佛山水泵厂丨矿山水泵检测系统的软件设计

软件与硬件的协同工作原理跟人极其相似，硬件可视作骨骼框架，软件则相当于大脑，有躯壳没有头脑进行判断分析，工作能力势必将受到限制。因而编写合理、有效、完善、结构化的程序是至关重要的。完成了硬件电路板设制作，系统功能的实现工作重心则转移到系统软件方面。系统能否正常可靠的运行、自动化水平的高低、智能实时控制能力的强弱，不仅要求合理的硬件设计外，而且很大程度上也依赖于先进的算法及结构体系明确的软件设计。程序的编写过程需要开发人员经过设计、编写、调试、修改、完善等流程，结构良好、条理清晰、可移植的编程设计，将大大缩短项目开发周期，同样有利于项目后续的维护和改进。

对于软件设计程序，设计人员应对整体结构有一个深刻的理解和系统的把握。对单片机的程序设计而言，首先单片机内核系统程序与应用程序须进行整体考虑；其次在单片机系统设计过程中，硬件与软件的结合应保持紧密性，一般说来，硬件电路的设计都是针对特定需求进行开发，故不具备通用性特点，通过编写软件对硬件外设执行操作必须根据具体的硬件电路设计对应的软件，不可盲目参考例程。硬件设计的优劣程度直接决定了软件设计的难易程度及其质量，是软件良好运行的前提，二者合作的契合程度一定程度上影响着系统本身的整体性能表现。软件设计的水平同样影响到硬件功能的发挥，合理的软件设计可实现硬件资源的最大化利用。很多情况下可通过软件编写实现硬件的功能，原则上来讲，软件本身可实现的功能，尽量少用或者不用硬件，因为要顾及PCB板的空间布局和来自输入信号方面的干扰，不合理地增加硬件部分不但伴随着成本加大，系统出现故障的几率也相应增加。此外，需要程序设计人员重视的是，单片机的内存不同于PC机，可任由程序人员不加分配的使用，单片机内存非常有限，大多数情况下都需要开发人员精确分配，甚至要求程序设计人员数据结构设计细化到字节的地步。面临这样的条件，程序员在设计的同时必须保持紧凑化、精细化的思维模式。以实现资源的合理、有效运用。

噪声干扰是嵌入式系统应用稳定性最大影响因素，特别是用于工业控制、生产等复杂环境下易受到噪声影响导致系统故障，因此，除了在硬件上提高抗干扰能力外，软件的抗干扰能力、容错能力也要达到至一个强有力的水准。

除去上述嵌入式应用编程特点以外，软件也需遵循一定的规律。首先，功能实现过程中所需算法应合理、正确，合理有效的算法不但能保证功能有条不紊的实现，也是合理资源配置的前提条件。其次，软件的设计应自顶向下具备模块化明确、可读性强、可维护性好、可扩展性佳的特质。

佛山水泵厂认为软件的设计遵循以下步骤：

1、需求分析：要明确所面临问题及系统要求，给出系统需求模型，商议项目解决方案，编写任务可行性报告及说明书；

2、细化任务：细化解决方案并以合适的任务需求为基本点，分不同层次对应要实现的功能；

3、宏观定义：宏定义功能模块接口，也就是输入、输出定义。综合考虑不同需求任务下的交互关系并加以规划，以增强程序条理性及可读性；

4、算法敲定：在采集过程中，不同参数的获取算法不一而同，算法综合考虑精确性、实时性，在系统计算负担和精度之间做一个权衡，尽可能选用简单、有效的算法，算法符合要求与否直接决定了程序的正确性和系统现场表现；

5、数据类型敲定：MCU片内资源有限，要根据实际情况进行数据结构规划；

6、内存资源分配：对系统内存分配要心中有数，给出分配明细；

7、编程、调试：首先根据之前确立数据模型绘制出流程框图，编制完成还需要对程序进行调试；

8、优化程序结构：程序优化是指对源代码进行调整，达到缩短程序占用空间，加快运算速度和节省数据存储单元的目的。往往会出现代码之间冗繁甚至出现矛盾，这种情况下优先照顾优先级高的任务，设计过程中经常用到的循环程序、函数、子程序的形式来简化程序，通过改进算法来节省工作单元和减少程序执行时间；软件的优化往往都有一个反复的过程，本系统经过三个阶段。

9、现场测试：仿真运行正确的程序要烧录进FLASH进行固化，而后再进行现场阶段测验。实验室环境相对与现场环境过于温和，对于出现的误差设置错误应考虑软件、硬件，结合现场环境及所出现的问题进行分析，找出问题、分析问题、解决问题，实现最终阶段的解决；

10、以现场情况为准，对硬件及软件设计进行改进，使系统更完善、更可靠。该多功能检测仪设备性能测定软件的关键是VC数据库访问技术和数据拟合技术绘制性能曲线。

本文系统软件设计思路是：由采用TMS320VC5509A作为主控芯片的多功能矿山检测仪对四大设备不同工作参数进行测定，并存入指定的数据库，对不同的设备进行测试的过程中，调用不同的性能测试软件，对该数据库中既存的测定数据进行读取，完成上述功能后，软件实现数据的处理和性能曲线的绘制工作，有效降低了传统方式下分立式仪表所引起的误差，可有效避免误差和错误。此外，实现数据处理的同时，提供报表打印输出和性能曲线打印输出功能。

随着信息技术的发展，数据库技术得到了长足的发展，其中数据库访问技术成为数据库应用中的重要环节。Microsoft公司提供了多种数据库技术访问技术，同时VC++支持多种数据库访问你接口，如ODBC，DAO，OLEDB，ADO等，这些技术各有自己的特点，他们提供了简单、灵活、扩展性好的开发技术。本系统采用的是ODBC数据库访问技术。该技术（OpenDatabaseConnectiviity）是客户应用程序访问关系数据库时提供的一个统一规划的接口，它是由Microsoft公司开放服务结构中有关数据库的一个组成部分，并提供了一组对数据库访问的标准API接口函数，肯富来离心泵利用这些API函数可访问任何提供的ODBC驱动程序的数据库。目前技术所有的关系数据库都提供了ODBC驱动程序，这使得ODBC的应用非常广泛。ODBC是一个分层结构，如图1所示。

可以看出ODBC是介于用户应用程序与不同的数据库驱动之间的一个中介，在使用ODBC技术编写应用程序时，用户不能直接对数据库进行存取操作，而必须由ODBC驱动程序完成。目前所有的关系数据库都提供了ODBC的驱动程序，所以ODBC基本可用于所有的关系数据库。

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