理论教育 系统设计:软硬兼施优化方案

系统设计:软硬兼施优化方案

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在系统设计时,需综合应用软硬件知识,将复杂系统划分为便于实现的组成部分,特别强调“软硬兼施”的能力。事实上,目前具备了微处理器系统开发工作条件,一是有了各种各样的开发工具;二是市场芯片资源丰富,且价格便宜;三是技术已经成熟,现在有很多关于微处理器的图书、资料供设计者参考。利用各种硬件电路、系统软件和应用软件,可以方便地进行系统设计。

系统设计:软硬兼施优化方案

在系统设计时,需综合应用软硬件知识,将复杂系统划分为便于实现的组成部分,特别强调“软硬兼施”的能力。

首先确定系统结构如何,例如采用开环还是闭环控制,或仅是一个数据采集处理系统。如是闭环控制,还应确定采用直接数字控制(DDC)、计算机监督控制(SCC),还是分布式控制(Distributed Control)。在这种分布式控制系统(DCS)中,只有必要的信息才送上位机,其他检测、反馈、控制都用单片机系统就地解决。

其次,软硬件的折中问题,必须综合考虑。因一种功能可用软件,也可用硬件来实现,需根据实时性和性能价格比来综合平衡后确定。一般硬件实现速度快,节省CPU时间,但成本较高。如模拟系统动辄要十多块板子;而软件实现成本较低,在硬件不变的情况下,可方便地更改控制规律、参数以及结构。尤其可实现较复杂的运算和控制规律,如现代控制理论中的二次型、滑模式、状态观测器、自适应控制等等,但缺点是速度、实时性较差。

一般原则:在保证实时控制的条件下,尽量采用软件实现。但也不排除在复杂系统中,对某一部分软件进行固化,如矢量控制模块、无刷直流电机控制芯片,要根据其总体情况反复分析比较确定。总之,计算机的应用为更先进的控制算法信号处理(如操作、监控、管理、控制、计算、诊断等)展示了广阔的前景。

事实上,目前具备了微处理器系统开发工作条件,一是有了各种各样的开发工具;二是市场芯片资源丰富,且价格便宜;三是技术已经成熟,现在有很多关于微处理器的图书、资料供设计者参考。利用各种硬件电路、系统软件和应用软件,可以方便地进行系统设计。(www.daowen.com)

最后,提出几条原则供选择时参考。

1)在研究开发阶段,一般选用内部不含只读存储器(ROM)或电可编程只读存储器(EPROM)芯片比较合适,通过外部扩展ROM和随机存取存储器(RAM)即可构成一个小系统。这样,不需专用设备即可固化应用程序。

2)若设计的系统可批量生产,则可选用带ROM或EPROM的单片机,这样可使系统更加简单。

3)根据用户的特殊要求及性能价格比等诸因素的考虑,注意选用特殊功能微处理器。

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