建立单片机应用平台

建设单片机应用平台实施平台开发战略V0.5单片机与嵌入式系统应用杂志主编何立民教授
一　单片机产品平台开发概述
二　什么是产品的软硬件平台
三　应用平台的建设方法
四　应用平台建设中的SSN设计
五　应用平台的使用维护与更新
六　基于平台方式产品开发的技术管理
一单片机产品平台开发概述
目前单片机应用系统开始进入软硬件平台方式的社会化大生产以往我国的自然经
济模式下的个体方式已不能适应时代要求
一　平台方式是产品开发的唯一正确模式
1　什么是平台开发模式
在一个设计集团中实行严格的标准化系列化规范化设计并将某一类产品领域的
基本硬件结构及基本软件形成产品的统一机芯即基础平台并将基础平台相关的周边扩
展电路及应用软件进行优化筛选形成基础平台的平台库资源在开发新产品时利用基
础平台并选择平台库中的相关资源进行
2　平台模式不是新概念
许多单片机产品开发技术人员在开发多个系列产品时都遵循兼容性设计方法不断
优选出通用电路单元和模块化软件在开发新产品时大部分硬件软件都是在原有的基础
上进行的高明的技术人员则将基础的优选的软硬件资料进行标准化系列化规范化
整理后形成新品开发的基础这就是应用平台的雏形
3　平台方式是集团产业产品开发的唯一模式
我国单片机行业中风行随意性的个体的自然经济的落后方式即使是有较多产品开发
人员的公司在单片机产品开发中仍在实施板凳模式的产品开发方法大量低水平的重
复劳动形成顽症采用平台开发模式施行阶梯模式从根本上解决了板凳模式的弊
端因此平台方式是现代电子产品在现社会化大生产方式下产品开发唯一的正确模式
二　平台是现代知识经济的产物
平台方式是先进的社会化生产方式在知识经济下已形成了一个重要的产业形式目
前许多重要的电子产品领域已分化成软硬件平台的知识产业和电子产品的整机产业1　平台是知识集成的产物
软硬件平台将产品软硬件开发所必须的资源最大限度地集合在平台中为整机业提
供了最傻瓜的应用界面形成了电子产业中的知识产业与傻瓜产业的分工例如DVD产
业中Intel公司提供给你DVD软硬件平台保你一个月做出完善的DVD产品
2　平台走上产业化商品形式
平台集合了群体技术人员大量的智能劳动把许多产品开发中的基础软硬件工作解决
在平台之中平台严密的标准规范化设计保证有较好的可靠性与简单的使用界面形成了
供产品开发商使用的商品
三　平台开发模式中的观念转变
在许多有技术实力的电子产品开发中并不需要购买商品平台但必须构筑企业的产品
应用平台实施平台开发模式并转变产品开发观念
1从个体产品开发模式转变到平台建设基础上的产品开发思路在这种方式下个人的
技术能力主要表现在平台建设以及使用软硬件平台迅速完成产品开发的能力上
2从个人英雄主义转变到团队英雄主义上企业的技术先进表现在有先进的软硬件平
台以及在先进的平台上迅速开发出新产品所有个人的技术贡献完全融化在平台中
即使具体的产品开发人员也只是在集体技术成果平台上前进了一步人人为平台平台为人人
3从个人权威转为平台权威企业中的所有新来的技术人员必须融入平台接收平台培
训并在平台的高起点上起步
四实行平台开发战略的优势
1技术员工迅速成长通过平台培训能迅速掌握产品开发技术
2彻底根除产品开发中大量低水平重复工作
3平台的知识集成减少了对企业个别员工的依附性员工的正常流动不会影响企业的技术实力
4平台最大限度的产品包容性大大缩短了产品开发周期
5平台的可靠性积累保证基于平台开发的产品具有良好的可靠性
6平台的标准化系列化规范化设计极大地有利于产品的生产维修与更新
二什么是单片机产品的软硬件平台
一平台是系列产品的基础资源集合
