嵌入式系统设计中UML的应用论文

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篇1：嵌入式系统设计中UML的应用论文

嵌入式系统设计中UML的应用论文

摘要：随着计算机技术的发展，嵌入式系统被广泛应用到社会生产中。嵌入式计算机系统与普通的个人计算机系统存在很大区别，它具有节约成本、可靠性高等优势，主要被用于工厂生产设备、大型器件等的控制与监视。而随着人类社会对生产的要求越来越高，因此，需要开发一个更加高效的嵌入式系统。基于此，通过运用UML语言，对嵌入式系统进行设计，以寻求更高效的，符合社会生产需求的计算机嵌入式系统。

关键词：计算机技术；嵌入式系统；UML语言

UML语言又被称为标准建模语言，主要是被用来进行软件开发与支持模型化的计算机图形化的语言。在软件开发过程中，可以通过标准建模语言提供的可视化与模型化支撑进行软件规格、配置及构造的最优化。与此同时，它还是一种易于表达、功能强大、定义良好的建模语言，基于这些优势，将UML语言应用到嵌入式系统的开发设计中，能实现目前用户对该系统的功能、体积、功耗及可靠性的要求。

1嵌入式系统应用背景的产生

嵌入式系统是基于计算机技术，融合了电子技术、半导体技术，并对应用领域实际需求产生的一种具有功能强大、可塑性强及应用广泛的知识集成系统。由于该系统自身的优势，因此，被广泛应用于技术、资金密集的工业生产中。目前，市场中的电子产品、汽车、数码等都应用了嵌入式系统进行生产。嵌入式系统最早形成时还形不成“系统”概念，因为最初的嵌入式系统主要是依靠单片机运行的，只能执行单线程的工作程序[1]。随着计算机技术及商业社会的发展需求，嵌入系统初步形成，可以运用计算机嵌入式系统进行应用软件的编辑，执行任务管理和内存管理等功能。发展到至今，嵌入式系统已经可以实现实时的多任务操作，成为目前应用软件开发的主流，发展与应用前景广阔。

2UML语言及其框图的应用模式分析

UML语言是一种应用于计算机系统编程的可视化建模语言，在具体应用操作中可以实现满足用户对系统需求的刻画、分析、设计集成以及实现和测试，实现系统功能的构建更加合理[2]。UML建模语言可以将建立的模型数据信息运用标准的图形元素直观地展示在用户、测试人员、管理人员以及开发人员或是其他项目相关人员面前，使他们可以对系统的功能、结构设计进行更好的交流，实现对系统的良好构建。目前，市场上最为常用的建模语言主要有Booch、OMT及UML三种语言，相较于其他两种建模语言来讲，UML语言更加简化，操作简单、适用范围广泛，因此，被许多企业采用。UML语言不仅可以对静态的结构进行建模，还可以对具有动态行为的系统进行建模，因此，适用于系统的全部开发阶段。UML语言是一种可视化的建模语言，因此，该语言中的所有语素都是由一个个的框图组成的。系统设计人员应用在UML语言时，就是通过对框图的描述来实现对整个系统的设计。UML语言的框图有很多种，现针对几种主要框图进行分析。BusinessUseCase框图与UseCase：这两种框图所对应的语素不同，BUC框图所代表的语素主要是对整个系统的机构功能进行描述；而UC框图则主要是根据用户对系统的需求，进行系统功能描述。因此，经常被用来与客户之间进行交流，提取有效建构信息。Class框图：此种框图是一种静态图，代表语素主要被用来对系统中的类进行描述。通过对该框图的观察，可以清楚地了解系统中类的内容、功能以及结构关系。StateChart框图：该框图主要被用来对建模对象的状态及各个建模对象之间的转换关系进行描述，主要用来提供建模系统的动态功能[3]。此种框图在实际应用中被广泛运用到系统的实际建立中，可以生成系统构建所需的全部代码。Collaboration框图与Sequence框图：这两种框图都是对系统对象之间的相互关系进行描述的框图。但Sequence框图在进行描述时主要以时间顺序进行，而Collaboration框图则是针对系统角色与显示对象之间的交互进行着重描述。通过Collaboration框图，可以让系统建筑师与质量保证工程师及时了解分析对象的分布情况，若出现不合理状况，系统建筑师便可及时进行调整或重新分配。UML语言中包含的这些框图，在进行系统设计、建模以及分析的过程中，会提供多种不同的图片表达形式，因此，可以用在系统开发的不同阶段。将UML语言中的这些框图应用在嵌入式系统开发中，通过它们之间的有机结合可以构建出一个功能完整、一致的高效系统。

3UML语言在嵌入式系统中的有效应用

3.1以车载GPS终端为例

嵌入式系统在各个领域被广泛应用，在本文中，我们以车载GPS终端为例进行UML语言在嵌入式统中的有效应用研究[4]。机动车的车载GPS终端是用来进行实时定位的装置，被广泛应用在出租车或运输车这类需要进行调度、定位的车队中。该终端的功能实现主要通过车载GPS终端与卫星进行实时的信号传输，实现对机动车位置的掌握，进而进行准确定位。准确定位后，再通过无线通讯网络将机动车位置反馈给远程的中心系统。此时，中心指挥系统就可以清楚掌握终端反馈的位置信息，实现对机动车的远程控制与跟踪。在机动车遇到特殊情况时，中心系统可以通过终端对车辆进行控制，实现车队的正常运行。与此同时，若是车辆遇到险情，车载终端还可以起到电话功能，进行远程报警。

3.2进行嵌入式设计时对UML语言的需求分析

运用UML语言对嵌入式车载GPS终端系统需求进行分析时，可以通过UseCase框图进行系统功能分析。UseCase框图在进行系统功能表达时，在图中显示的车载GPS终端系统功能需求将其分为两部分来展示，即角色与案例。所谓的角色就是指与系统之间进行交互的人和物，而其中的案例则是用来表示系统所提供的功能块。通过UseCase框图对系统进行观察，可以帮助人们将系统实现与系统目标进行分离，因此，可以使系统开发人员详细了解系统的重要组成部分。最后，设计出的系统功能能实现用户的需求，而不会使设计人员在系统细节实现上过多地浪费时间[5]。通过观察UseCase框图发现，车载GPS终端中的角色定位主要有两类，即车载终端的用户与监控中心的.用户。车载终端的用户可以通过终端进行报警。而监控中心系统的用户则可以通过系统查询车辆位置信息及发送调度信息。

3.3通过UML语言对产品进行规格说明

对系统的规格说明要求要比需求分析的显示更为详细，因此，运用UML语言进行嵌入式系统的设计，可以使系统规格说明更加清晰与直观。在对车载终端系统中的规格进行说明时，首先、可以通过Class框图进行描述。该框图可以对系统处理的数据结构进行描述，对接收到的GPS卫星信号进行描述。其次，Class框图在进行规格说明时，还要将系统进行功能模块划分，并且找出所有系统，对主要对象进行识别。之后再通过UML语言中的Collaboration框图对各对象之间的关系进行描述。最后，在进行规格说明的业务描述时，也就是对规范的操作系统完成主要功能流程的显示，此时，可以运用UML语言中的Activity框图进行展示。

4结语

通过对嵌入式系统开发需求以及UML语言的功能进行分析，发现利用UML语言进行嵌入式系统设计可以满足提高该系统的开发速度与产品质量要求。与此同时，还可以增加系统设计的可重复使用性，实现了对系统设计的优化及利用，满足了用户对系统的各项需求，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]禚百田.UML在空调嵌入式系统开发中的应用研究[D].青岛：山东科技大学,.

[2]王承启.嵌入式系统设计方法研究与嵌入式避障机器人的实现[D].北京：北京交通大学,.

[3]廖晓文.基于UML与Petri网的嵌入式系统建模方法的研究[D].广州：广东工业大学,.

[4]曹雷,薛平贞.UML建模在嵌入式系统开发中的应用[J].现代电子技术,(16)：41-44.

