WuLiping

18、,GeZhiming ComprehensiveSecurityControlSystemofIntelligenLtuIYndaunfcetiio,nXiLnogckYulong,MengQingxuan.目次3Microcontrolers & EmbeddedSystems索 引公司名称网 址页码公司名称网址页 码慕尼黑电子展.封面单片机与系统应用目次4下微科技开发封二A1前彩1微科技开发A2市欣瑞达电子目次1右微科技开发封三北京软件技术目次2右单片机与系统应用封底微科技开发目次3右目次 4Microcontrollers & Embedded Systems系统开发中,

19、如何选择适合的 MCU 平台?本刊编辑部牙继续快速增长,这得益于点对点连接的简易性,以及与引言智能等移动设备连接的能力。蓝牙网状网络规范目如今,系统开发往往基于平台模式。MCU 平前还处于早期采用阶段,这种新的网络协议将如何在市场台包括 MCU 及其相关器件(外延器件、配套器件等),集上发挥作用还有待观察。成开发环境(开发板、开发工具、中间件等),以及操作系统SoC物联网的一个重要新趋势是多协议无线的兴等。半导体厂商在推出一款 MCU 新时,一般起,SoC它可以支持在单一上进行多个协议之间的动态切换,如ZigBee和低功耗蓝牙。这种多协议解决方案可应的周边器件、集成开发环境与操作系统来辅助支持

20、。实现物联网应用的高级功能和互操作性,且带来因此,工在选择一款 MCU 平台进行系统片架构的额外复杂性和硬件成本,从而将无线子系统物料开发时,不仅要考虑 MCU自身的性能,还要考虑该(BOM)成本和降低达40%。动态多协议软件允MCU 平台是否能方便地实现代码的移植和软件的兼容,硬件设计是否可以进一步优化,从而节省开发时间、缩短许用户使用智能APP 通过蓝牙直接对 ZigBee网状网络进行部署、更新、和。多协议技术还可以通上市周期。如果 MCU 平台选择得合适,的设计也就了一半。过蓝牙信标扩展基于ZigBee的可连接照明和楼宇自动化系统,更轻松地在室内部署可扩展的、基于位置的服务基随着物联网产

21、业的蓬勃发展,出现的问题也越来越础设施。通过向 ZigBee网状网络添加低功耗蓝牙功能,多:MCU 平台怎样能让开发的更好地做到安全的互开发可以创建更易部署、使用和更新的下一代物联网联互通? 物联网产业存在很多不同的协议标准,如何实现应用。我们相信,这种多协议的能力将是明年增长最快的不同协议标准间的兼容,使的通用性更强? 便携设备趋势之一。为了满足这一市场需求,SiliconLabs提供了对低功耗的需求越来越高,如何通过选择适合的 MCU 平一个无线 Gecko多协议SoC 的组合,支持ZigBee、Thread、台来应对这一?业界声音多协议无线SoC助力物联网应用低功耗蓝牙和私有的无线连接。

22、除了提供广泛的连接选项之外,无线 Gecko平台还开发利用相同的工程专有技术和重用硬件和软件,多种应用来应对不同的部署、更新高级需求。这种多协议方法在开发新时带来了敏捷性和SiliconLabs微器和传感器效率。减少电流消耗仍然是便携式物联网设备市场的主要经理 ØivindLoe在物联网领域内的主流无线技术包括:Wi Fi(802.11)、焦点。超低功率的 MCU 和无线 SoC 现在可以极大地减采用网状网络的 ZigBee 和 Thread (802.15.4),以及低功少运行和深度休眠时的功耗,从而延长联网设备的电耗蓝牙 (LE)。许多私有协议也被广泛应用于工业物联网池续航时间。

23、为了充分发挥MCU 和 SoC 的电流功应用,特别是在Sub GHz频段。每种协议都特定的耗规范,开发必须考虑许多因素。显著提能效率应用需求,但是没有一种协议能够提供通用的、万能的解的方法是,在执行代码以及在或接收无线信号包时减决方案。Wi Fi接入点无处不在,为流和安防摄像少电流的消耗。这些电流应该尽可能低,这将有利于大多头等应用提供高带宽。我们看到在家庭联网市场中,802.数时间都在工作的应用。然而在那些场景中,对许多仅靠15.4平台上的ZigBee和 Thread的出货量稳步增长,尤其很小电池运转的联网设备应用来说,很 重要的是使其是在电源受限、电池供电的应用领域内。虽然现在已有了MCU

