基于FPGA的基_16FFT模块的实现
第29卷第5期 2006年5月
合肥工业大学学报
(自然科学版)
J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY
Vol.29No.5
May 2006
收稿日期:2005205217
作者简介:刘小明(1980-),男,安徽铜陵人,合肥工业大学硕士生;
吴曼青(1965-),男,安徽桐城人,中国电子科技集团公司第38研究所研究员,博士生导师;洪 一(1963-),男,安徽铜陵人,中国电子科技集团公司第38研究所研究员,博士生导师.
基于FP GA 的基216FF T 模块的实现
刘小明1, 吴曼青2, 洪 一2
(1.合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;2.中国电子科技集团公司第38研究所,安徽合肥 230031)
摘 要:阐述了采用Alter 公司的Stratix Ⅱ系列FP GA 设计高速FF T 处理器的实现方法及技巧;充分利用其芯片的硬件资源,减少复杂逻辑,采用流水方式对复数数据实现了FFT 运算;整个设计采用流水与并行方式尽量避免“瓶颈”的出现,提高系统时钟频率,达到高速处理;实验表明,此处理器既有专用ASIC 电路的快速性,又有DSP 器件灵活性的特点,适合用于高速数字信号处理。关键词:数字信号处理;快速傅里叶变换;现场可编程门阵列(FP GA )
中图分类号:TN957 文献标识码:A 文章编号:100325060(2006)0520536204
Implementation of the radix 216FFT module based on FPGA
L IU Xiao 2ming 1, WU Man 2qing 2, HON G Y i 2
(1.School of Computer and Information ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China ;2.No.38Research Institute ,China Electronics Technology Group Corporation ,Hefei 230031,China )
Abstract :The designing met hod and skill of t he high 2speed FF T processor based on Alter St ratix ⅡFP GA are int roduced in t his paper.To use sufficiently t he hardware resource of t he Stratix ⅡFP GA and to reduce t he complex logic ,t he serial mode is adopted to p ut t he complex data into t he operation of FF T.By using t he serial and parallel architect ure in t he whole design ,t he bottleneck is avoided ,t he f requency of t he system clock is increased and high 2speed performance achieved.The experiment p roves t hat t he processor has bot h high 2speed performance of t he ASIC circuit and flexibility of t he DSP component and it is suitable for high 2speed digital signal p rocessing.
K ey w ords :digital signal processing (DSP );Fast Fourier Transform (FF T );field programmable gate array (FP GA )
0 引 言
FP GA (Field 2Programmable Gate Array ,简
称FP GA )是一类新型用户可编程器件,与一般的
可编程逻辑器件不同,FP GA 的集成度高、逻辑实现能力强及设计灵活性更好。目前,FP GA 的容量已经跨过了百万门级,不仅可以解决电子系统小型化、低功耗及高可靠性等问题,而且其开发周期短、开发软件投入少及芯片价格不断降低,这些
因素促使FP GA 越来越多地取代了ASIC 甚至DSP 的市场,成为解决系统级设计的重要选择方案之一。
1965年,快速傅里叶变换FF T (Fast Fourie Transform )的提出,根本地改变了傅里叶变换的地位。FF T 算法成为数字信号处理中的最基本的计算技术,广泛地应用于通信、雷达、声纳、地质
勘探、图像处理及生物医学等领域。
基于FF T算法的正交频分复用(O FDM)调制技术,被广泛地用于高速数字通信中。快速傅里叶变换在数字信号处理领域内正在发挥着巨大的作用[1]。
1 FF T模块的实现
1.1 方案的选择
几年前,大多数处理器做浮点数的加法要快于做浮点数的乘法。由于这些原因,在做FF T算法研究时,减少算法中乘法的次数就成为人们研究的重点。这时,F TA(Winograd Fo urier t rans2 form algorit hm)和PFA(prime factor FF T algo2 rit hm)等算法成为研究的热点。这些算法在那些乘法运算速度慢于加法运算速度的器件中实现时,显示了很多优点。随着科学技术的发展,现在很多可编程器件在一个时钟周期内就可以完成乘法运算,这和加法运算速度差不多,这样传统DIF 抽取FF T算法的结构规则和易实现的优点就显现出来[2]。
传统的快速傅里叶变换算法是递归分解运算,包含基2、基4、基8和分裂基FF T。采用的算法基数越高,叠代运算的次数就越少,完成整个过程的时间就越短,其带来的负面后果就是逻辑单元的消耗将大幅增加。递归分解运算占用的资源少,但速度慢,实时性差。分裂基算法由于其算法的复杂性,在FP GA中实现起来比较困难[3]。
由于快速傅里叶变换在雷达信号处理中有着非常广的应用,而在雷达信号处理中,实时性又是重要的技术指标,因而提高算法的运算速度就显得格外有意义。为了提高FF T运算的速度,可以采取以下几种方法:
