Формализация проектирования МК-систем и устройств

 

1.1.1. Блочно-иерархический подход

 

При проектировании микроконтроллерных устройств (МКУ) или систем (МКС) можно использовать блочно-иерархический подход, при котором представления о проектируемых МКУ или МКС расчленяются на иерархические уровни [1]. На высшем уровне используется наименее детализованное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности рассмотрения возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками. Такой подход позволяет на каждом уровне формулировать и решать задачи приемлемой сложности, поддающиеся уяснению и пониманию человеком и решению с помощью имеющихся средств проектирования. Преимущества такого подхода состоят в том, что сложная задача большой размерности разбивается на последовательно решаемые группы задач малой размерности, причем внутри групп разные задачи могут решаться параллельно. Так общая задача (ОЗ) для МКУ или МКС может быть разбита на ряд глобальных задач, (ГЗ) располагаемых на следующем (за общей задачей) уровне иерархии (рис.1.1) таких, например, как:

- организация взаимодействия микроконтроллера (МК) с объектом управления (ввод-вывод данных);

- обработка данных;

- организация связи с оператором (задание режимов работы, отображение результатов и т.п.);

- организация связи между отдельными МК в МКУ или МКС;

- организация связи с ЭВМ более высокого уровня чем МКУ.

Каждую глобальную задачу можно разбить на ряд задач малой размерности (ЗМР), которые решаются на следующем уровне иерархии. В свою очередь любую задачу малой размерности можно разбить на ряд простейших задач (ПЗ), решаемых на самом низком уровне иерархии. Таким образом, горизонтальные иерархические уровни проектирования представляют собой уровни описания объектов, различающихся степенью подробности отображения свойств объекта. На всех горизонтальных уровнях есть группы задач, связанных с проектированием схем, программ, конструкций и технологий. Эти группы задач называютсяаспектами или вертикальными уровнями проектирования. Различают такие аспекты, как: функциональный, алгоритмический (программный), конструкторский и технологический (табл.1.1).

 

 

– 1 уровень

 

 

– 2 уровень

 

– 3 уровень

 

 

 

– 4 уровень

 

Рис.1.1. Уровни иерархии при блочно-иерархическом подходе

 

В функциональном и алгоритмическом аспектах можно выделить следующие уровни проектирования:

- постановка задачи;

- системный и архитектурный;

- функционально-логический и программный;

- схемотехнический и микропрограммный.

Исходной информацией для системного и архитектурного уровней проектирования МКУ и МКС являются: законы их функционирования, заданные в виде аналитических соотношений преобразования входной информации; набор схем алгоритмов выполнения основных функций МКУ и МКС, реализуемых аппаратным и программным путем; критерии опти-мальности и набор ограничений на параметры разрабатываемых МКУ и МКС.

Рассмотрим основные задачи, решаемые в функциональном и алгоритмическом аспектах на различных уровнях проектирования МКУ и МКС.

Основными задачами системного и архитектурного уровней являются:

- определение принципов организации МКУ и МКС;

- разработка структурной схемы, то есть определение состава устройств и способов их взаимодействия в процессе функционирования;

- выбор однокристальных микроконтроллеров (ОМК) и других аппаратных средств;

- уточнение функций реализуемых МКУ и МКС, а также разделение на функции, реализуемые аппаратным и программным путями;

- разработка детальных блок-схем алгоритмов программ и определение форматов данных;

- определение требований к параметрам устройств и формирование технических заданий (ТЗ) на разработку отдельных блоков МКУ и МКС.

 

 

Таблица 1.1.