24、 尽可能多地处于休眠状态。系统,但越来越多的开发正休眠电流很重要,但是更重要的是 MCU 在休眠状态一个很大的ZigBee在将支持 Thread的设备转移到这些系统中,以便为下完成工作的能力。以 Silicon Labs 的 Gecko MCU 和未来的变化做好准备。ZigBee已经建立了一在被称WirelessGeckoSoC 为例,即使在深度休眠模式下,其绝为dotdot的、丰富的“集群库”或应用层,它可以在 Thread大多数周边功能还能继续工作。这些功能包括多个模拟之上运行,以支持设备之间和网络的互操作性。低功耗蓝外设,如 ADC、运算放大器、DAC、分段 LCD 驱动器、电容1201

25、8 年第1 期敬投稿式触摸传感器、通口、多个定时器等;以及低功耗传感他们的应用中,而几乎无需开销。器接口(LESENSE)等低功耗外设,它能精密地完成选择适合设计的 MCU 非常重要。过去,应用复杂性传感器;还有外设反射系统(PRS),它与功耗之间呈线性关系,但现在,Microchip可提供采用8地将不同的外设交互在一起,并支持它们在深度休眠模式下互位、16 位和32 位单片机的多种超低功耗解决方案。动。为了使低功耗平台的效益最大化,关键是使其能够应这使客户能够选择合适的 MCU 来应对应用复杂性,同时对广泛的应用场景,从 CPU 和射频部分经常工作的仍然保持较低的功耗。也许应用只需将一个8

26、位或16 位空比型应用,到其大部分时间都处于休眠模式、但同时仍单片机连接到互联网。然在监测其环境的休眠型应用。MCU采用灵活安全的解决方案是物联网发的重中之重为了增强这些低功耗设计的安全性,一种选择是使用开,此提供基于硬件的ATECC608A 等配套钥,可确保、运行的固件、支持的配件及连接的网络节点遭到克隆、或篡改。MicroMicrochipTechnologyInc.计算机部市场营chip提供业内极其丰富的验证器件,这些器件采用基于硬销经理Jeannete Wilson件的根和加密对策,即使是最强大的也能轻松应对。要获得更高的单片机性能,请考虑使用带集成加单片机(MCU)为客户提供充分的灵

27、活性,可通过软件算法、密钥以及数据的加密/提高其平的单片机或微处理器。由于安全算法在硬台的安全性。在最基本的层面上,MCU 可以使用软件算密硬件件上的执行速度是固件的5 到20 倍,因此所需的处理能法来执行对称加密,从而实现安全通信。随着用户变得越来越复杂,并且希望使其连接的系统更安全,他们可以使力更少,系统功耗也更低。编辑视角用 Microchip 的 CEC1702 或 SAM D51/E54 等MCU,这、用些 MCU 现已包括用于公钥加密的非对称硬件,在选择 MCU 平台做可以看到工开发时于认证和反克隆的算法以及用于加密和数据的椭圆曲线。集成到 MCU 中的硬件加密有几类问题要特别注意

28、: 物联网互联互通时的安全的运行速度远快于软件中运行的算法,有助于减小总体代码长度。性; 物联网行业有很多不同的标准,如何能做到标准兼除了对系统进行验证外,确保 MCU 仅执行代码,并容、协议共通,是设计师要关注的重点; 还需要从技术角。这通过硬件验证的度更深入地了解不同的标准,才能把一些深入的问题提供安全固件更新的机制启动过程完成,以确保系统只能使用来自不可变源的代码解决掉,对工的专业知识要求比较高; 是低功耗,现启动。在 MCU 中的不可写器中,不可变源通常是非对功耗有着极高的要求。上边提到的都是这4个主题打造的,目的是方在越来越多的公司的平台和的。()(MCUSSLTLS从运行在上的接字