[5]陶明,唐路其.UML在嵌入式系统开发中的应用[J].江西通信科技,2013(2)：7-10

篇2：UML 在嵌入式系统设计中的应用

UML 在嵌入式系统设计中的应用

摘要：介绍了UML及将UML应用于嵌入式系统设计中的作用和意义；分析了在嵌入式系统设计中应用UML的基本步骤和难点；结合车载GPS终端系统的设计，描述了一个UML的具体应用过程。

关键词：UML（统一建模语言）嵌入式系统设计车载GPS系统

嵌入式系统设计是一个软、硬件结合的协同设计（Hardware／SoftwareCo－design），需要不同技术背景的人共同开发。这就带来了一个问题，如何使这些具有不同技术背景和专长的人联合开发、协同设计。在软、硬件设计领域中，统一建模语言UML（UnifiedModelingLanguage）采用一种简单而直观的图形化方式描述系统设计中的各个问题和细节。不同技术背景的设计师只需懂得简单的UML符号就可以轻易地与对方交流、共同设计。正是因为这些特点，在嵌入式系统设计中使用UML建模并书写文档通常可以起到事半功倍的效果。

本文将重点讨论如何在嵌入式系统设计中使用UML技术，并用车载GPS终端项目作为实例来具体演示采用UML的嵌入式系统设计过程。

1统一建模语言UML及其特点

1．1统一建模语言UML

统一建模语言UML是可视化建模语言中的一种。它将模型中的信息用标准图形元素直观地显示，使用户、开发人员、测试人员、管理人员和其他涉及项目的人员可以更好地交流。最常用的可视建模语言有Booch法、对象建模技术（OMT）和统一建模语言UML。其中UML是ANSI和OMG组织所采用的标准，被世界上绝大多数公司所接受。

UML是GradyBooch、JamesRumbaugh和IvarJacobson等许多科学家的集体智慧结晶。可以对任何静态结构和动态行为进行系统的建模，适用于系统开发的不同阶段。采用UML进行设计具有以下优势：

・不同背景的开发人员和设计师可以互相交流；

・可视化描述比较直观；

・简单易学、易用；

・是行业标准，被绝大多数业内人士认同；

・有利于保存系统设计的精髓以供下次开发使用（而不仅仅是一堆电路图和代码）；

・有利于项目的回溯、测试。

1．2UML框图

作为一种可视化建模语言，UML中的所有语素是一个个框图。设计人员就是用这一个个框图描述整个系统的设计。UML模型的框图主要有以下几种：

・BusinessUseCase框图和UseCase框图，前者主要描述整个机构的功能，后者主要从用户的角度描述系统的功能。所以后者通常用于与系统客户交流，提取用户的需求。

・Class框图，这一种是静态图，描述系统中的类。在此框图中可以体现类的主要内容和功能、类之间的结构和相互关系。

・StateChart框图提供了建模对象的各种状态及它们之间的转换关系。它提供建模系统的动态功能。这些框图广泛用于建立实际的系统，将会生成系统的全部代码。

・Activity框图与StateChart框图同样描述系统的动态功能，但它着重于显示系统的功能流，显示UseCase框图中某个案例（Case）的事件流。它定义了工作流从何时开始、哪里开始、按什么顺序发生、最终在哪结束。

・Sequence框图显示了UseCase框图中各对象的具体功能流程。Sequence框图演示了业务过程的细节。值得注意的是，这个框图只显示对象，不显示类。即Sequence框图是针对某个特定情况、

特定对象进行的描述。

・Collaboration框图与Sequence框图同样描述对象间的相互关系。但它并不像Sequence框图那样以时间顺序描述，而是着重显示对象与角色之间的交互。其目的是让质量保证工程师和系统建筑师分析对象之间处理过程的'分布情况。如果分布不合理，系统建筑师可能考虑重新分配处理工作。

・Component框图显示模型的物理视图，也显示系统中软、硬件组件及其相互关系。

・Deployment框图则显示了系统的物理布局和各组件的位置及配置方法。

这些框图为系统的分析、设计、建模提供了多种图形表达形式，可应用于开发的不同阶段。它们的有机结合可以构建一个完整而一致的系统。下面针对于车载GPS终端这个具体项目说明UML在嵌入式系统设计中的具体应用。

2UML在车载GPS终端设计中的应用

2．1车载GPS终端系统简介

车载GPS终端是置于机动车内的实时定位装置，如图1所示。它的应用对象是需要定位、调度的车队，例如：运输车队和出租车等。车辆可以通过终端和GPS卫星进行实时、准确的定位，并通过无线通讯网络上报远程的中心系统。中心可以通过终端远程监视车行轨迹，甚至在特殊情况下通过终端控制车辆。同时，终端还可以起到车载电话的作用，并可在车辆遇险时进行报警。另外，通过终端车辆还可以接收少量的调度信息。

2．2需求分析

在对系统进行需求分析时，可以使用UseCase图进行功能上的需求分析。UseCase图分角色（Actor）和案例（Case）两部分。角色是与系统交互的人或物，而案例是系统提供的功能块。使用UseCase观察系统能够将系统实现与系统目标分开，有助于开发人员了解最重要的部分，满足用户需求，而不会沉浸于实现细节。

对于车载GPS终端，主要的角色有两种：车载终端用户和监控中心用户。终端用户可以报警，打车载电话等；而监控中心可以查询车辆位置，发送调度信息。其UseCase框图如图2所示。

2．3规格说明

规格说明比需求分析更详细，通过UML设计可以使规格说明更直观、更清晰。首先，使用Class框图描述系统处理的数据结构。例如在车载GPS终端的规格说明设计时可以使用Class框图描述需要接收的GPS卫星信号，如图3所示。

第二，在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象；然后使用Collaboration框图描述它们之间的关系。图4描述了车载GPS终端的主要对象，根据框图可以进行进一步的细化。

最后，在规格说明阶段进行系统的业务描述。即规范系统完成一定功能的主要流程。这可以利用Activity框图进行。图5显示了GPS数据到达时，车载GPS终端系统所进行的处理流程。

2．4系统设计

规格说明完成后，需要对系统的各个模块及模块之间的关系仔细地分析，从而确定哪些部分使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。在本例中，需要硬件实现的模块有：GPS接收模块、电源模块、用户控制模块、LCD显示模块和GSM通讯模块。所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器的软件实现。

随后，系统设计分为两个分支：硬件设计及软件设计。使用UML的Collaboration图和Component图对系统的硬、软件分别进行系统设计。图6用Component框图描述了车载GPS终端系统的软件系统架构。

2．5构件设计

接下来对每一个系统构件进行详细的设计。对于某些大型工程，甚至需要把每一个构件作为一个项目，重新以需求分析、规格说明开始展开构件设计循环。在构件设计中，除了可以使用前文介绍过的各种UML框图外，通常还需要使用StateChart、Sequence这两种框图描述具体的系统流程细节。

在本例中，GSM模块共有四个状态：待命、有问题、通话中、短消息通讯中。使用StateChart框图描述它们之间的转换关系，如图7所示。

Sequence框图显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。图8显示了车载终端用户甲在遇到危险按下报警按钮后系统的处理过程。

2．6集成测试和部署

在集成测试时，可以联合使用所有的UML框图认真分析每个构件的原理，针对每一个系统功能、每一个可能发生错误的过程写出相应的测试程序，进行完整而可靠的程序测试。

利用UML和系统的设计方法可以使传统的嵌入式系统设计告别“手工作坊”的开发方式，大大提高嵌入式系统的开发速度和产品质量，增强设计的可复用性。

但是UML是图形化描述语言，比较适用于面向对象的程序设计；对于精确的规格设计或非面向对象的语言设计来说就不尽如人意了。在具体应用中，灵活应用注释功能，把框图对应模块所需的具体规格要求以注释的形式写在框图中，充分利用StateChart和Sequence这些框图来完成面向过程部分的设计。

篇3：UML 在嵌入式系统设计中的应用

UML 在嵌入式系统设计中的应用

摘要：介绍了UML及将UML应用于嵌入式系统设计中的作用和意义；分析了在嵌入式系统设计中应用UML的基本步骤和难点；结合车载GPS终端系统的设计，描述了一个UML的具体应用过程。

关键词：UML（统一建模语言） 嵌入式系统设计 车载GPS系统

嵌入式系统设计是一个软、硬件结合的协同设计（Hardware／Software Co－design），需要不同技术背景的人共同开发。这就带来了一个问题，如何使这些具有不同技术背景和专长的人联合开发、协同设计。在软、硬件设计领域中，统一建模语言UML（Unified Modeling Language）采用一种简单而直观的图形化方式描述系统设计中的各个问题和细节。不同技术背景的设计师只需懂得简单的UML符号就可以轻易地与对方交流、共同设计。正是因为这些特点，在嵌入式系统设计中使用UML建模并书写文档通常可以起到事半功倍的效果。

本文将重点讨论如何在嵌入式系统设计中使用UML技术，并用车载GPS终端项目作为实例来具体演示采用UML的嵌入式系统设计过程。

1 统一建模语言UML及其特点

1．1 统一建模语言UML

统一建模语言UML是可视化建模语言中的一种。它将模型中的信息用标准图形元素直观地显示，使用户、开发人员、测试人员、管理人员和其他涉及项目的.人员可以更好地交流。最常用的可视建模语言有Booch法、对象建模技术（OMT）和统一建模语言UML。其中UML是ANSI和OMG组织所采用的标准，被世界上绝大多数公司所接受。

UML是Grady Booch、James Rumbaugh和Ivar Jacobson等许多科学家的集体智慧结晶。可以对任何静态结构和动态行为进行系统的建模，适用于系统开发的不同阶段。采用UML进行设计具有以下优势：

・不同背景的开发人员和设计师可以互相交流；

・可视化描述比较直观；

・简单易学、易用；

・是行业标准，被绝大多数业内人士认同；

・有利于保存系统设计的精髓以供下次开发使用（而不仅仅是一堆电路图和代码）；

・有利于项目的回溯、测试。

1．2 UML框图

作为一种可视化建模语言，UML中的所有语素是一个个框图。设计人员就是用这一个个框图描述整个系统的设计。UML模型的框图主要有以下几种：

・Business Use Case框图和Use Case框图，前者主要描述整个机构的功能，后者主要从用户的角度描述系统的功能。所以后者通常用于与系统客户交流，提取用户的需求。