(1)采取并行结构。
(2)运用流水线的方法进行运算。
(3)提高FF T运算的基。
本设计应用Alter公司的St ratixⅡ系列芯片,采用并行流水线结构完成基16的FF T,显著提高了快速算法的速度。为了增加设计的灵活性,基16的运算核采用较为特殊的设计,既可以完成基16又可以完成基8、基4和基2运算,这样就可以做点数不等于16的整数次方的运算。1.2 FF T处理器的结构
假设变换序列X(n)的长度为N,则序列的傅里叶变换的结果为X(k)=6
N-1
n=0
X(n)W k n N[4],为了导出其快速算法,首先把n和k表示为
N=r1r2,…,r m
k=k m-1(r1r2,…,r m-1)+k m-2
(r
1
r2,…,r m-2)+…+k1r1+k0
n=n m-1(r2r3,…,r m)+n m-2
(r
3
r4,…,r m)+…+n1r m+n0
k i-1=0,1,2,…,r i-1;1≤i≤m
n i=0,1,2,…,r m-i-1;0≤i≤m-1
对于4096、2048和1024点可以分解为:4096= 16×16×16;2048=16×16×8;1024=16×16×4[5]。
由此可见4096点可经过3级基16运算完成,2048点则需经过2级基16和1级基8完成,而1024点则需经过2级基16和1级基4运算完成。具体运算过程以4096点FF T计算为例,即k=256k2+16k1+k0
n=256n2+16n1+n0
X(k)=615n0=0615n1=0615n2=0X(n2,n1,n0)W k n4096
X1(k0,n1,n0)=615n2=0X(n2,n1,n0)W n2k016W(16n1+n0)k0
4096
X2(k0,k1,n0)=615n1=0X1(k0,n1,n0)W n1k116W16n0k14096 X(k0,k1,k2)=615n0=0X2(k0,k1,n0)W n0k216
0≤k0,k1,k2≤15
0≤n0,n1,n2≤15
FF T处理器的结构框图,如图1所示[6]
。
图1 FF T处理器的结构图
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第5期刘小明,等:基于FP GA的基216FF T模块的实现
图1中,处理器主要由地址发生器、复数乘法
器、基16运算核、旋转因子ROM 、窗函数ROM 、控制电路和乒乓RAM 组成。整个处理中含有2块乒乓RAM ,每块乒乓RAM 又是由2块双口RAM 构成。计算过程中,乒乓RAM 1内部一块RAM 参加运算,另一块则从外部接收下个FF T
运算的数据。乒乓RAM 2内部也有一块RAM 参加运算,另一块则向外部输出上个FF T 运算的结果。一个FF T 运算完成后,乒乓RAM 的2块RAM 做一次乒乓[7]。在做4096、2048和1024
点运算时,在这个处理器中只需经过3级。计算数据先由外部读入乒乓RAM 1,然后调数据进入核内运算,结果存入乒乓RAM 2中完成1级计算,第2级计算时数据则由乒乓RAM 2调入核内,结果存入乒乓RAM 1中,最后一级数据又由乒乓RAM 1调入核内运算,最终结果存入乒乓RAM 2,完成一次FF T 结果向外输出。1.3 基16基16核的设计是整个模块设计的关键,基16核速度的快慢最终决定了整个模块的速度,采
用并行流水线结构成为加快运算速度非常合适的选择。基16并行结构的实现,可以采用基2、基4或分裂基等方法。对这些方法进行比较,除去蝶型运算中旋转因子等于±1或±j 的情况,基2完成基16需要64个复数加法和10个复数乘法。基4完成基16则需要96个复数加法和8个复数乘法。由于分裂基结构比较复杂不易实现,可见,运用基2来实现基16核所需的硬件资源较少且易实现,是最优的选择。在核内分4级,每级由8个蝶型运算完成,其结构如图2所示
。
图2 基16运算核的结构图
该运算核既可以完成基16的运算又能计算
基8、基4和基2。做基8时让16个复数直接通过第1级,不做任何的改变,这样就相当于一次完成2个8点DF T 。而做基4时让16个复数直接通过第1、2级,不做任何的改变,这样就相当于一次完成4个4点DF T 。相同的做基2时让16个复数直接通过第1、2、3级。计算时只要控制调数的顺序,就可以完成不同基的运算。
复数乘法占用资源多,也是设计的重点,其实现需要4个实数乘法器和2个实数加法器。如果使用逻辑单元来实现,将占用较大的芯片面积,那么FF T 处理器的实现将非常困难。Alter 公司的St ratix Ⅱ系列芯片中集成了很多专门的DSP 单
元,每个DSP 单元可以根据用户的需要配置成不同的结构。如8个9×9位乘法器或4个18×18位乘法器或2个36×36位乘法器。DSP 单元还可以根据用户的需要,在作完乘法运算后进行加法运算。在设计中利用DSP 结构的特点完成复数乘法,其结构图如图3所示
。
图3 DSP 内实现复数乘法器的结构图
1.4 编程实现
在编程实现模块时,使用V HDL 硬件描述语言,该语言是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。V HDL 语言形式化地抽象表示出整个电路的结构和行为,并支持逻辑设计层次与领域的描述,自动化电路仿真与验证机制保证了设计的正确性[8]。
本模块采用的是浮点运算,数据格式为4位指数18位尾数,尾数用补码表示。需要计算的数据是由A/D 转换器提供的实部和虚部均由18位补
码表示的复数。
整个设计在Active 2hdl 软件下编写完成,并进行了功能仿真,然后转入Quartus Ⅱ4.0进行时序分
8
35 合肥工业大学学报(自然科学版)第29卷
析,运算核的时钟频率达到100M Hz。对基16运算核的仿真结果,见表1所列。
表1 基16运算核的仿真结果
序号原始数据基16运算核的仿真结果Matlab的运算结果