29、层和传便工程设计。输层安全)等软件解决方案到集成有高级硬件加密功能的的特点,打造嵌入各大半导体厂商都在根据MCU 和 MPU,Microchip 可为客户提供灵活、可 扩展的式开发平台,包括硬件、软件以及设备,从而更好地加MCU 解决方案,从而实现安全连接并避免中间人、拒绝服速物联网落地,以及后续的更新换代工作。比如,TI。Microchip务和后门提供了途径的解决方案还为安全固件更新公司在2017 年发布了 SimpleLink 平台,它集成了 TI现,可保护系统免受软件或器损坏的有的,包括:MSP432 MCU,主要用作主机;不同影响。无线 SoC,包 括蓝牙 SoC,MCU CC2640

30、,支 持 2.4互操作性不是物联网行业的新问题。目前,计算机、GHz、双频段的 CC1350 以及 Sub1GHz的 CC1310 MCU,智能和“物体”使用不同的机制连接到互联网。这就CC3220。这样打造平台,有线连接、还有 WiFi的SoC是采用灵活的安全解决方案来满足这种不断变化的趋势无线连接、云端全部可以互联互通。的主要之一。与各种各样的物联网标准类未来的趋势是,似,安全解决方案也不是一成不变的。重要的是,能够创开发平台不仅能够充分地进行有线和无线的融合,还能够集成以太网功能进行网络连接,可以作为传感的枢纽,连接到云端去传输数据,更可为提供低功耗设计选项。工们在设计时的可选功。有不建

31、一个可以安全认证并受到保护的唯一同的方法来实现这种信任,并且可以根据特定系统所需的安全级别增加额外的措施。本质上,开发可以使用我们的可扩展、模块化解能越来越多,适合的功倍。开发平台定能让设计事半决方案,帮助其将 Microchip的硬件和开发系统接入2Microcontrolers & EmbeddedSystems2018 年第1 期C语言系统编程软件设计架构研究(北京信息职业技术学院,北京0005)摘要:C语言系统开发,阐述了系统软件的编程思路,给出了基于分层设计的功能模块划分,明确了软件开发过程中的项目组织、程序框架设计、模块重用设计等实现方法,用来解决C 语言灵活性和应用开发工

32、程化之间的,为利用C语言进行系统开发提供参考解决方案,有利于提高系统;软件设计;程序框架文献标识码:A应用软件开发的重用性、拓展性和可靠性。:C 语言号:TP31ResearchonEmbeddedSystemProgrammingSoftwareArchitecturewithCLanguageZhangZhihui(Bej gIformato Tech ologyCollege,Bej g 0005,Ch a)Abstract:Basedo theembeddedsystemdevelopmetwthClagage,oemethod sdescrbed thspaper.Thef cto

33、modledv-so basedo layereddesg sgve .Theprojectorga zato ,applcato frameworkdesg ,modleresedesg arealsodscssed,whchare sedtosolvethecotradcto betwee theClagagelagageactvtyadapplcato developmet.Itprovdesa fedref-erecesolto forthedevelopmetofembeddedsystem s gClagage,whch shelpflto mprovetheresablty,ex

34、pasbltyad relabltyofembeddedapplcato softwaredevelopmet.Keywords:Clagage;embeddedsystem;softwaredesg ;programarchtectre更好地将开发需求转变成软件模块划分,进而转变成能够 用代码实现的程序功能3 。在实际系统开发中,不是说一引言软件开发使用最多的语言1 ,主要是C语言是定要用 C+或Java等面向对象语言才能进行面向对象程序设计,用 C语言也一样可以实现程序模块的封装、继由于C语言兼具高低级语言的特性,简 洁高效、灵 活方承等特性,关键是如何体现模块划分的“聚、低耦合”便,支持

35、对硬件的直接操作,但其灵活性也往往会带来复杂的代码管理和维护问题。不同于一般形式的软件编程,系统编程建立在特定的硬件平台上,面向的是一种的计算机系统 ,既有对硬件操作的复杂性,也有应用层次上的通用性。因此,在软件开发过程中,采用良好 的软件框架和设计方法,对项目进行工程化管理,能够更好地指导软件开发的层次划分和功能模块设计。既能提高软件系统的开发、执行和维护效率,又有利于提高程序代码的重用性、拓展性和可靠性。本文在当前流行的软件工程思想基础上,将面向对象设计技术、分层技术应用到特点,提高代码的重用性和拓展性。随着软件系统的规模和复杂度日益增长,如何更好地进行模块划分,开发出可正确工作的复杂软件