1N个系列产品有相似的应用软件和硬件这些软硬件进行优选及优化形成了该系列
产品的应用平台
2N个系列产品有相似的开发环境这些开发环境如开发装置编辑汇编工具语言
开发工具RTOS等构成了系列产品的开发平台
3构成系列核心的硬件体系结构和实时多任务操作系统或规范的操作系统结构形成
了新产品研发的产品基础平台
4基于单片机资源所制定的标准化系列化软硬件电路单元及函数子程序构成了平台
库资源库电路单元库函数或子程序库
二SSN设计是平台建设的基础
1没有SSN设计就无法形成平台的集合基础平台有最严格规范化的设计无论平台的建设和更新维护都要遵循SSN设计方法
2平台设计方法本身就是典型的SSN设计在设计新产品时要给出基础平台上的标准电路组合要规定创新电路的软硬件规范设计要求
3平台的建设更新维护要严格遵循SSN的设计原则与方法建立平台软硬件模块标准平台软硬件资源除性能优选外就是完善其标准系列与规范
4所有软硬件资源形成技术成果时首先要实现标准化规范化设计才能形成集体共
享性资源例如虚拟I2C总线软件包虚拟UART方式软件包
三平台是现代电子产品的先进研制方式
1基于平台的产品研发可形成集团智力优势
2平台保证了产品系统的基本可靠性
3平台建设和产品研发对平台的维护更新可迅速优化基础应用平台和平台库在产
品研发的同时不断地提高软硬件应用平台水平
四平台是通向ASIC解决的捷径
1现代电子系统的ASIC解决是产品系统的重要方向
2基于软硬件平台设计的产品具有可靠的软硬件基础这是ASIC解决的重要技术前提
3基于软硬件平台设计的产品系列具有较好的兼容性易形成规模效益
二应用平台的建设方法
一要确定平台类型与应用领域
1软硬件平台的范围划定要保证软硬件平台的针对性减少硬件资源浪费必须从
单片机类型和产品类型出发建设平台
2单片机厂家平台
这是半导体厂家推出新型单片机为开拓市场必须提供的软硬件平台如
1单片机功能及资源的演示系统
2单片机的开发环境
3单片机典型应用的参考设计
4新技术新功能的支持技术如ISP ICP的下载软件VP的软件包I2C总线的状
态处理模块FFU多域固体更新应用示例等
3用户的应用平台
这是用户选择好单片机以后为研制一系列产品而建设的软硬件平台如智能仪表
PDA伺服控制等应用平台应对该产品领域中的基本软硬件技术进行彻底研究建立产
品系列的软硬件基础平台
二单片机厂家平台建设
厂家平台建设本应由半导体厂家进行目前则主要由一级代理商带头厂家配合进行
厂家平台是单片机销售的重要环节由代理商的技术部门精心组织不能以产品研发方式代
替
1全面精细地研究单片机的结构原理创新设计市场意图写出单片机的应用指导
书
2编制制作能展示单片机全面功能的演示系统
3给出本单片机典型应用的一些参考设计以模块应用软件及应用说明书形式提供4对专项技术难点热点给出软硬件示范
5开发环境应用指导
6手册与应用指南
根据上述内容编制厂家平台目录设计软硬件文档实物套装使单片机用户有十分
形象与完整的平台概念买单片机提供平台在平台上起飞有了厂家平台用户就可立即
开展产品研发工作
三用户应用平台建设
在选择好单片机和产品应用领域后在开发具体型号产品前应建设起用户应用平台
在大量产品开发时必须采取基于软硬件平台的产品研制方法用户应用平台建设包括基础
平台设计外围扩展规划软硬件平台库建设与平台文档及应用规范建设
1　基础平台设计
基础平台是系列化产品的统一机芯基础平台设计的前提是产品系列的综合规划在
没明确的产品系列时则以单片机最小系统为基础完成基本系统设计与资源规划基础平台
设计内容为
1单片机系列兼容性设计
2单片机最小系统电路设计
3单片机资源的优先级应用分配规划