1-1.1643e+006-1.5389e+005i 1.0337e+007-7.772e+006i 1.0337e+007-7.7715e+006i 2 3.0201e+006+9.1238e+006i 1.168e+007+4.4096e+006i 1.1168e+007+4.4097e+006i 3 8.3373e+006- 1.165e+007i-2.316e+006+2.4879e+006i-2.3159e+006+2.4882e+006i 4-2.6063e+005-16946i-1.7572e+007+2.2588e+006i-1.7572e+007+ 2.259e+006i 5 3.0148e+005-1.7407e+006i-6.7776e+005+7.9005e+006i-6.7768e+005+7.9004e+006i 6-6.1923e+006-72984i 1.0457e+007+9.4301e+006i 1.0457e+007+9.4305e+006i 7-1.1783e+005+1.0286e+005i 6.2771e+005-1.0834e+007i 6.2776e+005-1.0834e+007i 8-1.7083e+005- 2.104e+005i 2.4029e+007-1.6344e+007i 2.403e+007-1.6344e+007i 9-9.089e+005-1.2582e+005i 1.7141e+007-1.3567e+007i 1.7141e+007-1.3567e+007i 10 31172+1.1083e+005i-1.7509e+007- 2.798e+007i-1.7509e+007-2.7981e+007i 11 1.3288e+006+3.6051e+006i-1.953e+007-7.1526e+006i-1.953e+007-7.1526e+006i 12-1.0635e+005-6.3048e+006i-1.9572e+007+1.7048e+007i-1.9572e+007+1.7048e+007i 13 5.399e+005-5.6783e+005i-3.1728e+007+ 3.085e+006i-3.1728e+007+ 3.085e+006i 14 2.3621e+005+49794i-9.8295e+006+1.4982e+007i-9.8295e+006+1.4982e+007i 15 5.4228e+006- 1.391e+005i 9.5602e+006+2.3613e+007i 9.56e+006+2.3614e+007i 16 40760+2.1835e+005i 1.6784e+007-4.0291e+006i 1.6784e+007- 4.029e+006i
2 结束语
FF T是数字信号处理的关键技术,在信号处理领域扮演的角色越来越重要。研究FF T有着重要的现实意义,因此FF T技术的发展得到了广泛的重视。
本模块的基16运算核采用并行和流水线结构,运算时钟可达100M Hz,核的设计也具有相当的灵活性,运算精度较高,有一定的实用价值。
[参 考 文 献]
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(责任编辑 张秋娟)
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第5期刘小明,等:基于FP GA的基216FF T模块的实现
模块化设计方法的设计流程
BJ-EPM240T100学习板实验教程 模块化设计方法的设计流程 将这种模块化设计思路运用于FPGA/CPLD设计，将大规模复杂系统按照一定规则划分成若干模块，然后对每个模块进行设计输入、综合，并将实现结果约束在预先设置好的区域内，最后将所有模块的实现结果有机地组织起来，就能完成整个系统的设计。 （1）顶层模块的设计：项目管理者需要完成顶层模块的设计输入与综合，为进行Modular Design实现阶段的第一步—初始预算阶段（Initial Budgeting Phase）做准备。 （2）子模块的设计：每个项目成员相对独立地并行完成各自子模块的设计输入和综合，为进行Modular Design实现阶段的第二步—子模块的激活模式实现（ActiveModule Implementation）做准备。 模块化设计的实现步骤是整个模块化设计流程中最重要、最特殊的，它包含： （1）初始预算–本阶段是实现步骤的第一步，对整个Modular Design起着指导性的作用。在初始预算阶段，项目管理者需要为设计的整体进行位置布局，只有布局合理，才能够在最大程度上体现Modular Design的优势；反之，如果因布局不合理而在较后的阶段需要再次进行初始预算，则需要对整个实现步骤全面返工。 （2）子模块的激活模式实现（Active ModuleImplementation）--在该阶段，每个项目成员并行完成各自子模块的实现。 （3）模块的最后合并（Final Assembly）--在该阶段项目管理者将顶层的实现结果和所有子模块的激活模式实现结果有机地组织起来，完成整个设计的实现步骤。 模块化设计中模块划分的基本原则为： 子模块功能相对独立，模块内部联系尽量紧密，而模块间的连接尽量简单。
模块化设计方法及其在机械设计中的应用
模块化设计方法及其在机械设计中的应用 摘要：随着社会经济的发展，为了提高企业生产效率，模块化设计理念在机械设计领域日益广泛，其对于整合市场、优化结构具有重要意义。我们要树立创新意识，加强其在机械设计中的研究运用，实现模块化的转变。 关键词：模块化；设计方法；机械设计 随着技术的发展和经验的总结，在机械设计中，越来越多的设计方相继出现，并逐渐得到广泛的运用。在实际工作中传统的机械包装方法的弊端日益显现，越来越多不适应机械设计的需要，而模块化设计方法逐渐得到广泛的运用。 1 机械产品模块化涵义 模块化就是以它的观点去对产品或者系统进行策划和生产方案，在某个限度内的一样或者存在差异的功能、相异规格的产品探究讨论，区分并设计。机械产品的模块化主要可从以下几方面进行分析： （1）功能需求集，指的是市场和客户对模块化产品基本功能要求的合集。产品的功能需求是进行产品模块化的重要内容，是产品发展的重要方向。 （2）功能模块，强调的为产品里所能够充分发挥其性能因素的作用. （3）结构模块，指的是功能模块的具体结构，一般由部件或子结构模块组成。 （4）模块接口，指的是描述结构模块组合时相互间的几何、物理关系的结合面，模块接口是模块组合的重要依据。 （5）基础模块，通用型接口模块，能够满足基本功能，而得以实现的定向模块功能演进的模块形式。 2 模块化设计 2.1 模块划分标准 为了让人们对模块化设计方法在机械设计中运用有更为详细的了解，对模块化的设计进行划分，在数控立式车床设计中，运用模块化设计方法，其中最为关键的内容是进行功能与结构分析，这是决定设计效果的关键内容。因此，设计开始前，要对模块进行处理，详细划分模块。当前，还没有任何一种标准可以作为模块划分原则。这里，依据不同侧重点，对不同模块进行划分。模块具有独立性，
