一種嵌入式軟件版本信息獲取方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉源楊 ， 馬建輝 ， 王知學(xué) ， 王 崗

（1.山東省汽車(chē)電子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東 濟(jì)南 250014；2.山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 山東 濟(jì)南 250014）

在嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)階段，需要經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)迭代并進(jìn)行充分測(cè)試以提高軟件可靠性和完善產(chǎn)品性能。采用軟件版本的形式對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程建立里程碑，以版本標(biāo)號(hào)的形式對(duì)各個(gè)軟件版本進(jìn)行標(biāo)識(shí)和區(qū)分，然后在計(jì)算機(jī)上以文檔管理的形式或者通過(guò)專(zhuān)業(yè)的版本控制工具對(duì)各個(gè)版本軟件的源代碼及其二進(jìn)制文件進(jìn)行整理及控制是一種有效的軟件開(kāi)發(fā)管理方式并已被廣泛采用[1]。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了提高設(shè)計(jì)效率，開(kāi)發(fā)和測(cè)試并行進(jìn)行，為了測(cè)試缺陷、查找缺陷原因或定位缺陷的引入時(shí)間，可能需要對(duì)不同版本的軟件進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)測(cè)試出某個(gè)缺陷后，需要定位當(dāng)前運(yùn)行軟件的版本號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析，由于硬件版本的相對(duì)固定性，無(wú)法通過(guò)檢查硬件電路的手段來(lái)判斷當(dāng)前運(yùn)行軟件的版本，如果軟件本身包含版本信息，通過(guò)一種手段從軟件中獲得版本信息，便可以解決上述問(wèn)題。本文通過(guò)采用預(yù)留的MCU IO管腳進(jìn)行軟件版本的獲取，通過(guò)在單個(gè)IO管腳上實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)與LED驅(qū)動(dòng)的復(fù)用[2]，按鍵觸發(fā)嵌入式設(shè)備輸出當(dāng)前軟件版本信息，設(shè)備以特定方式LED脈沖閃爍的表現(xiàn)形式輸出版本信息。這種方式避免了對(duì)代碼二進(jìn)制文件的專(zhuān)業(yè)分析和數(shù)據(jù)查找，可以高效直觀得在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)獲取版本信息，而且因?yàn)槠浜?jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、占用資源少，在嵌入式設(shè)備領(lǐng)域具有廣泛的適用性。

1 設(shè)計(jì)思路

嵌入式設(shè)備的軟件版本標(biāo)號(hào)采用帶小數(shù)點(diǎn)的浮點(diǎn)數(shù)形式，格式為 X.Y，X和Y的取值區(qū)間為[0，9]，共計(jì)可包含0.1-9.9的99個(gè)版本，由于浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算存在誤差[3]，每次軟件定版時(shí)，在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)一個(gè)取值區(qū)間為[1，99]的整型常量VERSION來(lái)表示版本號(hào)，VERSION=（X.Y）*10，從版本號(hào)常量VERSION中提取X和Y的計(jì)算公式如下：

X等于版本號(hào)常量除以10的模，Y等于版本號(hào)常量除以10的余數(shù)。

設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)和LED驅(qū)動(dòng)復(fù)用IO腳，當(dāng)IO腳為輸入方向時(shí)，通過(guò)IO狀態(tài)的讀取可以檢測(cè)按鍵的按下和彈起狀態(tài)，當(dāng)IO腳為輸出方向時(shí)，可以設(shè)置高低電平實(shí)現(xiàn)LED的亮滅控制。具體應(yīng)用時(shí)，首先設(shè)置IO腳為輸入方向，周期檢測(cè)按鍵操作，檢測(cè)到有效的按鍵按下操作后，當(dāng)按鍵彈起時(shí)將IO腳設(shè)置為輸出方向，以PWM的方式驅(qū)動(dòng)LED，首先以頻率為2 Hz、占空比為50%的PWM形式輸出X個(gè)周期的方波脈沖，然后間歇3 s，以頻率為1 Hz、占空比為50%的PWM形式輸出Y個(gè)周期的方波脈沖，進(jìn)行軟件版本的顯示[4]，顯示完成后再次設(shè)置IO腳為輸入方向。

通過(guò)在按鍵按下并彈起后統(tǒng)計(jì)3 s間歇時(shí)間前后的LED閃爍次數(shù)，便可以得到X和Y的數(shù)值，軟件版本號(hào)計(jì)算公式如下：

2 電路設(shè)計(jì)

