计算机电子工程技术的有效应用与发展研究

关键词：计算机电子工程技术；硬件；软件

中图法分类号：TP399 文献标识码：A

1引言

计算机电子工程技术的普遍应用，满足了诸多行业的发展需要。近年来，人们对计算机电子工程技术的需求急剧增加，为经济提供了新的增长点，计算机电子工程技术的应用在一定程度上与社会、经济发展建立了紧密的关系。因此，探究计算机电子工程技术的应用具有非常突出的现实意义。

2计算机电子工程技术的组成

由图1可知，计算机电子工程技术由硬件、系统、软件、功能4部分组成。硬件包括器件、电路、处理器；系统由计算机、网络支撑；软件负责处理数据信息；功能涵盖信号采集、信号传输、信号变换、信号存储以及数据通信、数据处理、数据利用、数据认知等。

3计算机电子工程技术的有效应用

3.1硬件开发

硬件开发特指电子产品硬件开发，硬件开发的流程如图2所示。

由图2可知，计算机电子工程中，硬件开发需要先明确硬件总体需求，包括CPU处理能力、输入输出端口分配、存储容量及速度、电平要求、接口要求、特殊电路要求等。在明确硬件总体要求后，技术人员应寻找关键信息及技术支持，思考技术可靠性、技术可能性、经济可行性，明确开发调试要求。确定总体方案后，技术人员可以进行硬件的详细设计，完成硬件原理图绘制与印制电路板布线，并编写开发物料清单、新器具编码。将1块或2块单板焊接到印制电路板裸板回板上，结合设计原理，进行单板调试，根据调试情况修改原理图，记录调试修改数据。单板调试后，与软件人员配合进行投板迭代测试，完成硬件开发。整个硬件开发过程需要根据硬件开发流程规范文件执行，确保计算机电子工程技术应用与相关器件选择均符合规范要求，优选开放式硬件架构，最大限度地利用Auto CAD，FPGA（ Field Programmable Gate Array）调试程序，CadenceOrCAD/Allegro等现有成熟技术以及示波器、信号发生器、逻辑分析仪等测试仪器来控制产品性能。

在硬件需求分析时，技术人员可以从计算机电子工程立项着手，提前了解总体需求，包括工作原理、系统功能、结构条件、性能指标、设计时间、产品寿命等，进而根据硬件开发任务，对比现有硬件水平与需求差异，形成由工程组网、使用说明、运行环境、基本配置、互连方法、功能模块划分、关键技术攻关、外购硬件名称型号与技术指标、主要仪器设备、硬件分系统功能指标、电磁兼容讨论、电源工艺结构组成的需求说明书。

根据硬件需求，技术人员可以聚焦单板功能、硬件总体结构，进行单板之间接口、对应技术指标的划分，明确系统总体结构图及功能划分、系统逻辑框图、单板命名、系统功能及功能指标、单板逻辑框图、电路结构图、各功能块逻辑框图等，具化硬件系统，进而从内容科学性、文档格式合理性、描述准确性、技术可行性着手，进行总体方案论证，为计算机电子工程顺利实施提供依据。

总体方案论证后，申购关键器件，进行单板设计方案的规划。单板设计方案具体包括单板尺寸、单板在整机内位置与功能描述、单板逻辑图、单板接口定义与相关板的关系、单板重要性能指标、单板功耗与采用标准、开发用仪器仪表等。根据单板设计方案，结合硬件工作原理，进行元器件选择、功能模块指标的细化，明确分系统达成设计指标的途径，并确定关键技术可行性。在验证关键技术可行性时，需要着重体现单板逻辑框图、功能模块以及实现方式、接口方式、地址分配、中断方式、存储器空间、时序说明、接口管脚信号详细定义、指示灯说明、外接线定义等。

计算机电子工程技术在软件开发中主要应用于单板软件编程与编译器调试、数据结构描述。详细的软件开发涵盖主程序、中断、子程序、出口参数、人口参数、函数调用、局部变量、流程图等。在关于通信协议的描述中，需要对链路层通信协议、物理层通信协议、高层通信协议的定义文档进行梳理；单板软件则需要根据计算机电子工程技术规范对关键软件进行规范。若规范完成情况表、主要元器件订货清单均通过评定审议，则进行下一步，反之则继续分析硬件需求，重新开始整个项目。