产品模块化设计
当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。 以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点： 1 产品模块化设计各个部门远景目标： 1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过 变量配置实现； 2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源； 3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模块设计和开发的供应商； 4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。 2 模块化实施过程： 1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目标 市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划要
定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义应 当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差异。 2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包括： a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关 系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系； b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择 技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对 应关系； c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关 系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模 块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决 方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。 d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。 e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行 经济和技术上的评价。 3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。 3 模块化设计考核指标 1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组； 2）通用模块实例/ 全部的模块实例； 3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；
家具模块化设计方法实例分析
家具模块化设计方法实例分析 1前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化，但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种“个性化”“的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具，
近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征。首先，它是针对模块和家具产品系统的设计，既要设计模块，又要设计家具成品。其次，它以标准化、通用化的零部件快速组合成家具，能实现家具的多样化。模块化设计不同于标准化设计，标准化设计带来的是单一的产品，而模块化设计则不然，在设计之初就考虑模块可组合成产品的多样性。因此模块化设计是在标准化设计基础之上，实现产品多样化的一种方法。 根据家具模块化设计的概念，笔者提出从三个层次展开家具的模块化设计。第一层次是家具模块化总体设计。这个阶段主要是进行模块化系统的总体策划，确定模块化实施的范围。良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。第二层次是家具模块设计，这是模块化设计系统具体化的过程，是承上启下的环节。模块化设计的好坏，直接影响到模块化家具组合的最终效果。第三层次是家具模块化产品设计。这个阶段主要是选择模块，评价模块可能组合方式的合理
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家具模块化设计方法实例分析 1 前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化, 但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。 有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种个性化”的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产 端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特 有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具, 近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设
模块化产品设计的一些思考和体会-王志华
