[经验]

优化温度检测工程架构的心得

吴工

2019-12-26 11:06:20

1038 温度检测

本项目是基于FPGA设计的温度检测工程：该项目主要实现的功能是对温度传感器DS18B20的温度值进行读取，并且将读取到的温度值数据在数码管上和PC上显示出来。

一、硬件与架构设计

本项目中用到的设备有：PC、FPGA、温度传感器DS18B20、蜂鸣器（beep）、数码管（segment）。

对于本次的项目，我的任务是将之前的温度检测项目的架构再进行细分，以及将相应的代码写出来并且能够上板调试出来。

之前的温度检测项目的架构主要分了九个模块：分别是uart_rx模块、ascii_hex模块、opcode模块、control模块、byte模块、bit模块、seg_disp模块、hex_ascii模块、uart_tx模块，具体的架构图如图1所示：

在上面温度检测架构（图1）的基础上，我将架构再进行了细分，分成了11个模块：分别是uart_rx模块、ascii_hex模块、opcode模块、control模块、byte模块、温度比较模块、温度计算转换模块、bit模块、seg_disp模块、hex_ascii模块、符号补全模块、uart_tx模块，具体的架构图如图2所示：

该项目架构细分前后的主要区别主要是：将细分之前的control模块分解成了control模块、温度比较模块、温度计算比较转换模块、符号补全模块、以及将opcode模块的输出设置为地址指令和数据指令一起输出。

二、架构细分后的优点

我个人认为有以下几个优点：

1、让每一个模块的功能更加清晰，看起来比较直观（让刚接触到该项目的新手，能够比较短时间内了解各个模块的功能）；

2、让思路更加清晰，方便写相应地代码，减少因代码过多而导致容易发生错误的问题（细分前的control模块代码多，功能多，使得看或者写代码时有一定的难度）；

3、方便对每一个模块进行相应地测试（方便写测试文件）。

三、产生问题及解决方案

在细分该项目的过程中，我所遇到的问题有以下三点：

1、对各个细分模块的输入和输出信号定义不太清晰（不知道该设置多少个输入和输出信号）；

2、对模块之前的闲忙信号定义比较模糊（不太清楚哪些模块之间需要定义闲忙信号）；

3、上板调试时，数码管上能够正常显示读取到的温度值，而pc上却出现了乱码（没有显示读取到的温度值）；

对于以上提到的三个问题，我分别做了如下的处理：对于第一个问题、我先将能够想到的输入或者输出信号先定义好（多除少补），再结合细分架构之前对应的输入和输出进行定义；对于第二个问题、我先考虑各个模块之间的信号处理时间，看看哪些模块之间需要用到闲忙信号，最后再结合细分架构之前各个模块之前的闲忙信号设置；对于第三个问题、我使用signaltap从uart_tx模块、符号补全模块、hex_ascii模块、温度计算比较转换模块依次进行查找问题，最后查找出是某一个输出信号的位宽定义的问题。

总的来说，通过对本次温度检测项目架构细分，让我对该项目更加的了解了，以及在一定程度上扩展我的设计思路，同时也让我对signaltap的使用更加熟悉了（用signaltap找bug确实是一种很好的方法），还有就是也让我体验到了一丝的成就感。

以上就是本人优化温度检测工程架构的心得笔记，感兴趣的朋友可以在留言中与我进行交流讨论！