・Class框图，这

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篇4：浅谈基于嵌入式系统在教学中的应用论文

浅谈基于嵌入式系统在教学中的应用论文

论文关键词：嵌入式系统 Proteus ARM 应用

论文摘要：本文指出在嵌入式系统课程的各教学环节引入Proteus、ARM（重点介绍Proteus软件）软件，通过动态仿真模型的设计，能用到毕业设计以及创新设计当中。

1、嵌入式系统的概述

（1）从技术的角度定义：嵌入式系统是以应用为中心，基础是计算机，能够适应应用系统对功能、可靠性、及功耗严格要求的专用计算机。

（2）从系统的角度定义：嵌入式系统是能够完成复杂功能的软件和硬件的组合，并使其紧密粘合在一起的计算机系统。“嵌入式”反映出的这些系统是更大系统中的一个完整部分，称为嵌入式系统。

2、Proteus、ARM软件介绍

Proteus是由英国Labcenter公司开发的嵌入式系统仿真及开发平台，该软件具有以下特点：

（1）能进行智能原理布图；进行单片机软件调试和单片机与外围电路的协同仿真；满足单片机软件仿真系统的标准。

（2）支持常见的单片机类型和飞利浦公司ARM7（ LPC系列） 处理器及常见的外围器件如8255，ADC0809。

（3）可以与Keil Version3，ADS1两个集成开发环境结合，，把用汇编和C语言编写的程序编译后，进行软、硬件结合的系统仿真。

3、Proteus软件的应用

3.1 Proteus软件在教学中的应用

在教学的过程中，老师可以将Proteus和Keil 建立的虚拟实验平台搬到课堂上，能够将实践教学和理论教学融为一体，从而让教学的效果得到提高。下面笔者引进一个实际的课堂教学实例。在讲到外部中断处理过程这一章节时，我们可以将Proteus和Keil进行联调，然后通过仿真处理的步骤，可将单片机处理中断的软件执行过程以及单片机内部资源变化的情况以一种直观地感受呈现给学生，从而能够达到单纯的理论教学难以达到的效果。

在运行Protues软件的`状态下，按住Proteus中的电路闭合键，P3.2引脚会有一个下跳沿，PC= 0x0003H，指向AJMP INT0的转移命令，堆栈的指针SP= 0.9H，数据存储器的0.8H和0.9H单元存放着0.1H和0.5H，即该处存放着下一条指令的地址。因此，学生能够迅速的知道，当外部有中断地请求时，程序的自动存储功能可以保存断点的地址，同时程序将会转到中断服务程序的入口地址，因为中断请求是由外部中断0产生的，因此程序就会转到外部中断0的入口地址0003H。通过外部中断执行的例子我们可以看出，在课堂教学上使用Protues和Keil 联调建立的实验平台，我们可以将许多抽象概念直观的介绍给学生，使学生不仅能观察到软件执行时单片机内部的I/ O口和存储器的变化，还可以观察到软件程序和外围电路之间的互动过程。

3.2 Proteus软件的应用

目前所拥有的单片机实验教学包括两个关键的环节，即课内的实验以及课程的设计。所有的实验操作步骤基本上都是在实验箱上完成的。由于受硬件实验箱结构以及资源的限制，学生在做实验的时候不能将所学的知识和软件充分的融会贯通。所以当我们的学生进行自主设计的时候，很多的学生几乎无法完成综合性的实验。假设采用了Proteus软件的仿真实验，就可以弥补硬件实验能力的不足。基于Proteus软件的实验可以分为以下3个阶段。

（1）验证阶段。此阶段的主要任务是让学生熟悉Proteus与Keil软件的运行环境，使学生对单片机虚拟系统的仿真有自身的认识。实验指导方面的教材只需要列出实验的任务和要求、Proteus软件的实验原理图、操作的步骤、流程以及和程序相关的源代码等。学生就可可自行根据实验步骤或实验操作得到录像进行操作、调试，以及观察程序的运行结果。

（2）程序设计阶段。这个阶段主要是培养学生用Proteus绘制系统原理图，以及使用Keil软件进行源程序设计的能力，学生可以根据实验的原理图用Proteus绘制硬件电路图，按照实验的要求完成程序的设计，在Keil的环境下编写出源代码，调试成功后，加载程序到Proteus硬件图仿真。

（3）综合学习阶段。此阶段的主要目的是激发学生学习兴趣，提高学生的主观能动性、以及培养学生的创新能力。学生自主的根据实验的任务和要求设计出硬件额电路（包括CPU型号、元器件及参数的设置等） 并绘制出Proteus的硬件原理图；根据硬件的功能模块对软件进行设计。完成对软硬件设计之后，需对两者进行联调，充分利用Proteus与Keil软件间的联合仿真的功能，及时的发现并改正硬件电路以及程序源代码的错误。系统仿真成功后，再进行实物的制作。在对课程的设计环节中，需要学生在Proteus环境下绘制出硬件的电路图，在Keil软件中编写出设计程序的源代码，并且在设计硬件电路时后尽可能的考虑到实验箱的有限资源，便于在Keil中编写的程序能够更好的被移植到实验箱上。学生可以针对不同的应用类型，选择最适合的单片机，而不是仅仅局限于课堂上常讲解到的单片机。学生也可在联合仿真成功之后，再去进行电路的焊接、软件系统的调试以及程序的固化等，可以避免因设计方案的不正确所造成的不必要的浪费。

4、结语

Proteus和ARM的嵌入式软件在教学中的运用，能充分的利用机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护又与实际的工程系统接近，拉近学习和就业之间的距离。实践证明，这种嵌入式的教学方法不但能降低成本，经济优势明显，而且还具有较高的推广价值。

参考文献

[1]万军，马正华.嵌入式系统及应用课程实践教学的研究[J].中国现代教育装备，（15）：7779.

[2]李芳，李家庆.基于Proteus+Keil的单片机实验仿真平台[J].中国教育技术装备，2009（4）：78.

[3]陈燕，李娜娜.Proteus和Keil在单片机教学中的应用[J].中国科技信息，2009（20）：194195.

[4]王玮，曹会宁.Proteus仿真软件在单片机一体化教学中的应用[J].机电产品开发与创新，2009，22（5）

篇5：智能化系统设计中商业广场的应用论文

1某商业广场的情况分析

莆田联创国际广场B区项目总建筑面积为144949.39m2，其中B-1#楼的一至三层属于商业综合体，建筑面积为31375.03m2，B-1-a#、B-1-b#主楼为SOHO，建筑面积为33595.86m2，B-2#、3#、5#、6#、7#、8#属于商业独幢建筑，建筑面积为27084.74m2。B-4#楼为SOHO，建筑面积为26260.14m2。B区地下室为一层，建筑面积为26632.93m2。本次B区智能化工程设计内容涉及14个子系统。

2该商业广场智能化系统的设计思路和设计分析

整体设计思路是以市场主流的高端实用产品为主导，以易操作、易维护、安全稳定为设计原则。主要是在B-1#楼、4#楼SOHO办公部分安装楼宇门禁可视对讲系统、视频安防监控系统以及电子巡更系统。商业综合体需要的设计系统主要有视频安防监控系统、背景音乐系统与消防联动、入侵报警系统、无线对讲系统、BA系统、智能照明系统、电子巡更系统、地下室停车管理和车位引导系统、信息发布多媒体系统（含户外广告）以及照明系统。

2.1楼宇设备监控系统

楼宇设备监控系统主要是由操作站、网络控制引擎、现场控制器组成。搬运站位于中央控制室，采用的是两层网络结构。网络控制引擎是系统架构的核心设备，管理现场网络并且向操作站发布信息的职能设备。系统管理软件主要是安装在消防中心服务器上，不需要安装特定操作分站软件。可以实现彩色动态图形界面、提供用户安全访问手段、设定不同级别的报警服务器、提供以图形方式显示的数据以及时间表。楼宇可视对讲安防系统具有兼容性、可换性安装结构，它的性能可靠技术先进，具有隔离保护的功能，可以信号放大、节电、备用电源等功能，确保音质和图像的质量良好。本项目从经济实用出发，主要对商业综合体空调系统冷热水源、新风机、空调机以及送排风系统、供水设备等关键部位进行监控。

2.2智能照明系统

智能照明系统采用分布式、总线型网络结构的智能控制系统。系统的主要设备包括智能调光器、智能继电器、智能面板、通讯线路、管理软件。其安装的位置有：智能面板设置于功能墙面、智能调光器、智能继电器安装在强电井、消控室设置管理电脑。该系统主要应用在3#楼中庭照明，一至三层公共走廊，屋顶夜景照明，商业广告店招及一层室外商业街和园林景观照明等。智能照明系统的功能主要有：一可以通过接口与楼控、消防、保安系统联动。在消防状态下，关闭相关区域照明。二进行中央控制，通过电脑软件编程，达到远程控制的目的。采用智能面板对灯具进行场景、调光、开关调用。三可以进行定时控制，按照正常的工作时间安排灯的定时开关。四系统的调光功能和场景开关可以方便转换多种场景。五可以预设多种场景灯光组合以及灯光模式来适应不同的场合。