模块化产品设计的一些思考和体会 一、产品开发工作的挑战 在剧烈变动的3C时代(客户Customer、竞争Compete和变化Change)，要想赢得竞争的胜利，企业必须通过优化整个产品开发来缩短产品上市时间、提高产品质量、降低成本，同时还要不断通过研发创新来满足客户的变化需求。技术的飞速进步，引起产品越来越复杂，随着客户对教学产品个性化需求程度的增加，也导致产品定制化趋势越来越明显，企业必须创建数量庞大的产品系列来满足学校不断变化的需求。随着现代科技的发展，模块化已成为工程产品的主要发展趋势之一，作为标准化的新形式，模块化被视为实现产品多样化的主要途径。 二、模块化产品设计概念 1、模块的历史来源 模块并不是一个新的概念，早在20世纪初期的建筑行业中，将建筑按照功能分成可以自由组合的建筑单元的概念就已经存在，这时的建筑模块强调在几何尺寸上可以实现连接和互换。然后，模块被引入机械制造业，人们进一步将模块与物理产品的功能联系到了一起，模块具有了明确的功能定义特征、几何连接接口，以及功能输入、输出接口特征。 2、现代模块化的诞生 模块的演变过程是从单纯的几何结构单元，发展到集成功能单元，又演变成为非物理实体的载体，如知识和软件等。 1965年之前，计算机都是整机制造的，当时的设计是相互依赖的，之所以这样是因为计算机系统太复杂了。在这种复杂性灾难之下，不可能像现在这样按照某种标准，遵照通用化原则，设计具有兼容性的可以实现工业化大生产的产品，使得计算机在当时非常昂贵。 比如1944年在美国国防部的资助下，由J.Presper Eckert Jr 和W.Mauchly领导的小组在宾夕法尼亚大学建造了一台名为ENIAC（电子数字积分计算机Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。生产完全是在试错过程中进行，应用完全是实验性的。 1945年当ENIACt投入使用之后，设计者累积的知识使他们明白了如何建造一台性能更好的机器。他们把想象中的机器命名为ENVAC，并把计算机系统界定为一种“组合式”制品。标明其关键组成部分是基本存储器、控制单元、运算“器官”、输入/输出和辅助存储器（IBM360电脑）。 随着计算机软件技术的发展，模块的概念又被用到了非物理产品领域，在软件行业模块的概念被广泛的实践着，大型的软件系统（比如PTC公司的Windchill系统）的模块化趋势越来越明显。 3、模块设计的案例 平台化、模块化的产品战略已经有很多成功的案例在世界很多的著名公司中应用。日本索尼公司在20世纪80年代仅利用4个基础平台的Walkman产品，生产出250余种录音机随身听。这250种随身听无论在价位、功能和款式上都有很大的区别，可以满足用户的各种不同需求，但是这4个基础平台却存在着大量的重用模块。 “平台”概念最早由大众集团提出并实践，并在PQ34平台上获得了巨大的成功。PQ24，PQ25，PQ34，PQ35，PQ46，PL45，PQ2，PQ3。 P*4等。大众现在基本上已经逐渐放弃平台的概念，而采取更抽象的“模
家具模块化设计
技术：家具模块化设计方法实例分析 1前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化，但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种“个性化”“的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具，近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征。首先，它是针对模块和家具产品系统的设计，既要设计模块，又要设计家具成品。其次，它以标准化、通用化的零部件快速组合成家具，能实现家具的多样化。模块化设计不同于标准化设计，标准化设计带来的是单一的产品，而模块化设计则不然，在设计之初就考虑模块可组合成产品的多样性。因此模块化设计是在标准化设计基础之上，实现产品多样化的一种方法。 根据家具模块化设计的概念，笔者提出从三个层次展开家具的模块化设计。第一层次是家具模块化总体设计。这个阶段主要是进行模块化系统的总体策划，确定模块化实施的范围。良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。第二层次是家具模块设计，这是模块化设计系统具体化的过程，是承上启下的环节。模块化设计的好坏，直接影响到模块化家具组合的最终效果。第三层次是家具模块化产品设计。这个阶段主要是选择模块，评价模块可能组合方式的合理性，然后根据消费者的需求组合成家具。从这三个层次可看出，家具模块化设计自上而下，从总到细，各个层次的设计环环相扣。 3设计实例
模块化产品开发的基本思路
●模块化产品开发的基本思路 ▲把产品族分解为模块，建立模块体系。不同模块组合构成柔性的、可变的、多样化的产品。 ▲实现“以不变（模块系列）应多变（用户需求）的产品开发模式。 ●系统分解为模块的基本原则 ▲以功能为核心、结合组装结构进行分解。 ▲系统通用要素的提取和分离，相似要素的简化、归并、统一，经典型化处理，形成模块。 ▲分解点的选择：高内聚，低耦合。 ?模块化产品开发模式 ●模块化设计的基本方法 ▲模块组合法： 新产品＝不变部分（通用模块）＋准通用部分（改型模块） ＋专用部分（新功能模块） ▲基本型派生法：研制一种基本型，通过变型（某些零部件的附加、替换、再加工），构成派生型产品，以满足不同需求。 ▲组合法＋基本型派生法 ?标准化、模块化对企业的价值 ●现代模块化设计方法——“设计规则” ▲“设计规则”包含模块的三要素。 ——模块“结构规则”：又称“划分规则”。确定构成系统的模块的轮廓（界线），即系统是由哪些模块组成的，它们是怎样发挥作用的。这实际上就是，系统分解（为模块）的规则、或系统要素组合（为模块）的规则。 ——模块间“接口规则”：规定模块如何相互作用，模块间的位置安排、联系，如何交换信息。通过“接口规则”，固化模块间接口特征。 ——模块“评定规则”：即系统集成与检测的规则。它是模块接口的检验、测定“标准”，以保证系统集成质量。 ▲设计规则的价值：把“由上而下”的设计原则，具体化为确立设计规则。即系统设计之前需首先确定设计规则；突出了“接口”（界面）在模块体系建设中的作用。 ?模块化产品开发模式 ●模块化设计特点：与整体式设计方法有原则上的区别 ▲面向产品族：一种模块能通用于多种产品。 ——传统设计：面向某一具体产品； ——模块化设计：是面向整个产品族系统。 ▲三个设计层次： ——模块化系统总体设计。 ——模块系统设计。 ——模块化产品设计。 ▲由上而下设计： ——传统设计：由下而上着眼于功能设计、详细设计。 ——模块化设计：首先着眼于产品族系统分解，由上而下建立通用模块体系，最后由模块组合构成的产品。