硬件電路包括按鍵、LED、限流電阻R1和上拉電阻R2四個(gè)元件，其電路如圖1所示。IO腳設(shè)置為輸入方向時(shí)，按鍵按下，R1端電壓為VCC，LED截止處于熄滅狀態(tài)，由于上拉電阻R2的作用，IO腳電平為高，狀態(tài)值為1，當(dāng)按鍵彈起，R1端電壓為0，LED截止，IO腳電平為低，狀態(tài)值為0。IO設(shè)置為輸出方向時(shí)，在按鍵處于彈起狀態(tài)的條件下，IO電平為高時(shí)，LED導(dǎo)通點(diǎn)亮，IO電平為低時(shí)，LED截止熄滅，當(dāng)按鍵按下時(shí)，LED截止熄滅。可選擇紅、黃、藍(lán)不同顏色的LED，不同顏色LED的導(dǎo)通電壓不同，決定所使用的限流電阻R1的阻值也不相同，同時(shí)調(diào)整R1阻值，可以調(diào)節(jié)LED燈的亮度[5]。

圖1 硬件電路圖Fig.1 Hardware circuit

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。首先設(shè)置該IO腳為輸入方向，以20 ms為周期讀取IO狀態(tài)，正常狀態(tài)即按鍵處于彈起狀態(tài)時(shí)，IO狀態(tài)為0，按下按鍵時(shí)IO狀態(tài)為1，當(dāng)檢測(cè)到IO狀態(tài)為1時(shí)啟動(dòng)對(duì)按鍵的軟件去抖處理[6]，當(dāng)檢測(cè)到一次有效的按鍵按下操作后，按鍵彈起時(shí)設(shè)置IO腳為輸出方向，開(kāi)始進(jìn)行LED的驅(qū)動(dòng)控制。

LED控制方式如下：首先根據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算出軟件版本號(hào)中的X和Y，然后以頻率為2 Hz、占空比為50%的PWM方式輸出X個(gè)周期方波脈沖，此時(shí)LED周期閃爍，閃爍次數(shù)等于X，最后一個(gè)周期結(jié)束后熄滅LED，然后啟動(dòng)3 s間歇定時(shí)，定時(shí)到達(dá)后以頻率為1Hz、占空比為50%的方式輸出Y個(gè)周期方波脈沖，此時(shí)LED周期閃爍次數(shù)等于Y，最后一個(gè)周期結(jié)束后熄滅LED，并再次設(shè)置管腳為輸入方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)MCU的單個(gè)IO管腳復(fù)用實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)及LED驅(qū)動(dòng)，通過(guò)按鍵的方式觸發(fā)讀取軟件版本信息操作，避免了復(fù)雜的診斷協(xié)議和診斷接口，通過(guò)LED脈沖閃爍的方式輸出軟件版本信息，直觀方便，電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，占用軟硬件資源很少，可以方便地在不同的嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，具有廣泛的適用性和極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

圖2 軟件設(shè)計(jì)流程圖Fig.2 Software design flow

[1]李欣，張路，謝冰，等.基于構(gòu)件的軟件版本管理系統(tǒng)[J].電子學(xué)報(bào)，2000（11）:119-121.LI Xin，ZHANG LU，XIE Bin，et al.Component based software version management system[J].Acta Electronica Sinica，2000，（11）:119-121.

[2]高瓊，張全營(yíng).基于R5G0C314DA芯片的IO口復(fù)用[J].家電科技，2012（6）:70-71.GAO Qiong，ZHANG Quan-ying.IO port reuse based on R5G0C314DA chip[J].China Appliance Technology，2012，（6）:70-71.

[3]杜叔強(qiáng).淺析C語(yǔ)言中的浮點(diǎn)數(shù) [J].蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010（5）:26-28.DU Shu-qiang.Analysis of floating-point numbers of C language[J].Journal of Lanzhou Polytechnic College，2010，（5）:26-28.

[4]山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所.一種獲取嵌入式軟件版本信息的方法:中國(guó)，201210488667.1[P].2012-11-27.

[5]美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司.發(fā)光二極管（LED）的相關(guān)應(yīng)用及驅(qū)動(dòng)技術(shù)[J].世界電子元器件，2007，（12）:94-97 National Semiconductor.Application and Driver Technology of LED[J].Global Electronics China，2007，（12）:94-97

[6]魯慶賓.矩陣式鍵盤(pán)部分連擊的處理[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（17）:34-36.LU Qing-bin.Processing of the matrix keyboard parts combo[J].Electronic Design Engineering，2011（17）:34-36.