4单片机外围扩展的总线配置
5建立基础平台文档及应用规范
2　外围扩展规划
根据产品系列要求的系统扩展与系统配置要求制定外围扩展的典型系列电路这些典
型电路应具有典型性通用性和系列性因为作为基础平台虽然起统一机芯作用但
在不同产品中会有不同的外围电路需求例如在某个智能仪器的80C51基础应用平台中设置了自适应等精度数字脉冲频率测量接口及虚拟I2C总线接口
3　软硬件平台库建设
软硬件平台库是以电路单元和软件子程序或库函数的文档形式存在的
所有基础平台外围扩展的单元电路及相应的配套软件或典型子程序都应形成平台库文
件
4　平台文档及应用规范建设
平台文档及应用规范是单片机产品技术开发中的技术传递语言新产品研发时要用基础平台及平台库组合成新品研发的应用平台新品研发完成后技术成果必须以平台文档及应
用规范的形式确认
应用平台建设中的SSN设计
四应用平台建设中的
SSN设计是应用平台建设的基础标准化设计是兼容性的基础系列化是通用性的基础而规范化设计则是要确定标准化设计系列化设计的指令性地位
一　标准化设计Standardzation
1标准的电路连接例如16键64键行列式键盘的行线序列线序键号器件序号2标准文件命名方法任务名子程序名中断服务程序名符号地址名等
3单片机外部扩展电路标准化并行扩展方式串行扩展方式
只要有两个以上的相同应用就存在标准化问题
标准化是兼容性应用基础
二系列化设计Seriation
1简化繁杂的应用状态例如将所有的键盘应用用8个独立式键4 4 16键88 64
键标准键盘电路替代形成8.16.64键键盘系列
2针对不同的应用规划出优选的软硬件结构例如智能仪表中针对不同的精度要
求规划出低中高超高精度的优选数据采集模块电路
3在产品的系列化设计中则要考虑产品的复盖面分割设计单片机应用系统的柔性特性要求产品设计时要考虑柔性的系列扩展能力具有迅速推出系列产品的能力例如设
计热流量计时同时考虑到热水计和流量计的兼容性设计
系列化是对连续繁杂应用状态的标称准化设计而在标准化设计时又要考虑能满足多种兼容性要求
三规范化设计Normaliza t ion
规范化设计是标准化系列化设计的指令性文件设计
1电路标准化规范制定具体的电路连接规范例如键盘电路行线列线选择键号与行列线关系行列线的画法和称呼
实现电路标准规范人们能用简练的语言来描述一个标准电路
2电路的扩展规范在标准电路不能直接满足应用要求时制定出增删性设计原则例如执行8.16.64键标准电路时给出使用12键32键键盘设计的规范3虚拟外围扩展时应遵循归一化设计原则形成归一化的操作指令以规范化的指令操作满足不同的外围扩展要求
4技术文档的规范化设计
软件标号文件名管理标准色彩版本号
应用平台的使用维护与更新
五应用平台的使用
在平台方式的应用产品开发中要保证应用平台的权威应用平台的动态性和应用平台
更新中的独立预研
一新品研发中要保证平台的权威性
1新品必须使用基础平台作为产品的最小系统
2新品所需要的外围扩展电路及应用程序必须从平台库中选取
3新产品研制过程必须遵循平台的规范化管理要求
二　重视应用平台的动态维护与更新
随着器件技术发展以及平台的反复应用要不断完善与扩展应用平台
1每一个新品研发结束时都要对使用的平台软硬件进行评估进行确认或提出修改意
见并进行可靠性登录对修改意见进行测试及评估
2确立新品研发产品成果与技术成果并重政策技术成果体现在对应用平台完善及更新
的贡献率
三平台更新中要保持预研的独立性
1新品研制中无法从平台获取的新技术新器件应纳入平台更新规划中并列为该产品
必须完成的预研项目进行彻底研究不得以产品开发代替技术预研