C51的模块化设计方法
C51的模块化设计方法 C51的模块化设计方法 一个大的单片机程序往往包含很多模块，我是这样组织的：1、每一个C源文件都要建立一个与之名字一样的H文件(头文件),里面仅仅包括该C文件的函数的声明，其他的什么也不会有，比如变量的定义啊等等不应该有。 2、建立一个所有的文件都要共同使用的头文件，里面当然就是单片机的管脚使用的定义,还有里面放那些需要的KEIL系统的头文件，比如＃i nclude,＃i nclude等等，把这个文件命名为common.h,或者干脆就叫main.h 3、每个C源文件应该包含自己的头文件以及那个共同的使用的头文件，里面还放自己本文件内部使用的全局变量或者以extern定义的全局变量 4、主文件main.c里面包含所有的头文件包括那个共同使用的文件,main.c里面的函数可以再做一个头文件，也可以直接放在文件的开头部分声明就可以了，里面一般还有中断服务程序也放在main.c里面 5、对于那些贯穿整个工程的变量，可以放在那个共同的使
用的头文件里面，也可以用extern关键字在某个C源文件里面定义，哪个文件要使用就重复定义一下 6、建立工程的时候，只要把C源文件加到工程中，把H文件直接放到相应的目录下面就可以了，不需要加到工程里面。 第一章概述 本手册介绍ASM51宏汇编器及用汇编语言开发MCS-51系列单片机软件的过程。本章概述ASM51宏汇编器及用法。 1.1 模块化程序设计 ASM51宏汇编器允许用户以模块方式编程，以适应用户模块化的程序设计。模块是具有相对独立功能的程序，它能独立进行汇编或编译。模块化程序设计是将一个大的或复杂的程序分成小的功能模块，每个模块程序单独编写、汇编和调试，最后再将这些模块连接起来，形成一个完整的用户程序。这样做比单块程序更易编写、调试和修改。 模块程序的开发只需根据模块的输入及输出定义，按其所需的输入并检查其输出以校核模块的正确性。由于程序具有良好的模块接口，可以把问题限定在模块内，一旦识别出有毛病的模块，解决这个问题就相当简单了。当每个模块都测试完毕即可将各模块连接起来，最后再测试全模块。 模块化程序的另一个好处是程序共享，即一个模块中的程序
基于功能思想的模块化设计
基于功能思想的模块化设计 摘要：介绍功能思想，结合功能思想介绍模块化设计的理论和概念，模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置。 关键词：功能思想；模块化；平台化；产品设计 1.功能思想 功能思想是美国工程师麦尔斯（价值工程的创始人）提出的,即顾客购买的不是产品本身,而是产品所具有的功能,这明确说明了“功能”是产品的核心和本质。既然人们购买的是产品所具有的功能,那么在保证实现功能的前提下, 可以采用各种不同原理、机构和结构来实现所要求实现的功能。近些年技术的进步和新产品的层出不穷无一不显示功能思想的巨大威力。 2.模块化设计 所谓的模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计是绿色设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。 模块化产品是实现以大批量的效益进行单件生产目标的一种有效方法。产品模块化也是支持用户自行设计产品的一种有效方法。产品模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件。这里的部件，一般包括分部件、组合件和零件等。模块化产品设计方法的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。 3.模块 系列产品中的模块是一种通用件，模块化与系列化已成为现今装备产品发展的一个趋势。
智能制造-模块化研发设计
模块化理论概述 模块化是时代的需要，是市场经济的产物，是一种新的标准化形式，也是一种现代化设计方法，在发达国家应用实践中，显示其巨大的生命力，取得了显著经济效益，模块化理论是一种新的方法论，是诸多思维方法在产业系统的综合运用，由系统原理和方法、标准化原理及方法、具有普适性的逻辑方法的三大理论为基础的方法论。从不同的角度观察，模块化具有不同的定义；可以认为模块化就是为了适应信息时代的需要、适应多样化的需要而发展起来的一种新的标准形式，一个新的标准化理论的分支。 3.1.1 模块与模块化的概念 （1）模块是指可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的典型通用独立单元。根据此定义揭示模块具有以下特征； 1）模块是构成系统的单元，是系统的组成部分；模块是由一些零件组装成的部件单元，用模块可以组合成新的系统。 2）模块是具有确定功能的单元，可以作为一个单独设计单元或者部件分头并行设计，可以单独制造、预制、储备，便于专业厂制造。 3）模块结构具有典型性、通用性或者兼容性，可以构成系列，具有标准化的属性；是通过同类产品的功能和结构分析分解出来，应用标准化的方法中的简化和统一方法而得出的具有典型的部件；其通用性是通过接口的标准化或者通用化实现的。 4）模块具有传递功能、能组成系统的接口结构。各模块既有相对独立功能，又有相互联系的有机组合而构成系统。 （2）模块的分类： 1）模块的表现形式分类可以分为硬件和软件模块；硬件模块是指实体模块；软件模块是指用于计算机的程序模块。 2）按模块互换性特征分类可以分为；功能模块、结构模块、单元模块；功能模块是具有相对独立的功能、并具有功能互换性的功能部件，其性能参数和质量指标能够满足通用互换和兼容的要求；结构模块是至尺寸互换性的结构部件，其安装连接部分的几何参数满足某种规定的要求，可以保证通用互换或兼容；单元模块是既有功能互换性又具有尺寸互换性的独立功能部分，是由功能模块和结构模块相结合行程的表转化部件。 3）按模块在系统中的层次分类可以分为层级模块和集成模块；层级模块是指模块在系统列表中所处的位置可以划分一级模块、二级模块等；集成模块是一个相对概念，是有一些小的模块集合而成的较大模块，通过集成使系统简化。 4）按二分法原则分为：通用模块和专用模块；基础模块和改型模块；主体模块和非主体模块等 （3）模块化及特点； 1）模块化是从系统关店出发，研究产品（或系统）的构成形式，用分解和组合的方法建立模块体系，并运用模块组合成产品或者系统的过程。模块化具有广义和狭义之分。广义的模块化是指事物的构成具有清晰的层次性，“构成单元”的功能具有典型和通用型；狭义模块化（产品模块化）是指系统具有清晰多级的模块层次结构，模块具有功能互换性和尺寸互换性。 2）模块化的特点是有目的性、综合性、动态性和超前性；即建立一个模块化系统，必须要有明确的目的，综合考虑各种相关因素，根据市场需求和变化及时调整和更新，及时采用新技术确保模块化系统的先进行性。
