便攜式功率分析儀設計----功率分析儀軟件設計（一）

第四章功率分析儀軟件設計

4.1軟件設計框架

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，提供獨立的顯示控制字，可用單片機對其進行控制，單片機通過SED1335將數(shù)據(jù)送到LCD顯示。通道進來的模擬信號經(jīng)由A/D轉換成數(shù)字量，將這些數(shù)字量存入緩存器FIFO后，再由ARM讀入進行計算處理，我們所選用的ARM LPC2138擁有強大的數(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，便于調用。FLASH是非易失性存儲器，可以重復進行讀/寫，讀寫時應按其時序進行。它用于存儲字庫和程序，本設計中使用的FLASH是ARM單片機LPC2138內部FLASH.在這里鍵盤按鍵操作和控制是直接由ARM來完成的，利用鍵盤掃描方式，通過定時器不斷對鍵盤動作進行掃描，從而達到鍵盤控制操作的功能。本系統(tǒng)在調試過程中還提供了串口對外通訊，利用68013將串口轉換為適合與上位機通訊的USB接口，實現(xiàn)與上位機通訊，達到利用電腦輔助系統(tǒng)調試的目的。

4.1.1軟件功能設計

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)處理和測量(包含對采樣數(shù)據(jù)處理、整合、計算以及對信號常用屬性的測量)、液晶屏控制、鍵盤控制以及校準這幾大部分，聯(lián)機調試部分僅在本設計的試驗、調試階段使用。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

本課題設計中采用的是32位ARM7TDMI-S CPU——LPC2138微控制器，程序開發(fā)平臺選用了對該系列單片機支持較好的ADS1.2.

ADS1.2是一個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相關應用開發(fā)和調試的綜合性軟件。在功能和易用性上比較SDT都有提高，是一款功能強大又易于使用的開發(fā)工具。ADS囊括了一系列的應用，并有相關的文檔和實例的支持。使用者可以用它來編寫和調試各種基于ARM家族RISC處理器的應用?？梢杂肁DS來開發(fā)、編譯、調試采用包括C、C++和ARM匯編語言編寫的程序。AXD提供給基于Windows和UNIX使用的ARM調試器。它提供了一個完全的Windows和UNIX環(huán)境來調試C，C++，和匯編語言級的代碼。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語言編程具有以下一些特點：、

語言簡潔，使用方便靈活。C語言的關鍵字很少，ANSI C標準一共只有32的關鍵字，9種控制語句，壓縮一切不必要的成分。C語言的書寫形式比較自由，表示方法簡潔。

可移植性好。C語言是通過編譯來得到可執(zhí)行代碼，便于移植。

表達能力強。C語言具有豐富的數(shù)據(jù)結構類型和多種運算符，可以根據(jù)需要采用整型、浮點型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結構類型、聯(lián)合類型等各種數(shù)據(jù)類型來實現(xiàn)各種其它高級語言難以實現(xiàn)的復雜數(shù)據(jù)的結構運算。

表達方式靈活。利用C語言提供的多種運算符，可以組成各種表達式，還可以采用各種方法來獲得表達式的值，從而使用戶在程序設計中具有更大的靈活性。C語言的語法規(guī)則不太嚴格，程序設計的自由度比較大，程序的書寫格式自由靈活。

本設計軟件方案包括兩個部分：本機程序和聯(lián)機調試程序。本機程序是基于ARM Developer Suite v1.2軟件編寫的，聯(lián)機調試程序是基于C++ Builder 6.0編寫的。ARM主程序運行流程如下圖4-3：

ARM主程序主要分為以下幾個模塊：

a)數(shù)據(jù)采集、處理：通道每個采樣循環(huán)采集1K數(shù)據(jù)，ARM讀取通道數(shù)據(jù)，在顯示數(shù)據(jù)之前對采集數(shù)據(jù)進行相應處理、計算。

一個正常采樣處理循環(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(如果為調試方式，應同時將顯示的數(shù)據(jù)傳送給上位機)。

c)鍵盤掃描處理：采用陣列掃描。定時掃描方式，有按鍵輸入則進行相應處理。

d)校準處理：主要包括通道校準、功率測量校準、頻率測量校準、功率頻響校準。

e)通訊模塊：與上位機調試程序的接口。上層發(fā)送的校準表數(shù)據(jù)、參數(shù)等都是通過這個模塊進行相應處理。該模塊主要在調試階段使用。