2随着新器件新技术的发展应用平台主管工程师及时提出平台更新的独立预研项目
四建立平台使用维护与更新管理规范
一个优秀的运行中的平台必须有优秀的技术管理这些技术管理内容主要有
1技术文档的版本管理
2平台库的更新补充与删除
3技术成果平台转化中的考核测评与登录
4平台软硬件资源保护
基于平台方式产品开发的技术管理
六基于平台方式产品开发的技术管理
采用平台方式进行产品开发时平台的技术管理至关重要是平台模式的成败关键一　建立总工程师技术责任制
总工程师要抓总总就是平台而不是单个产品总工程的技术责任在
1平台建设的总体规划
2SSN设计的规则制定
3平台的建设维护与更新升级
4平台更新的预研项目拟定及考核
5产品研制的平台组合技术成果任务下达回收与平台回馈
6平台技术文档管理规章的制定运行与监督
二平台建设的总体规划
在没有厂家提供的半导体厂家平台时应将厂家平台有关内容纳入应用平台
1建立厂家平台目录最大限度从半导体厂家索取单片机相关资料手册应用指南
厂家设计规范参考设计以减少产品设计中单片机资源应用的盲目性
2建立产品研发的应用平台目录并以图解方式列出相应关系并规定好软硬件的文
件名称
3平台建设任务的合理分解制定平台建设任务书
4制定平台测评验收方法
三平台的维护更新与升级
平台维护更新升级来源于产品的研发和独立预研课题
1产品的软硬件基础来源于平台产品的创新成果要回馈平台总工程师要保证产品设
计中最大的平台供给和最大的平台回馈
2产品研发中建立技术成果档案产品研发中要以技术成果论英雄产品中除了技术成
果其余只是工作量而进入平台的技术成果才是真正的技术成果
3对新器件新技术拟定独立的预研计划实行彻底研究彻底研究应包括全面收集该
器件的厂家资料和进行全面的实验尽可能实现归一化的应用环境例如DS1800的独立预研除了要研究其使用方法软硬件接口外还要完成为单总线的探索建立
单总线的归一化操作指令与通用软件包以满足其它单总线器件的应用
四制定平台技术文档管理细则并监督实施
技术文档的平台的载体技术文档管理方法是否先进是否严格是平台健康与生命所在
1平台技术文档文本的根本形式是文字文本包括图形只有最终实现文字文本才能形成平台技术文档
2平台技术文档必须有全面注释包括原理说明应用指南资源占用入口条件出
口状态等所有技术交流内容都必须以文字说明全面注释应以无障碍移植为考核标
准
3由总工程师制定平台文件的命名管理版本管理与色彩管理规则实施严格的命名
版本色彩管理方法
1文件命名管理每个平台软件硬件模块都有唯一的文件名便于实施按文件名的
平台调度管理包括分地区的远程调度
2文件版本管理文件版本标志该文件的可靠程度便于平台文件的动态维护管理
文件版本管理要形成版本台阶例如V0.5不含V0.5以下为自己探索试验版本
无法提供他人使用V0.5~ V0.9不含V0.9可供他人参考但不保证准确可靠V0.9以上可进入平台作为试用文件在有限的试验条件下保证准确可靠V1.0可作为平台正式文件平台正式文件经产品正式使用后无重大修改只进行小数点后版本
升级重大修改时可进行整数升级
3文件色彩管理文件色彩管理用于技术文档的安全保密管理要求按技术密级给
技术文档以颜色标记如
红皮文件技术文档的最详尽描述是企业的核心技术文件及资料不得复印不得携
出室外指定阅读范围
黄皮文件一般技术文档有完整的应用指南不得复印不得带回家中
绿皮文件一般技术资料正在研制中的技术资料
进入色彩管理的文件都属公司技术资料不向外部提供
4文档成果登记
平台文档是公司最重要的技术成果是公司的集体财富由公司有关成员集体创造对这些成果应进行详尽的登录是公司奖励的最重要依据。