模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨 荆俊雅
模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨荆俊雅 发表时间：2018-03-16T14:40:16.343Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：荆俊雅 [导读] 机械设计是工业发展的重要组成部分，在机械设计中，模块化的设计方法是提升设计效率的重要方式。 郑州宇通客车股份有限公司河南郑州 450001 摘要：机械设计是工业发展的重要组成部分，在机械设计中，模块化的设计方法是提升设计效率的重要方式。但是在实际设计与应用中，依然存在较多的缺陷，且随着科技的不断发展，模块化设计方式必然会随着科技的进步而不断创新。在此情况下，加强对模块化设计方法的研究，并且探究其在机械设计中的应用具有重要的意义。 关键词：模块设计；机械设计；应用 一、模块设计的内涵及特点 1模块化设计内涵 模块化包装的机械产品，是指由特定的模块在一定的范围内，组成不同种类和不同功能的包装机械。在对模块化进行设计的时候，有以下几种内涵： 1）纵向设计；2）横向设计。也就是在保证参数的情况下，通过不同的模块之间的转换完成产品的变化；3）全系列的设计。其包括以上两种设计方式。 2设计的特点 1）便于维修。模块化设计理念与传统设计方法相比较，拥有很多新的特点。首先是使用阶段发生故障更便于维修，修理任务也可以在局部进行，节省时间的同时在维修效率上也有明显提升。各模块均可灵活拆卸，故障严重时，通过调试很难使之恢复正常，此时直接将木块更换，快速完成维修任务。由此可见，无论是设计还是使用，该种设计理念都有很多突破，解决了机械设备使用中遇到的问题。 2）简化包装设计。在过去的包装中，进行设计的人主要根据产品的特点进行指定的包装，所以设计出来的包装只能使用于相同系列的产品，而对其他系列的产品不能够应用。采用模块化设计之后，可以使一种设计满足许多的系列的产品，只要在客户提货的时候进行模块之间的更换即可在对传统的机械化包装进行设计的时候要对每一个零件的设计进行考虑，这样就需要人员掌握的知识面广，这样不单单浪费时间，同时也消耗了人员的精力，这样就导致机械的生产周期短，然而，在采用了模块化之后，技术人员不用再考虑每一个零件的设计，只需要使用现有的模块即可； 3）模块化包装的成本低。应用模块化设计方法后，在机械生产包装流程中有明显的简化，同时成本支出也得到有效控制。传统的设计理念中，存在很多不确定因素，因此预算的成本支出也很容易发生变化，在工作任务开展过程中，包装所用材料通过计算可以得到准确结果。这样管理人员更明确不必要的成本支出，严格控制资金使用，这也是模块化设计理念中节约成本的依据。虽然资金支出得到了控制，但产品使用质量并不会因此受到影响。 二、模块化设计定义及目的 模块化设计的界定是从产品设计以及生产的不断发展中逐步形成的，它指的是在某一范围内为满足市场的不同需求，根据功能分析为基础，对功能相同或者相同功能而性能、规格各异的产品进行划分，并以功能模块形式进行系列设计，以期达到变通对模块的选择和组合，即可构成顾客定制的个性化产品。其内容包括创建和组合，其中模块是具有一定功能的零件、组件或部件，一般为批量生产。鉴于不同模块可组合成差异化产品，设计的重用率因而得以提升，使设计成本大大降低，实现了机械产品设计速度的提升及定制设计规模化。 模块化设计的宗旨为用设计上的少变去满足客户需求的多变；以设计时间的最少投入、加工速度的专业化来提高设计生产效率、缩短产品生产周期，应对市场中交货期的日益缩短；采用最有效的方式取得最快速的产品创新；设计方法从组合上求创新、并从功能角度出发，达到产品通用化和标准化，使其可靠性及质量得以提升，通过平台的建立、共享产品通用模块，满足产品大量定制下的经济效益规模化。 三、模块化设计方法及其在机械设计中的应用研究 1、模块化设计在数控立式车床中的应用。模块化设计在数控立式车床中的应用主要体现在结构划分上，具体如下：一是将具有独立功能的单位作为模块，以便不同模块之间进行组合，够拼凑出多种产品；二是以部件作为模块进行划分，在尽可能的保证模块完整性的同时保证产品的质量；三是利用组件的方式进行模块化设计，即对模块进行分解之后，通过不断的优化和调整重新对模块进行设计和改造，使其能适合设计上的变化和实际工作中的需求，使模块化设计更具有经济效益，实现更大的价值，四是在进行模块划分的同时，还要考虑机床中大件的划分，保证期规范性，还要使其易于分离和结合，方便以后进行模块化设计的改进优化和升级。 2、模块化设计在数控立式车床的功能分解应用。模块化设计在数控立式车床上的应用体现便是其功能分解作用。在对模块进行划分的时候，必须要充分考虑到车床的整体性，再在整体性的基础上进行分解从而实现模块化的具体应用设计，直至将分功能继续分解为不能在进行分解的功能元为止，如此才可以最大效率的体现模块化设计的优势和作用。功能分解时应从以下几点进行考虑：一是考虑用户需求，根据用户的具体需求进行模块的具体调整，使其能实现用户所希望达成的功能目标；而是应该考虑功能的具体实现，数控车床的总功能是车削，因此在对其进行划分时，主要应从车削的沟槽和旋转面等方面进行；三是要考虑数控车床的执行功能和检测功能，确保数控车床的质量和实际使用情况。 3、模块化设计在柔性制造中的优势和应用。随着生产生活节奏的不断加快，硬性的、功能单一的设计和机械制造技术已经不适应时代和市场的需求，被逐渐淘汰，于是柔性的、快节奏的、效率高的柔性制造技术便应运而生，因此将模块化设计方法应用在柔性制造中极其适合。首先，模块化设计的灵活性和可变性极大程度地满足了柔性制造技术对于设计工艺的要求，能在极少的成本投入下实现不同风格、不同系列产品之间的变换，在降低了生产设计时间的同时也能起到降低生产成本的作用。此外，模块化设计方法还可以利用通用模型解决机床共性的问题，利用模块的特性，实现一机多用、一模多用的现实生产需求，并通过机床模块的重新组合，达到系统的柔性要求。因此，将模块化设计方法应用在柔性制造领域必然是现在乃至未来国内外制造业需要普遍研究和加强的一个重要方向。