硬件详细设计通过评审后，根据计算机电子工程技术关于中心库的设计规范，设计人员可以进行元器件建库，包括电源单元、时钟单元、FPGA等。同时，结合任务需求，进行关键信号仿真，确定关键信号已增加匹配电阻（或电容），进而综合考虑电源完整性、电磁兼容性、信号完整性、可制造性等结构要求，结合阻抗、抗干扰、时延等关键指标，进行PCB（印制电路板）布线。布线后，根据硬件总体设计要求，进行印制板调试，并记录调试过程。根据调试过程中各测试参考点实测原始记录、各功能模块输入输出信号参数、板内高速信号线测试原始记录，确定硬件设计效果。具体表现为：电源与时钟源正常，可编程器件正常，输入输出指标正常，CPU（中央处理器）自启动正常。有条件的情况下，可以将每一位单板典型应用电路、特色芯片技术介绍、特色芯片使用说明、源程序等纳入信息库内，为计算机电子工程技术资料共享提供依据。

3.2软件开发

软件开发是根据用户要求建造系统中软件部分（或软件系统）的过程，涵盖需求获取、需求分析、开发规划、编程实现、测试与版本控制等环节。软件开发本质上是借助软件开发工具进行研究、复用、维护、修改、重复设计的过程。系统软件以操作系统为重点，是计算机应用软件的重要组成部分，可以管控计算机若干部件正常、协调运行，决定了计算机正常运行与否；应用软件系统则以某项特定任务为重点，以程序的形式展现。在计算机电子工程技术应用于软件开发的初期，技术人员应分析开发需求，如降低办公文字排版难度、解決声光报警问题等。明确需求后，技术人员可以进行需求分析，设计开发程序流程图以及各模块功能，适当简化逻辑。进而从多个视角着手，检验程序流程图的合理性、科学性。确认无误后，选择适宜的计算机语言进行详细设计。比如，利用Java语言编程LED灯远程控制程序，具体如下。

cd code/java进入程序目录

Java classpath.： classes：/opt/p14i/lib/d.test.java

编译Sudo java classpath. ：classes：/opt/pi4j/test

While（TRUE）

设置高电平

System.out.pritln

打开继电器

Thread.sleep（1000）；

睡眠Is

Pin.low（）；

设置低电平

Import com.pi4j.io.gpio.GpioController;

继电器状态切换

System.out.println

关闭继电器

在设置控制程序后，技术人员可以根据程序要求进行测试，确保软件系统或系统软件与设计需求相符。

需要注意的是，在计算机电子工程技术应用于软件开发时，应贯彻简化性原则，避免计算机应用软件过于复杂给使用者造成不便。同时，技术人员应遵循规范性与维护性的原则，以及计算机电子工程技术的应用规律，结合使用者的认知、行为习惯，进行软件程序的持续完善，并多领域、全方位考虑后期维护问题，预先设计软件问题的应对方案，为后续计算机应用软件的运行和维护提供指导。

4计算机电子工程技术的发展探析

4.1快速化

在硬件开发板朝着零开发环境、零门槛、低代码发展的过程中，计算机电子工程技术也呈现出快速化的应用趋势。特别是具备傻瓜式硬件上云、连接小程序／软件的开发板的出现，计算机电子工程技术人员可以在10min以内完成硬件开发。比如，为实现Wi-Fi接人机智云，用户经APP远程控制设备LED灯的开启或关闭，由此可在ShineBlink硬件开发板上远程控制继电器、电机、电磁阀、声光报警等，快速完成物联网智能硬件的开发。

4.2智能化

智能化是计算机电子工程技术发展的主要方向之一，表现为综合智能控制。一般是将计算机控制程序系统以集成电路板的形式投入到运行阶段，协调管理计划与实际工况，在若干系统相互配合下，快速解决综合智能控制问题，有效发挥各项技术优势，助推现实计算机电子工程功能实现。同时，在系统运行期间，从局部着手，自发遍历模块中部分内容，自行发现并处理问题，调整基础框架，并将不达标数據信息反馈到模拟逻辑控制技术系统内，进而达到良好的模拟逻辑控制效果。

5结束语

计算机电子工程技术是广泛应用于现代社会的技术，主要在硬件开发、软件开发中应用。技术人员应遵循硬件开发、软件开发的原则及规律进行计算机电子工程技术的应用，从而确保其应用效果。未来，计算机电子工程技术将朝着快速化、智能化方向发展，技术人员应主动应用智能硬件开发板或软件开发语言，适应计算机电子工程技术发展趋势，使计算机电子工程技术充分发挥应有的作用。

作者简介：

马文莉（1991—），本科，助理工程师，研究方向：农村经济管理、财务管理、农村工程管理。