36、,成问题。设计的主要1.1自顶向下与自底向上在进行模块化的过程中,通常采用分层技术对应用需求问题进行梳理,抽象出不同层次的模块结构,界定各层次之间的依赖关系,最终将应用需求转变为软件设计。一个方向是自顶向下,从抽象到具体,从最顶层的程序或者系统编程中,探讨在 C语言逻辑整体描述规范出发向下到具体的操作模块,这是目前C语言系统开发中的系统设计思路、分层实际、程序架构以及模块重用等问题。系统应用层开发常用的方法。比如,液晶屏幕显示,可以细化到对点阵的一些操作,如“点亮一个点”、“点灭一个点”等。另一个方向是自底向上,从具体到抽1系统设计思路无论是面向过程思想,还是面向对象思想,都是为了象,从某个应

37、用对象的操作出发分析常用的操作方法,这是在硬件驱动开发中常常采用的方法。比如,设计液晶屏32018 年第1 期敬投稿幕的驱动,可以分析设计出一些操作原语,如“置一个点位如,显示层不应对温度数据进行处理或修改,避免影响整亮”、“置一个点位灭”等,供上层开发调用。个处理层的逻辑实现);三是每层内部按照任务分解、功能系统设计过程中,可以将两种方法结合使优化、重用程度进行模块划分,尽量实现软件功能的在用,硬件的操作采用自底向上,尽可能抽象出所有的聚、低耦合。理论上,功能分解得越简单,实现起来越容元操作,应对不同上层应用的重用要求;在逻辑应用上,则易,重复使用频次就会越高,但目标过度细化会使设计管理、功

38、能调度的复杂度迅速上升,所以一般划分到概念上采用自顶向下,对应用逻辑表达进行抽象规范,尽量使得模块划分便于开发实现、重用和维护。能够完 成 一 项 功 能、与 其 他 功 能 相 关 性 合 适 的程度 。1.2最优模块化2.2功能模块是实现某一特定功能的最小代码集。分层设计方法软件模块实现的功能应该简单明了,方便理解和应用,而按照自顶向下、自底向上和最优模块化的系统设计思且对外依赖关系越少越好,能够更好地组织程序开发、集路,应用与硬件结合紧密、属于系统、软硬成和重用。在操作模块的设计过程中,应该遵循两个原层次比较明显等特点,对系统逻辑架构进行详细设计,梳则:一是紧凑性,封装良好的模块决不互相

39、内部信息,理明确软件功能模块划分。也不去调用其他模块的操作实现,而是通过函数接口来相首先,采取自顶向下的方法对系统应用需求进互通信;二是正交性,任何模块的功能点应当是唯一的、无行梳理,抽象出不同的逻辑功能要求,明确概念层次,再转歧义的,在系统中以确定无疑的方式存在。在纯正交的模化成软件层次。这是一个逐步理解需求、转化成开发需求块设计中,每一个操作行动只限于该项功能,系统的每一的过程。比如,开发电子罗盘,需要传感器的 x、y、z属性只有一条途径改变,不影响其他功能,这有助于将复轴数据,转换成方位数据,在液晶屏上显示输出,就分别涉杂的设计紧凑化。比如,显示器功能设计的正交性,在调及到界面显示、数

40、据处理、硬 件、硬 件驱动等逻辑节明暗时影响到饱和度,色彩平衡的也彼此独层次。其次是采取自底向上的方法对涉及到的硬件功能进立,否则将会对显示方式的调整带来很大的麻烦。对于有些太复杂的问题域,可能无法实现模块完全的紧凑设计,行抽象,应尽可能细化出应用开发需要的硬件操作原语。但要尽可能地保持模块封装的安全可靠。系统而言,大量的开发工作是通过软件驱动底对于层硬件实现相应的功能,对硬件功能的封装既有利于2系统开发的分层架构分层技术是应付软件日益复杂、功能不断拓展的重要降低当前系统开发的复杂度,又便于实现硬件的无关性,码的复用性。比如传感器数据的,可以区提高。通过采用分层技术,很多复杂的问题得以分割、简