汽车车身模块化设计
汽车车身模块化设计 魏永豪 湖北汽车工业学院科技学院车辆工程系,湖北十堰,4420000 摘要：模块化是处理复杂事物的一种设计思想，现在已经成为一种技术在国外被广泛应用。模块化设计思想最早应用在电子产品的设计和开发过程中，随后又应用在制造业中，为美国电脑行业和日本制造业带来了丰厚的经济效益。产品的创新是企业生存的灵魂，它能够使企业不断推出吸引消费者的产品以提高企业的竞争力。在信息社会，随着经济全球化的发展，用户的消费观念不断倾向于多样化、个性化以及定制化，以致每个企业都在寻求一种解决办法，应对用户需求的不确定性以及这种环境下的创新方法。模块化设计方法能够加快产品的创新速度，能使企业规避一定的创新风险，降低研发成本，解决用户定制化个性设计。 关键词：模块、模块化设计、汽车车身模块化设计 Modular design of outomotive body Weiyonghao Hubei Qichegongyexueyuankejixueyuan Vehicle Engineering Department,Hubei，Shiyan Abstract：The modular design idea is a kind of complex, has now become a widely used technology in China outside. The idea of modular design has been applied to the design and development of electronic products, which has been applied in the manufacturing industry. It has brought huge economic benefits to the American computer industry and the Japanese manufacturing industry. Product innovation is the soul of enterprise survival, it can make enterprises continue to attract the product to attract consumers to enhance the competitiveness of enterprises. In the information society, with the development of economic globalization, the consumer's consumption ideas are constantly diversified, personalized and customized, so that every enterprise in the search for a solution, to deal with the uncertainty of user needs and the environment of innovation. Modular design method can accelerate the speed of product innovation, can make the enterprise to avoid some of the innovation risk, reduce the cost of research and development, solve the user's customized personalized design. Key words：module、modular design、Modular design of outomotive body 一、模块化设计 1.1模块化设计概念：（Block-based design）所谓的模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计是绿色设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。
C51的模块化设计方法
C51的模块化设计方法 一个大的单片机程序往往包含很多模块，我是这样组织的： 1、每一个C源文件都要建立一个与之名字一样的H文件(头文件),里面仅仅包括该C文件 的函数的声明，其他的什么也不会有，比如变量的定义啊等等不应该有。 2、建立一个所有的文件都要共同使用的头文件，里面当然就是单片机的管脚使用的定义, 还有里面放那些需要的KEIL系统的头文件，比如＃i nclude
ASM51宏汇编器允许用户以模块方式编程，以适应用户模块化的程序设计。模块是具有相对独立功能的程序，它能独立进行汇编或编译。模块化程序设计是将一个大的或复杂的程序分成小的功能模块，每个模块程序单独编写、汇编和调试，最后再将这些模块连接起来，形成一个完整的用户程序。这样做比单块程序更易编写、调试和修改。 模块程序的开发只需根据模块的输入及输出定义，按其所需的输入并检查其输出以校核模块的正确性。由于程序具有良好的模块接口，可以把问题限定在模块内，一旦识别出有毛病的模块，解决这个问题就相当简单了。当每个模块都测试完毕即可将各模块连接起来，最后再测试全模块。 模块化程序的另一个好处是程序共享，即一个模块中的程序可以被其他模块引用。由于模块化程序是可重新定位的，因而也就允许在满足其输入及输出要求是被调用。 1.2 MCS-51模块程序的开发过程 本节简要讨论使用可重定位的汇编器（ASM51），连接/重新定位程序（RL51）及代码转换程序（OH）来开发程序的过程。 1.2.1 段、模块及程序 段是一块程序代码或数据存贮器。段是可重新定位的或绝对的。一个可重新定位的段有一个名字、类型及其属性。具有相同段名，但在不同模块的各个段，将由RL51把它们合并在一起。绝对段没有名字因而也不能与其它段结合。 一个模块有一个或多个段。模块有用户指定的名字。模块的定义决定局部符号的作用域。一个目标文件有一个或多个模块。 把全部输入模块的所有绝对的及可重新定位的段连接起来，最后能形成单一的绝对模块，即完整的用户应用程序。 1.2.2 源程序编辑 完成上述模块化设计后，使用文本编辑器编写源程序。若在开发过程中检测到错误，再回到文本编辑器以修改源程序。 1.2.3 汇编