2.3电子巡更系统

电子巡更系统主要采用的是离线式巡更系统，由巡更机、巡更钮、人名钮、管理电脑组成。管理电脑的主要位置设置在消控中心，安保人员要进行巡更线路的设置。根据平面图纸，进行巡更点设置，满足巡更无安全盲区。电子巡更系统按离线式系统设计，管理中心可打印、查询、记录、显示巡更信息，对巡更进行管理。这种系统以及巡更点位可以达到技防与人防相互补充、相互结合的效果。本项目中电子巡更系统主要在主楼办公楼层、商业街外围、出入口，各层楼梯、各设备机房、楼内、地下室以及屋面设置前端信息点，做到全方位覆盖。结合巡更信息点可以确认巡更路线、巡更班次、巡更事件，并且可以按照巡更的日期、人员、地点、线路巡查以及多条件查询打印等。

2.4视频安防监控系统

视频安防监控系统主要是由存储、控制、显示、传输、摄像等五部分组成。目前有三种模式：第一种模式是全模拟，包括模拟摄像头、视频传输线缆、数字硬盘录像机、矩阵以及电视墙。第二种模式为半数字模式，由模拟摄像头、视频编码器、网络传输设备、管理服务器、磁盘列阵、电视墙等几部分组成。第三种模式是全数字性的，它的组成部分有IP数字摄像头、网络传输设备、管理服务器、磁盘列阵、电视墙等。并且提供与报警器系统的联动接口，在报警时，可以把相关的场景在电视墙上显示。结合本项目商业实际情况，考虑到商业区域人员流动性强，人员结构复杂，人流量多等因素，本项目采用全数字监控系统。视频监控系统的布点原则主要设置在商业街内各幢建筑四周、主要的出入口、重要场所、通往室外的边门、地下车库、综合体内公共通道、服务台、收银区、楼梯通道、重要机房门口、安保控制中心、电梯厅、电梯轿厢、扶梯上下行区域等设置高速球机、彩色枪式摄像机和电梯半球摄像机等进行视频全范围监控。

2.5背景音乐以及紧急广播系统

背景音乐以及紧急广播系统主要是由管理主机、呼叫站键盘、音源播放机、功率放大器、传输线路、音量控制器、扬声器等组成。采用的'是数字广播系统，其核心设备主要是位于中央控制室机柜内。这种系统的功能主要是：满足对整个商业区域的音乐播放、支持同时播放多路音频信号，不同的区域可以播放不同的音乐。并且在整个商业中对任意一个分区或者是多个分区进行语音广播的时候可以不影响其他的分区。系统需要可以实现分区域语言广播和全区语言广播。一旦发生火灾，扬声器就自动切到紧急广播状态，主要有手动和自动两种方式。利用计算机进行管理，预置播放时间表。本项目背景音乐及紧急广播系统主要是在综合体公共走廊每8米设置一个吸顶音箱，步行街根据现场实际情况置壁挂室外防水音箱，SOHO和地下室停车场不设置背景音乐。

2.6入侵报警系统

入侵报警系统主要是由报警主机、防区模块、报警键盘、探测器、紧急按钮组成。系统采用的是总线式网络结构，其报警主机位于中央控制室。系统的主要功能有：一具备防破坏功能，在拆开、断线、短线的时候可以进行报警。二收到报警信号时，可以提供声光报警器。三可以通过键盘对防区进行管理，进行布防和撤防等功能。其报警主机可以提供多种类型的报警输出和报警输入，支持多个防区，记录多个历史事件。该系统采用的电源为UPS供电。在本项目中商业独幢建筑较多且分散，不便宜设入侵报警系统，主要是在商业综合体一层出入口及疏散通道口，综合体内各层电梯口，电梯厅及重要机房和设备间进行设置，吊顶区域采用的是吸顶式安装双鉴探测器，无吊顶区选择壁挂安装，报警系统有对信号传输线路和探测器的检测功能并且可以显示故障的部位，该系统的选型具有高可靠性、低误爆率、图形的操作界面等。

2.7地下室停车场管理及车位引导系统

地下室停车场的管理系统主要是由入口控制机、电动道闸、车辆检测器、摄像机、收费中心组成。主要是在位于收费岗亭的车场出口处。该系统的主要功能有：具有图像对比功能，采用摄像机对进出车辆图像对比记录；固定用户远距离的读卡功能，可以实现不停车进出场；临时用户，进场取IC卡，出场读卡，依据停车时间进行收费；收费岗亭可以由建筑单位提供，其规格是1.5×2.0×2.4，并且要配置照明灯、空调、办公桌以及电源开关插座。车位引导系统的组成结构包括中央显示器、车位引导显示屏、超生车波探测器、车位占用显示灯组成。系统采用的是总线式网络结构，对其进行管理的电脑位于收费岗亭。车位引导系统的功能是一可以统计停车场车位的统计情况，二具有电子地图，可以实时显示车位的状态。三具有车位引导的功能可以方便寻找车位，车位上方的显示灯，让人一目了然。四对固定的专用的车位进行保留，不引导汽车的进入。结合本项目实际情况，在地下室两个出入口设置进出停车管理设备，停车场管理系统，由于临时性散户使用的数量多，时间短，所以选择免取卡通行方式，进行远距离读卡，在一层地下室入口处醒目位置设置显示屏，自动实现系统自检，并实时显示所有车位的使用状况。同时，由于本项目地下室结构布局较简单，且停车场地面积不大，从经济角度和实用原则出发，车位引导系统不考虑设计电子地图和寻车系统。

3结束语

通过上述分析，针对该商业广场实际情况所做出的智能化系统设计在很大程度上给人们带来便利，使得在该广场的各项日常活动得以有序的进行，便于相关部门管理，同时也为智能化系统的推广应用积累了一定的实践经验，促进智能化系统未来更好的发展。

参考文献：

[1]王再英，韩养社，高虎贤.智能建筑：楼宇自动化系统原理与应用（修订版）[M]北京：电子工业出版社，.

[2]刘雨.浅谈智能建筑设计[J].华章，2013（9）.

[3]任美青.浅谈智能化建筑综合布线的电器工程管理[J].山西焦煤科技，，24（05）：31-33.

篇6：火灾报警系统设计中单片机的应用论文

火灾报警系统设计中单片机的应用论文

摘要：火灾报警器在现代社会的应用非常广泛，是很常见的火灾预警装置，它对我国的发展具有重要意义，有效的保护了我国人民及财产的安全。现在我国的科学技术不断发展，现在的火灾预警装置都采用了高科技的装备，比如智能控制芯片，这就使得火灾预警装置比过去的反应更加灵敏。这对更好的发现灾情以及更好的控制灾情具有重要的意义。为了更好的研究火灾预警装置相关问题，本文通过对以AT89C51单片机为基础的智能火灾报警系统进行了科学的探究和分析。

关键词：单片机；火灾报警系统；声光报警模块

近几年，各种火灾事件不断发生，因火灾产生的伤亡率也在不断的增加，这样的情况不仅对伤亡人员及其家属造成了很大的伤害，还严重危害了社会的秩序，同时还造成了很大的.财产损失等，在这种情况下，设计出更加智能化的火灾报警系统具有重要的作用。

1系统设计方案

本文设计出的单片机智能报警器包括两个部分：单片机以及声光报警模块。我们把单片机智能报警器的工作原理总结如下：如果有火灾发生，单片机智能报警器里面的烟雾传感器就会利用每个智能节点获得烟雾信号，然后再进行二阶滤波处理，然后通过单片机中的模数转化器把处理好的信号转变为数字信号。再经由无线传输的方式传递到射频模块进行发射，当射频模块得到了信号就会将其传给单片机，单片机具有自动对火灾判断的功能，单片机自主判断后利用声光预警模块做出火灾预警。

2系统硬件设计

2.1AT89C51单片机

AT89C51是一种具有4K字节闪烁能够编程可以擦除只读存储器的低电压，性能较高CMOS8位微处理器，我们一般称其单片机。这个器件选择的是高新技术制造完成的，即ATMEL高密度非易失存储器制造技术，并且可以和高标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。这种控制器可以把具有多功能的8位CPU和闪烁存储器组装在一个芯片里面，因此ATMEL的AT89C51属于高效的微控制器，并且它可以给一些嵌入式控制系统带来很多比较有价值的处理方法。

2.2转换芯片

本文设计的单片机智能火灾报警器选用的是ADC0804数模转换专用芯片。这种芯片就是一个连续渐进式的转换器，不仅转换和传递的速率较快，分辨率比较高，而且其生产的过程也非常简单，并且生产成本较低，这些特点将有利于单片机智能火灾报警器的广泛应用。并且它不用另外设定地址总线和地址锁存器，因为它只有数据总线，这一点从操作性上来说就简单的多。