41、分为硬件驱动层和功能拓展层,分别用来实现硬件的无关化,转化成具体的应用功能实现,衍生出多层结构以及中性和器件的无关性。间件技术等,在软件开发活动中的作用日益凸显。随着嵌再次,采用自顶向下和自底向上相结合的方法,逐层应用复杂程度不断提高,采用分层技术对检验相邻层次间的信息交互和调用关系,确保每一个上层入系统进行合理设计,成为提高软件开发效率、执行效率和的调用都能得到满足。维护效率的关键。最后,对每一层的功能进行合并整合,优化功能模块设计,努力实现最优模块化。在实际系统开发中,最优模2.1分层原则码重用的优化选择过程。分层的目的是更好地对开发需求进行分解,合理区分块化的过程也是对现有软件功能层次,

42、将软件划分为不同概念层次、不同功能的2.3分层技术的应用软件模块,确定不同模块之间的关系,从而实现复杂的软系统进行分层设计,有利于理清层次结通过对件系统功能。构、优化功能模块组织,使得系统设计过程敏捷灵活、在软件逻辑架构的分层设计上,一般遵循以下三个方功能可扩展性强。常见的功能模块划分是中心处理面的原则:一是层次划分兼顾功能颗粒度和重用可能性,器/器来设计系统逻辑架构,采用面向过程的设计思每层解决不同的问题,下层要能够为上层应用提供支撑,路,区分为输入/输出、应用调度、设备驱动、网络通信等功比如环境温度监测功能,可以从概念上划分为能模块。这样的划分方式能够充分利用系统的处理能力,层、处理层、显

43、示层等,层层递进实现;二是层与层之间的进行精细化的空间管理,但也带来应用逻辑交叉重相关性尽量小,确保某一层的软件设计出现问题,只会影复、与硬件依赖关系强等缺点,很难进行功能拓展,代码重响到该层次的上下结构,影响到软件系统的整体(比用性也较差。采用本文描述的设计思路和分层设计方法,4Microcontrolers & EmbeddedSystems2018 年第1 期系统进行面向对象、去中心化设计,可以将系统功能模块,下层功能模块尽量避免交叉调用或越级调用。对逻辑架构区分为以下4个层次4 :3.2面向对象设计应用管理层。主要实现界面交互、业务逻辑调度在实际编程过程中,可以通过灵活运用 C

44、 语言的结等功能。构类型和函数指针,实现类似面向对象的继承、封装、多态。、算法协议层主要实现模型算法协议文件等重要特性,从而提高编程的效率和代码复用。管理、数据库功能,如位置转换计算、罗盘指针方位(1)继承计算等。通过结构嵌套可以实现对象属性的继承。下面为罗。,功能拓展层主要实现器件的无关性提供各种盘对象参数继承的简化示例:器件的通用性处理、接口等功能,如 LCD 的线、圆、矩typedefstrct_compassbase/罗盘基类形处理,传感器数据转换等功能。trad s;/罗盘半径/罗盘中心硬件驱动层。主要实现硬件的无关性,提供硬件tceterx,cetery;的操作原语功能,如 LCD

45、 的、写点、写字节、传感器数CompassBase;据等功能。typedefstrct_compass上述分层设计方案,将同类或相似技术实现的功能进strct_compassbase;thadle;/指针位置行聚合,减少业务应用、模型算法和硬件操作之间的耦合Compass;性,避免功能在分析设计中的交叉,整个应用程序的(2)封装结构变得更加清晰和灵活,使得一个成模型算法能够利用函数指针将数据和函数进行绑定,支持多个应用逻辑,一个成软件功能模块能够适应不可以实现对象属性和对象实现的封装。下面为罗盘基类封装的简化示例:同的硬件环境,提高了软件功能模块的开发效率和可重strct_compassbas