2.3声光报警模块

由于声光报警电路里面蜂鸣器使用的电流比较大，这就导致蜂鸣器的驱动具有很大阻力，必须借助外在力量对电路进行放大后，才能将蜂鸣器进行驱动，这里主要是利用三极管来达到放大电路的目的。首先，对声光报警系统的电路控制是由单片机的P1.0引脚来完成的，如果引脚的输出低电平，三极管就被接通了，那么蜂鸣器的电流就形成了了回路，并且会做出报警的反映。如果P1.0引脚没有发出低电平，那么三极管就不会被导通，也就不会出现声音报警的情况。其次，单片机P2.0口对光束报警的控制原理，和声音报警基本类似。只有P2.0口输出低电平时，才会出现发光二极管的光束闪烁的情形，然后开始光报警，如果P2.0口没有低电平输出，发光二极管就不会出现光束闪烁的情况，也就没有光报警的发生。

3系统软件设计

3.1开发环境设计

本设计主要选用KeilC51作为软件编程系统，该系统属于51系列，并且可以和单片机C语言的软件开发系统实现兼容。Keil软件开发系统除了提供连接器、宏汇编的开发方案，还有库管理和C编译器的全部开发方案，利用UVision集成开发环境把以上各种方案来连接到一起，并且Keil软件适应能力比较强，无论是WinXP系统还是Win系列系统，它都可以顺利的运行，这也是其一大优点。

3.2报警系统主程序设计

程序流程图里面存在的初始化有2个，一个是单片机本身的初始化，另一个是初始化是无线接收模块的。系统的主程序其实就是信号的一次无线循环过程，实现流程是：

（1）上电完成后，nRF24L01和单片机智能报警系统每个部分都实现自身的初始化；

（2）利用终止信号传输的方法来达到火灾报警系统对数据收集的目的。

（3）数据采集结束后，系统就会自主判断周围环境会不会发生火灾，如果没有出现火灾，就会将信号采集返回去。如果出现火灾，就会进行火灾报警。（一般以声光报警形式报警）。

（4）当异常报警完成后（火灾结束或火灾所发出的烟雾信号无法使报警系统发出烟雾报警信号时），系统恢复之前状态，重新回到初始化阶段。

4结论

本文主要对以单片机为基础的智能火灾报警系统进行了研究和分析，先对整个系统的设计方案做了简要说明，之后开始对AT89C51单片机、声光报警模块以及ADC转换芯片这些系统的硬件做了设计，而且还对系统开发环境以及报警系统主程序做了充分的研究和设计。结果显示，在各部分的配合下，以AT89C51单片机为基础的火灾报警系统对于预防火灾方面具有良好的效果。

参考文献

[1]鲁西坤,巩银苗,徐帅,侯凡博,姬鹏飞.基于单片机的智能火灾报警系统的设计[J].电子测试,(Z1):7-9.

[2]包航,仲毅,蔡长安等.基于单片机的智能火灾报警系统的设计[J].福建电脑,,33(09):12+14.

篇7：嵌入式系统应用现状及发展趋势论文

嵌入式系统应用现状及发展趋势论文

论文摘要：嵌入式技术的创新和应用推动了自动化和信息化进程。阐述了嵌入式系统的基本概念并分析了应用现状及发展趋势。

论文关键词：嵌入式系统,多任务实时操作系统

信息技术的使用和纳米微电子技术的突破，正有力推动着工业生产和科学实验等领域的自动化和信息化进程。全过程自动化产品制造、高度协同科学实验以及现代化家庭起居，为嵌入式产品造就了崭新而巨大的商机。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。

1.嵌入式的定义及组成

嵌入式系统的定义

根据IEEE的定义，嵌入式系统式是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。从中可以看出嵌入式系统式软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

国内一个被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可以裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统的组成

一个嵌入式系统装置一般都嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统式整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。

2.嵌入式系统的特点

系统内核小。由于嵌入式系统一般应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。

专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对部同的任务，往往需要对系统进行较大更改。

3.嵌入式操作系统的应用现状

VxWorks。VxWorks是美国WindRiver公司的产品，是目前嵌入是系统领域中应用很广泛、市场占有率比较高的嵌入式操作系统。

uC/OS-II.它是在UC/OS的基础上发展起来的，是美国嵌入是系统专家jeanJ.Labrosse用C语言编写的，有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和扩展性强等特点。

uCLinnx.uCLinux是一种优秀的嵌入式Linux版本。有良好的稳定性和移植性、强大的网路功能、出色的'文件系统支持、标准丰富的APL以及TCP/IP网路协议等。

4.嵌入式系统的发展趋势

嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前，许多厂商已经考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。

网络互连成为必然趋势未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络硬件接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP/IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或几种，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。

提供友好的多媒体人机界面嵌入式设备能与用户亲密接触，而最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图象界面，灵活的控制方式，使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。

5结束语

嵌入式技术正飞速发展，并期待着在各种行业深入渗透。我国具有雄厚的制造业基础，与传统的制造业结合，嵌入式系统有着巨大的市场空间。文章阐述了嵌入式系统的概念、组成、特点，分析了应用现状及发展趋势。基于嵌入式技术的应用和技术创新，将会极大地推动自动化和信息化进程。

参考文献

1 浅谈嵌入式系统 wenku.baidu.com/view/d50a7e791711cc7931b71619.html

2 马义德.嵌入式系统应用及前景 www.docin.com/p-93020820.html

篇8：液晶显示在嵌入式系统中的应用

液晶显示在嵌入式系统中的应用

摘要：介绍了液晶显示在嵌入系统中的应用编程，给出了在液晶显示与系统接口的应用层编程中，采用环形结构算法来达到快速、简单地进行汉字代码的编码以及汉字的分页和分行显示的显示应用程序。

关键词：嵌入式系统；液晶显示；环形结构算法；汉字显示

1 引言

在嵌入系统中，一个良好的人机界面必须提供友善的菜单，同时应能实现汉字和图形显示，并应提供英文、数字输入和汉字输入功能。笔者采用香港精电公司的128×64点阵显示模块在以MPC860作为主CPU并以Nuclus PLUS为嵌入式操作系统的系统中进行液晶显示?取得了较为满意的效果。图1所示为其结构框图。

香港精电公司的128×64点阵模块内部自带液晶图形显示控制芯片T6963，其中C／D脚用于控制字与数据，RD和WR分别为读、写使能端。当WR为低时，C／D为高为写命令，C／D为低为写数据；而当RD为低时，C／D为高为读状态?C／D为低为读数据。另外，CE为器件使能引脚，D0～D7为数据和地址复用总线引脚。

(本网网收集整理)

2 应用编程

利用MPC860嵌入式系统的快速性，可将显示应用程序分为两层，其中底层为硬件接口层，上层为应用层。硬件接口层主要是显示液晶模块自带的ASCII函数和显示汉字代码函数。由于硬件各不相同，在此不作具体介绍。而上层应用层的主要功能是提供友善的菜单，同时实现汉字和图形显示，并提供英文、数字输入和汉字输入功能。由于硬件接口层的隔离作用，不同的系统具有一定的通用性，以下重点介绍应用层编程中的汉字代码编码方法和显示编程的实现这两部分。

2．1 汉字代码编码

一般西文为8×8点阵，因而显示一个西文字需要8个字节?而每个汉字占4个西文字体，因此显示一个汉字需要32个字节。汉字字库表为一张数据表? 每个汉字在数据表中，通常由32个字节组成一个点阵图形。由于ASCII码编码是由0X00－0X7F表示，因此?每个汉字可由两个字节0Xxx和0Xyy来表示，每个字节为0X80～0XFF（区别于ASCII代码）。第一汉字定义为0X80 0X80，依此类推直至0X80 0XFF ，0X81 0X80，……，……，0XFF 0XFF ，总计可以定义128×128＝16384个汉字。

一个汉字代码表可简单表示为：

hz code table?INT?＝?

／／汉字“数”的`32字节的点阵图形代码为?

0x08?0x49?0x2A?0x08?0xFF?0x19?0x2C?0x4A?

0x10?0xFE?0x22?0x22?0x14?0x18?0x25?0x42?

0x40?0x40?0x40?0x84?0xFE?0x08?0x88?0x88?

0x88?0x90?0x50?0x20?0x50?0x88?0x0E?0x04?

／／汉字“据”的32字节的点阵图形代码为?

0x10?0x13?0x12?0x12?0xFF?0x12?0x16?0x1B?

0x32?0xD2?0x13?0x15?0x15?0x15?0x59?0x21?

0x04?0xFE?0x04?0x04?0xFC?0x20?0x24?0xFE?

0x20?0x24?0xFE?0x04?0x04?0x04?0xFC?0x04，

…

}

2．2 显示编程

在系统显示中，主要的显示方式有页处理和行处理两种。系统可以根据按键来显示某一页。实际上，页也是由相应行来显示的。页中的行可由按键来改变。一个页能显示8行ASCII码或4行汉字代码，带有汉字的行一般要占有2个只有ASCII码的行，而页可以由任意多行组成。显示时，通过按键可控制能显示行，并可在行中输入汉字或ASCII码。

在设计中，所有的页可组成一个环形队列结构，页中的行也可组成一个环形队列结构，其关系如图2所示。图3所示是该系统的显示流程。

下面给出一个行结构：

typedef struct lcdLine

{

struct lcdLine ＊previous? ／／前一行

struct lcdLine ＊next? ／／后一行

unsigned short lineId? ／／行特征字

unsigned char showflag? ／／是否显示汉字

unsigned char start? ／／显示行号 ，汉字一

定是奇数行如 1，3，5，7

unsigned char lcdseg?16??

／／显示的代码如是ASCII码，0X10显示0，

0X3C显示＼ ?汉字为0X80 0X81 显示汉字“据”

void ?＊flcdLine??struct lcdLine ＊ plcdLine??

／／处理行函数

}；

由于页是由行组成的，所以页结构的定义如下：

typedef struct lcdPage

{

struct lcdLine ＊firstLine? ／／该页中的第一行

struct lcdPage ＊previous? ／／前一页

struct lcdPage ＊next? ／／后一页

unsigned short pageId? ／／页特征字

} lcdPage?

下面给出的是一个环行队列函数的程序代码：

VOID CSC Place On List?CS NODE ＊＊head? CS NODE ＊new node?

{

／＊ Determine if the list in non－empty． ＊／

if ?＊head?

{

／＊ The list is not empty． Add the new

node to the end of the list． ＊／

new node－＞cs previous＝?＊head?

－＞cs previous?

(new node －＞cs previous)－＞cs

next＝new node?

new node－＞ cs next ＝?＊head??

(new node－＞cs next)－＞cs previous

＝new node;

}?

else

{

／＊ The list is empty? setup the head and

the new node． ＊／

?＊head? ＝ new node?

new node －＞ cs previous ＝ new node?

new node －＞ cs next ＝ new node?

}

}

在建立了上述结构后，便可以得出行队列和页队列的组成方法：

lcdLine lcdLine?30??

lcdPage lcdPage?10?； ／／初始化列

lcdLine?0?．．lcdseg?0?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?1?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?2?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?3?＝0xBC?

lcdLine?0?．．lcdseg?4?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?5?＝0x97?

lcdLine?0?．．lcdseg?6?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?7?＝0x98?

lcdLine?0?．．lcdseg?8?＝0x80?

lcdLine?0?．．lcdseg?9?＝0x99?

lcdLine?0?．．lcdseg?10?＝0x00?

lcdLine?0?．．lcdseg?11?＝0x00?

lcdLine?0?．．lcdseg?12?＝0x00?

lcdLine?0?．．lcdseg?13?＝0x00?

lcdLine?0?．．lcdseg?14?＝0x00?

lcdLine?0?．．lcdseg?15?＝0x00?

lcdLine?0?．．start ＝1? ／／第二行起

lcdLine?0?．．showflag ＝1? ／／汉字

lcdLine?0?．lineId ＝1001； ／／行标识

?firstlcdLine 1?＝NULL?

CSC Place On List ?＆firstlcdLine 1? ＆lcdLine?0??? ／／第一页中的第一行

CSC Place On List?＆firstlcdLine 1?＆lcdLine?1???

CSC Place On List ?＆firstlcdLine 1? ＆lcdLine?2???

CSC Place On List ?＆firstlcdLine 1? ＆lcdLine?3???由于四行即可组成一个循环队列，其中lcdLine?0?指定为第一页的第一个入口行，FirstlcdLine 1与lcdLine为同一行，lcdPage?0?页的入口行为firstlcd-Line；lcdPage?0?．firstLine＝firstlcdLine 1?lcdPage?0?．pageID ＝1001，这样，依据该方法便可以生成任意多的页。具体方法如下：

lcdpage 1＝NULL?

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?0???

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?1???

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?2???

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?3???

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?4???

lcdPage Place On List?＆lcdpage 1? ＆lcdpage?5???

这样，用五页即可组成一个循环队列，其中lcd-page＿1与lcdpage?0?为同一页。

对于行的显示，最基础的行显示方法如下：

void disp lcd Line?lcdMenu ＊lcdm?unsigned char start? ／／START为行号

{

unsigned char i?loop?

unsigned char zt?zt1?

unsigned char sign?

unsigned char offset?

unsigned char offlen?

unsigned char ＊phz?

unsigned char z0?

phz＝?unsigned char ＊?＆hz code table?

／汉字代码初地址

offset＝start＊16? ／／显示的位置 行号 ＊列号

offlen ＝0?

loop＝0?

z0＝0x00?

sign＝lcdm－＞showflag? ／／是否为汉字

while?loop＜16? ／／在同一行中从0列到15列

{

zt＝lcdm－＞lcdseg?loop?? ／／取第一个代码

if?zt＜＝0x7F? ／小于0X80为ASCII代码

{

disp self ascii?＆zt?1?offset??

／／在本行，显示自有的ASCII代码

if?sign＝＝1?

{

disp self ascii?＆z0?1?offset 16??

／／在上一行，同一列的位置，不显示任何代码

}

offset＝offset ＋1?

offlen＝offlen ＋1?

loop＋＋?

}

else

{

loop＋＋?

zt1＝lcdm－＞lcdseg?loop??

／／取第二个代码

disp chinese??phz＋?zt－0x80? ＊4096 ＋?zt1－0x80? ＊32??1?offset ?? ／／显示汉字

offset＝offset ＋ 2 ?

offlen＝offlen ＋2?

loop＋＋?

}

}

}

3 结束语

由于本系统在显示时采用了环形结构算法，因此，可以达到快速、简单的汉字显示效果。

篇9：液晶显示在嵌入式系统中的应用

液晶显示在嵌入式系统中的应用

摘要：介绍了液晶显示在嵌入系统中的应用编程，给出了在液晶显示与系统接口的应用层编程中，采用环形结构算法来达到快速、简单地进行汉字代码的编码以及汉字的分页和分行显示的显示应用程序。

关键词：嵌入式系统；液晶显示；环形结构算法；汉字显示

1 引言

在嵌入系统中，一个良好的人机界面必须提供友善的菜单，同时应能实现汉字和图形显示，并应提供英文、数字输入和汉字输入功能。笔者采用香港精电公司的128×64点阵显示模块在以MPC860作为主CPU并以Nuclus PLUS为嵌入式操作系统的系统中进行液晶显示?取得了较为满意的效果。图1所示为其结构框图。

香港精电公司的128×64点阵模块内部自带液晶图形显示控制芯片T6963，其中C／D脚用于控制字与数据，RD和WR分别为读、写使能端。当WR为低时，C／D为高为写命令，C／D为低为写数据；而当RD为低时，C／D为高为读状态?C／D为低为读数据。另外，CE为器件使能引脚，D0～D7为数据和地址复用总线引脚。

2 应用编程

利用MPC860嵌入式系统的快速性，可将显示应用程序分为两层，其中底层为硬件接口层，上层为应用层。硬件接口层主要是显示液晶模块自带的ASCII函数和显示汉字代码函数。由于硬件各不相同，在此不作具体介绍。而上层应用层的主要功能是提供友善的菜单，同时实现汉字和图形显示，并提供英文、数字输入和汉字输入功能。由于硬件接口层的隔离作用，不同的.系统具有一定的通用性，以下重点介绍应用层编程中的汉字代码编码方法和显示编程的实现这两部分。

2．1 汉字代码编码

一般西文为8×8点阵，因而显示一个西文字需要8个字节?而每个汉字占4个西文字体，因此显示一个汉字需要32个字节。汉字字库表为一张数据表? 每个汉字在数据表中，通常由32个字节组成一个点阵图形。由于ASCII码编码是由0X00－0X7F表示，因此?每个汉字可由两个字节0Xxx和0Xyy来表示，每个字节为0X80～0XFF（区别于ASCII代码）。第一汉字定义为0X80 0X80，依此类推直至0X80 0XFF ，0X81 0X80，……，……，0XFF 0XFF ，总计可以定义128×128＝16384个汉字。

一个汉字代码表可简单表示为：

hz code table?INT?＝?

／／汉字“数”的32字节的点阵图形代码为?

0x08?0x49?0x2A?0x08?0xFF?0x19?0x2C?0x4A?

0x10?0xFE?0x22?0x22?0x14?0x18?0x25?0x42?

0x40?0x40?0x40?0x84?0xFE?0x08?0x88?0x88?

0x88?0x90?0x50?0x20?0x50?0x88?0x0E?0x04?