46、e;用性。typedefvod (*drawcompass)(strct_compassbase* pCom-Base);3基于C语言的系统软件设计typedefstrct_compassbase/罗盘基类/罗盘半径软件编程实现与采用的编程语言紧密相关,基于 Ctrad s;系统开发必须遵循C 语言的编程原则。灵语言的tceterx,cetery;/罗盘中心活运用C语言的编程模式,能够提高项目开发效率和代drawcompasspDrawcompass;码编写质量,也便于对代码进行维护。CompassBase;3.1(3)多态代码管理上述的示例中已经隐含了多态,在调用showgrade的、代码可

47、阅C语言的灵活性往往会导致文件组织实现时并不用考虑该函数的具体数据处理方式,可以有多读性下降等问题。虽然标准的C 语言开发工具并不提供种实现方法。软件框架管理,但根据本文提供的系统逻辑架构设计,可以建立的工程文件管理原则,提高代码文件的组织管3.3模块重用设计理和协同开发能力。C语言代码重用一般通过函数模块来实现,包括一是文件目录管理。按照分层原则组织文件目录,件和函数实现文件,也就是.h和对应的.c文件。函数定义主程序文件、全局变量件放在根目录,其他文件按照应可以通过两种方式实现:一是宏定义,如#definemaxi(a,用管理层、算法协议层、功能拓展层、硬件驱动层分别存放b)(a>b

48、? a:b),而且宏是与类型无关的,带来额外在 AppFunc、MFunc、HardExt、HardOpt文件夹,所有的开销,但有些任务是无法通过宏来实现的;二是函数,函文件命名遵循统的规范。如果有第的通用函数库,数是一段可以重复使用的代码,用来地完成某个功能,可以建立 ComFunc文件夹来存放。这样在开发过程中,可以接收用户传递的数据,也可以将计算结果通过函数值可以充分利用分层模型的优势,各层功能的开发可以返回或通过地址参数返回。下面是分层设计逻辑框架下的在不同的文件夹内进行并行工作,实现工程化管理。函数调用示例,也可采用相同的调用实现不同项目代码的。复用,对于罗盘中心位置、显示区域等变量

49、则采用了面向对二是功能模块管理为了实现模块化设计的聚,象设计方法进行封装,在此仅简单描述函数的调用关系。性应少用或不用全局变量尽量通过函数参数来传递数据。同一类的业务应用功能、同一硬件的操作功能尽量放本应用案例是利用角速度传感器制作一个电子罗盘,在同一文件内实现。上层功能模块的开发可以调用下层在 LCD 显示屏上实时显示当前方位,可以复用1052018 年第1 期敬投稿基于FPGA+DSP架构的数字音频处理技术研究李声飞(中国电子科技,成都0000)公司第十摘要:为了解决航空机载环境下飞行员通话强噪声问题,提出了一种基于 FPGA+DSP 架构的数字话音处理系统。系统由模拟部分和数字部分组成,

50、模拟部分完成话音信号的匹配、滤波、放大和 AD/DA 转换;数字部分设计了一种音频处音信号进行活动检测、噪声抑制和话音增强等处理。试验结果表明,该系统能够有效抑制通话噪声、增强话理算法音信号,提高了飞行员通话的可懂度和舒适度。:数字音频;航空机载;音频处理算法;噪声抑制号:TN911.72文献标识码:AResearchonDigitalAudioProcessingTechnologyBasedonFPGA+DSPArchitectureLiShengfei(The 0thResearchIsttteofCh aElectro cTech ologyGro pCorporato ,Chegd0

51、000,Ch a)Abstract:I ordertosolvetheproblemoftheplotscallstro g ose derarboreevro met,adgtaladoprocess gsystem spro-posed,whch sbasedo FPGA DSParchtectre.Thesystemcosstsofaalogpartaddgtalpart.Thevocesgalmatch g,flte-r g,amplfcato adAD/DAcoverso areprovdedbytheaalogpart.A adoprocess galgorthm sdesgeddgtalpart,whchachevesdgtalvocesgalactvtydetecto ,osesppresso advocee hacemetadotherprocess g.Theexpermetre-sltsshowthatthesystemca effectvelysppresscall g ose,e hacevocesgal,ad mprovethe tellgbltyadcomfortofthe plotscall g.Keywords:dgtalado;arbore;adoprocess galgorthm;o