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

篇10：嵌入式系统应用设计应关注MPW

嵌入式系统应用设计应关注MPW

SoC是各种类型嵌入式应用系统的方向。长期以来，资金、批量因素一直制约着中小企业、研究机构、高等院校等部门直接采用微电子设计技术，运用ASIC模式进行嵌入式应用系统的开发；然而，嵌入式应用系统设计与微电子设计相融合已是一个技术发展趋势。为了解决这一瓶颈，国外从上世纪80年代初即开始实施了MPW服务计划与体系。MPW服务计划的实施大大加速了IC产业和嵌入式系统应用的发展。许多专家认为，我国IC产业、IC设计、ASIC应用长期落后，与我国长期以来忽视MPW服务计划与体系有关。可喜的是，近年来政府部门及相关单位己重视此问题，MPW服务体系建设研究已正式列入国家863计划，初步建立了几家MPW服务中心。MPW服务体系对我国IC产业的发展势头已开始显现。

1 MPW服务概述

1.1 什么是MPW服务

在集成电路开发阶段，为了检验开发是否成功，必须进行工程流片。通常流片时至少需要6~12片晶圆片，制造出的芯片达上千片，远远超出设计检验要求；一旦设计存在问题，就会造成芯片大量报废，而且一次流片费用也不是中小企业和研究单位所能承受的。多项目晶圆MPW（Multi-Project Wafer）就是将多个相同工艺的集成电路设计在同一个晶圆片上流片，流片后每个设计项目可获得数十个芯片样品，既能满足实验需要，所需实验费用也由参与MPW流片的所有项目分摊，大大降低了中小企业介入集成电路设计的门槛。

1.2 MPW的需求与背景

上世纪80年代后，集成电路加工技术飞速发展，集成电路设计成了IC产业的瓶颈，迫切要求集成电路设计跟上加工技术；随着集成电路应用的普及，集成知识越来越复杂，并向系统靠近，迫切要求系统设计人员参与集成电路设计；为了全面提升电子产品的品质与缩短开发周期，许多整机公司和研究机构纷纷从事集成电路设计。因此，大面积、多角度培养集成电路设计人才迫在眉睫，而集成电路设计的巨额费用成为重要制约因素。

实施MPW技术服务必须有强有力的服务机构、设计部门和IC生产线。

1.3 MPW服务机构的任务

① 建立IC设计与电路系统设计之间的简便接口，以便于系统设计人员能够直接使用各种先进的集成电路加工技术实现其设计构想，并以最快的速度转化成实际样品。

② 组织多项目流片，大幅度减少IC设计、加工费用。

③ 不断扩大服务范围：从提供设计环境、承担部分设计，到承担全部设计、样片生产，以帮助集成电路用户或开发方完成设计项目。

④ 帮助中小企业实现小批量集成电路的委托设计、生产任务。

⑤ 支持与促进学校集成电路的设计与人才培养。

1.4 MPW技术简介

（1）项目启动阶段

MPW组织者首先根据市场需要，确定每次流片的技术参数、IC工艺参数、电路类型、芯片尺寸等。设计时的工艺文件：工艺文件由MPW组织者向Foundry（代工厂）索取，然后再由设计单位向MPW组织者索取。提交工艺文件时，双方都要签署保密协议。

（2）IP核的使用

参加MPW的项目可使用组织者或Foundry提供的IP核，其中软核在设计时提供，硬核在数据汇总到MPW组织者或Foundry处理后再进行嵌入。

（3）设计验证

所有参加MPW的项目汇总到组织者后，由组织者负责对设计的再次验证。验证成功后，由MPW组织者将所有项目版图综合成最终版图交掩膜版制版厂，开始流片过程。

（4）流片收费

每个项目芯片价格按所占Block的大小而非芯片实际大小计算。流片完成后，MPW组织者向每个项目提供10~20片裸片。需封装、测试则另收费。

2 国外MPW公共技术平台与公共技术服务状况

（1）MPW服务机构创意

1980年，美国防部军用先进研究项目管理局(DARPA)建立了非赢利的MPW加工服务机构，即MOS电路设计的实现服务机构MOSIS（MOS Implementation System）服务机构，为其下属研究部门所设计的各种集成电路寻找一种费用低廉的样品制作途径。MPW服务机构与方式的思路应运而生。加工服务内容：从初期的晶圆加工到后续增加的封装、测试、芯片设计。

（2）MOSIS机构的发展

考虑到MPW服务的技术性，1981年MOSIS委托南加州大学管理。在IC产业剧烈的国际竞争环境下，培养集成电路设计人才迫在眉睫。1985年，美国国家科学基金会NSF支持MOSIS，并和DARPA达成协议，将MPW服务对象扩大到各大学的VLSI设计的教学活动;1986年以后在产业界的支持下，将MPW服务扩大到产业部门尤其是中小型IC设计企业；1995年以后，MOSIS开始为国外的大学、研究机构以及商业部门服务。服务收费：国内大学教学服务免费，公司服务收费，国外大学优惠条件收费，国外公司收费较国内公司要高。

（3）其它国家的MPW服务

机构

法国：1981年建立了CMP(Circuit Multi Projects)服务机构，发展迅速，规模与MOSIS接近，对国外服务也十分热心。1981年至今，已为60个国家的400个研究机构和130家大学提供了服务，超过2500个课题参加了流片。1990年以前，CMP的服务对象主要是大学与研究所，1990年开始为中小企业提供小批量生产的MPW服务。由于小批量客户的不断增加，2001年的利润比2000年增加了30%。

欧盟：欧盟于1995年建立了有许多设计公司加盟的EUROPRACTICE的MPW服务机构，旨在向欧洲各公司提供先进的ASIC、多芯片模块（MCM）和SoC解决方案，以提高它们在全球市场的竞争地位。EUROPRACTICE采取了“一步到位解决方案”的服务方式，用户只要与任何一家加盟EUROPRACTICE的设计公司联系，就可以由该公司负责与CAD厂商、单元库公司、代工厂、封装公司和测试公司联系处理全部服务事项。

加拿大：1984年成立了政府与工业界支持的非赢利性MPW服务机构CMC(Canadian Microelectronics Corporation)联盟，是加拿大微电子战略联盟(Strategic Microelectronics Consortium)的一部分。目前，CMC的成员包括44所大学和25家企业。CMC的服务包括：提供设计方法和其它产品服务，提高成员的设计水平；提供先进的制造工艺，确保客户的设计质量；提供技术及工艺的培训。

日本：1996年依托东京大学建立了VLSI设计与教育中心VDEC(VLSI Design and Education Center)，开展MPC（Multi-Project Chip）服务。VDEC的目标是不断提高日本高校VLSI设计课程教育水平和集成电路制造的支持力度。2001年，共有43所大学的99位教授或研究小组通过VDEC的服务，完成了335个芯片的设计与制造。VDEC与主要EDA供应商都签有协议，每个EDA工具都拥有500~1000个license；需要时，这些license都可向最终用户开放。VDEC还对外提供第三方IP的使用，同时，VDEC本身也在从事IP研究。

韩国：1995年，在韩国先进科学技术研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)内建立了集成电路设计教育中心IDEC(IC Design Education Center)。

可以看出，世界各先进国家都认识到IC产业在未来世界经济发展中的重要地位，在IC加工技术发展到一定阶段后，抓住了IC产业飞速发展的关键；在IC应用层面上普及IC设计技术和大力降低IC设计、制造费用，并及时建立有效的MPW服务机构，使IC产业进入了飞速发展期。纵观各国MPW服务机构不尽相同，但都具有以下特点：

① 政府与产业界支持的非赢利机构；

② 开放性机构，主要为高等学校、研究机构、中小企业服务；

③ 提供先进的IC设计与制造技术，保证设计出的芯片具有先进性与商业价值；

④ 提供IC设计与制造技术的全程服务。

3 我国MPW现状

我国大陆地区从上世纪80年代后半期开始进入MPW加工服务，从早期利用国外的MPW加工服务机构到民间微电子设计、加工的相关企业、学校联合的MPW服务，到近期政府、企业介入后的MPW公共服务体系的建设，开始显露了较好的发展势头。

3.1 与国外MPW加工服务机构合作

1986年，北京华大与武汉邮科院合作利用德国的服务机构，免费进行了光纤二、三次群芯片组的样品制作，使武汉邮科院的通信产品得以更新换代。此后，上海交大、复旦、南京东南大学、北京大学、清华大学、哈尔滨工业大学都从国外的MPW加工服务中获益匪浅。东南大学利用美国MOSIS机构的MPW加工服务，采用0.25和0.35 ìm的模数混合电路工艺进行了射频和高速电路的实验流片。

在与国外MPW服务机构的合作方面，东南大学射频与光电子集成电路研究所取得显著成果。建所初期就与美国MOSIS、法国CMP建立合作关系。1998年以境外教育机构身份正式加入MOSIS，同年，利用MOSIS提供的台湾半导体公司的CMOS工艺设计规则、模型及设计资料开发了基于Cadence软件设计环境的高速、射频集成电路，完成了5批0.35ìm、3批0.25ìm CMOS工艺共40多个电路的设计与制造，取得了许多国内领先、世界先进水平成果。2000年东南大学射光所还与法国的CMP组织正式签订了合作协议。

为了推动大陆的MPW服务，射光所从2000年开始利用美国MOSIS机构为国内客户服务，建立了MPW服务网页，向公众及时发布流片时间及加入MPW的流程和手续。2001年，射光所通过MOSIS利用TSMC的0.35和0.25ìm CMOS工艺为清华大学、信息产业部第13所、南通工学院完成了3批10多个芯片的设计制造。目前，10多个高校、研究机构、企业成为射光所MPW成员。

3.2 高校、企业、研究机构合作实现MPW服务

90年代，上海复旦大学开始着手建立国内MPW加工服务机构；1995年，无锡上华微电子公司开始承担MPW加工服务，并于1996年组织了第一次MPW流片；1997年至1999年在上海市政府的支持下，连续组织了6次MPW流片，参加项目有82个；2000年受国家火炬计划、上海集成电路设计产业化基地、上海市科委及上海集成电路设计研究中心委托又组织了3次35个项目的MPW流片。清华大学与无锡上华合作，针对上华工艺，开发了0.6ìm单元库，开始了MPW加工服务，并将校内的工艺线用于

MPW加工服务。近年来，在863 VLSI重大项目规划指引下，在上海、北京、深圳、杭州等地陆续成立了集成电路产业化基地，进一步推动了MPW加工服务的开展。清华大学从2000年开始，利用上华0.6ìm CMOS工艺为本校以及浙江大学、合肥工业大学组织了4次MPW流片，总共实现了106项设计；上海集成电路设计研究中心与复旦大学，于2001年利用上华1.0和0.6ìm CMOS工艺和TSMC的0.3ìm CMOS工艺，为产业界、教育界进行了8次MPW流片，实现了109个设计项目。

随着中国半导体工业飞速发展，将会在更多的先进工艺生产线为MPW提供加工服务，许多境外的半导体公司也在积极支持我国的MPW加工服务。随着上海、北京多条具有国际先进水平的深亚微米CMOS工艺线的建成，国家级的MPW计划会得到飞速发展。

3.3 台湾地区的MPW加工服务

1992年在台湾科学委员会的支持下，成立了集成电路设计和系统设计研究中心CIC。其目的是对大专院校的集成电路/系统设计提供MPW服务，对集成电路/系统设计人员进行培训，并推动产业界与学院的合作研究项目。到目前为止，CIC已为超过100家的台湾院校提供了MPW服务，总计有3909个IC项目流片成功，其中，76家大专院校有3423项，40多家研究所和产业界有486项。在EDA工具方面，有多家的IC/SYSTEM设计工具已运用在MPW的设计流程中。到目前为止，已有91家大专院校安装了14 100多个EDA工具的许可证，另外，0.6ìm 1P3M CMOS、0.35ìm1P4M CMOS、0.25 ìm1P5M CMOS和0.18ìm1P6M CMOS的标准单元库已开始使用。除了常规MPW服务，CIC还向大专院校提供培训：2001年有7000人次，每年还有2次为产业界提供的高级培训。

台湾积体电路制造股份公司（台积公司：TSMC）从1998年提供MPW服务，成为全球IC设计的重要伙伴。2000年以来台积公司提供了100多次MPW服务，并完成了1000个以上IC芯片项目的研制。目前，台积公司已分别与上海集成电路设计研究中心、北京大学微处理器研究开发中心合作，提供MPW服务。

4 我国大陆地区MPW服务基地的建设

由于大陆地区原有微电子研究机构的历史配置，在进入基于MPW服务方式后，这些研究机构先后都介入了IC设计的MPW服务领域，并开始建立相应的MPW服务基地。

4.1 上海复旦大学与集成电路设计研究中心（ICC）

上海复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室在上海市政府支持下，于1997年成立了“上海集成电路设计教育服务中心”。主要任务是IC设计人才培养和组织MPW服务。1997~1999年组织了6次MPW流片。2000~2001年上海市科委设立“上海多项目晶圆支援计划”，把开展MPW列为国家集成电路设计上海产业化基地的重点工作。在市科委组织下，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室与ICC实现强强联合，面向全国，于2000年组织了3次、2001年组织了5次MPW流片。ICC于2001年底正式与TSMC达成合作协议，开展0.35ìm MPW流片服务。2002年与中芯国际集成电路制造（上海）有限公司（SMIC）合作推出本土0.35ìm及以下工艺的MPW流片服务。从ICC设立的网站(www.icc.sh.cn) 可了解MPW最新动态和几乎所有的MPW服务信息。

4.2 南京东南大学射频与光电子集成电路研究所

1998年，南京东南大学射光所以境外教育机构的身份正式加入美国MOSIS，并签订有关协议，由此可获得多种工艺流片服务。2000年5月与法国的CMP签订了合作协议。1999年底受教育部委托，举办了“无生产线集成电路设计技术”高级研讨班。从2000年开始建立了MPW服务网页，通过网页向公众公布流片时间及加入MPW的流程和手续，目前，高速数字射频和光电芯片测试系统已开始运行，准备为全国超高速数字、射频和光电芯片研究提供技术支持，有许多高校、研究单位、公司已成为射光所MPW成员。

4.3 国家集成电路设计产业化（北京）基地MPW加工服务中心

在北京市政府的支持与直接参与下建立了“北京集成电路设计园有限责任公司”。正在建设中的国家集成电路设计产业化（北京）基地MPW加工服务中心由北京华兴微电子有限公司为承担单位，联合清华大学、北京大学共同建设。

4.4 北方微电子产业基地TSMC MPW技术服务中心

北京大学微处理器研究开发中心（MPRC）与台湾积体电路制造股份有限公司（TSMC）合作开展面向大陆地区的MPW服务，2001年受北方微电子产业基地领导小组办公室委托，正式成为面向TSMC的目标工艺为0.25ìm以下的MPW服务中心。目前，MPRC与大陆清华大学、浙江大学、台湾新竹清华大学、新竹交通大学、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）、圣巴拉分校联合成立了“国际系统芯片研究中心”。在面向TSMC的MPW服务中，MPRC与上海IIC、浙江大学超大规模集成电路设计研究所、东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心、哈尔滨工业大学微电子中心、上海集成电路设计研究中心、中国电子科技大学合作建立辐射全国的MPW服务网。截止到2002年4月已有8家15个设计项目正式选择TSMC 0.25ìm工艺的MPW服务。

5 中国大陆IC产业的未来

5.1 抢占国内市场份额

上半世纪90年代，一种无加工线（Fabless）的'IC设计模式在美国蓬勃兴起。许多IC设计公司和著名的代工厂（Foundry）如TSMC、UMC进行了成功的合作，Xilinx和Altera就是其中的典范。2000年中国大陆市场消费的150亿美元的集成电路中，只有7%为中国大陆制

造，而未来5年中，中国大陆将有10条先进的晶圆生产线建成。因此，产生了IC设计与生产线能力的巨大矛盾。可喜的是，国际上为解决这一矛盾探索了许多成功的经验，并建立了许多国际性的服务机构。我国许多高校、研究机构介入其中也取得了宝贵的经验。目前，大陆建设的晶圆生产线工艺可以满足当前大多数高产量的消费类、通信类集成电路要求，只要抓住当前机遇，充分利用境外可以获得的一切MPW服务资源，大力培育本土MPW技术平台，抢占国内市场份额是大有希望的。

5.2 努力赶上世界先进水平

目前，随着国际上IC产业的迅速膨胀，一些先进的服务机构和技术平台也逐渐向我国大陆开放，加上政府的大力倡导与支持，如果能遵循IC产业发展规律，充分利用一切可利用的先进技术和服务管理模式，就有可能以最短的时间赶上世界先进水平。

① 走MPW平台捷径：MPW服务机构运作方式已很成熟，这里有成熟的工艺、低廉的成本、经过实践验证的IP和经验丰富的MPW供应商，可以在较高的基础上起步。

② 力争世界级SoC IP平台技术支持，包括工艺完美的设计、良好的EDA工具和IP库、先进的代工厂支持、丰富的验证实例以及SoC IP平台免费或廉价使用。例如，北京大学的MPRC已与美国著名的工艺库提供商Artisan达成协议，MPRC作为国内Artisan面向TSMC 0.25ìm以下的工艺库提供者，将无偿为大陆地区的设计人员服务。目前，MPRC已获得该公司提供的TSMC 0.25ìm服务和0.18 ìm的完备工艺库和相应的存储器生成器，可向大陆地区提供全程服务。

5.3 中小企业迅速融入MPW服务

上海矽创微电子有限公司是一家依靠MPW服务取得成功的小型企业。原先以0.6ìm CMOS工艺流片的费用为20万元人民币，其改版的重新流片费用也10万元以上。2001年3月通过上海MPW支援单位--上海集成电路设计研究中心（ICC），一次投了4种样片，总共花费不超过5万元。目前他们已累计参加ICC组织的3批MPW服务，共试制了9种芯片，其中5个用于试制MCU开发版芯片，2个用于实际产品，1个用于验证模块，1个用于小批量生产，每个芯片都达到了预期效果。同时，企业可以通过低廉的MPW方式形成企业的IP库，进一步降低IC设计的风险性。

我国嵌入式系统产业中，有许多中小企业，不乏有出众的应用系统设计人才，借助MPW服务平台，以SoC模式，迅速提高我国嵌入式系统应用开发水平。

本文参考《中国集成电路》2002年第6期MPW专辑综合而成。

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