第10章嵌入式系统软件的开发精读.ppt

第十章嵌入式系统软件的开发 第一节嵌入式系统开发模式 10.1.1 嵌入式系统开发模式概述 图中各个术语介绍： 系统定义 此阶段与通用软件工程中的含义一致。是系统生命周期最简短的阶段。 可行性研究 用于确定是不是存在有效方法来解决系统定义中的关键问题。来决定该系统有没有开发的必要。 需求分析 确定功能需求、性能需求、环境需求。 分析结果要提交系统的功能模块图。 系统总体设计 确定嵌入式总体构架，从功能上对软硬件进行划分。选择嵌入式微处理器、是否使用嵌入式OS，及OS种类等。这个步骤是最重要环节。 硬件设计实现 硬件概要设计 根据系统总体设计，对硬件进行进一步描述。详细确定各个功能模块的详细特性、内存大小、模块关联、总线等。要提供一份详细的硬件功能框图，每个模块的输入输出等。 硬件详细设计 给出实现硬件功能的具体器件。设计其周边电路，设计出电路的原理图。生成PCB图（printed circuit Board。 硬件制作 根据PCB加工出印刷电路板，焊接、装配后调试，直到证明各个模块连接无错误为止。 硬件测试 对制成的整体硬件进行功能、性能测试，修改。直到完全达到设计要求为止。 软硬件集成 将测试完的软件系统装入硬件系统中。进行系统综合测试。验证系统功能，必须正确无误地实现系统功能。然后才能将软件固化在硬件系统中（EPROM）。复杂、费时间。 功能性能测试 将系统在实践中进行检验。如不能满足要求，还要修改。最糟糕情况下还要回到系统总体设计阶段，进行重新设计和实现。 软硬件协同开发 通常的嵌入式系统开发 软/硬件协同开发 10.1.2 处理器及硬件开发平台的选定 选择依据： 应用的类型及I/O接口 主频及功耗 对不同类型存储器的支持 封装 产品生命力和厂家实力、技术支持及第三方软件的支持 硬件开发平台的选择 10.1.3 操作系统选定 选择依据： 选择嵌入式OS的必要性 自建、购买或使用开源软件 对嵌入式操作系统的功能、性能要求 与硬件平台和开发工具的关系 行业标准 技术支持 版税或服务费 操作系统与硬件平台的关系 操作系统应支持选定的硬件平台 如果不支持，需考虑移植工作 不同类型嵌入式微处理器之间的移植：任务上下文切换、时钟、中断等 同类型微处理器但不同类型硬件板之间的移植：硬件接口及设备驱动程序 工具是否能为基于特定操作系统的应用开发提供最大支持： 运行库与OS相结合 提供应用工程创建和管理功能，构建基于特定操作系统的应用框架 对操作系统的剪裁与配置 提供高级调试功能 提供配套的应用逻辑分析工具、覆盖测试工具等 10.1.4 开发环境选定 对硬件平台的支持 嵌入式软件开发特点是交叉开发。交叉链接。和交叉调试，开发工具要能支持选定的硬件平台，生成相应微处理器的目标程序。 编程语言 C/C++，汇编语言，JAVA，…… 与嵌入式操作系统的关系 根据自己系统情况适当选择OS，购买还是自编，或采用开源软件。（公开源代码的软件）。购买是需要付费的，自编OS代价高、时间长，但能获得更好的性能。开源软件需要自己改动，要经过精密仔细的调试和验证无错（折中方案） 。 第二节实时软件分析设计方法 10.2 实时软件分析设计方法 10.2.1 实时软件的分析设计要求 一个实时系统是硬件、软件和数据元素的集成。系统设计人员必须对系统元素需求恰当地分配功能和性能。实时性与功能一样重要。 实时软件的三个特征： 1.实时系统是受资源约束的。时间是系统的首要资源。要在限定的时间内完成一个定义的任务。 2.实时系统是紧凑和复杂的。实时系统代码量大，但是有关时间的标准代码只占很小部分。而这小部分代码是最为复杂的，有复杂的算法。 3.在运行中是不需要用户参与的。实时软件必须能自检测到导致故障的问题，在其对数据和控制环境造成破坏之前进行处理和改正。 满足系统响应时间是实时系统设计的一项重要任务。 例：一个移动作战系统 对敌目标的探测、攻击和接收上级命令的功能。 其中自身定位系统如下图。用来确定系统在地球上的位置。 （确定物体东西位置的为经度，确定位置南北的为纬度） 陀螺仪及三轴陀螺仪 10.2.2 DARTS 分析设计方法Design Algorithm for Real Time Systems 嵌入式多任务软件开发阶段，着眼于将系统分为多个并发任务，而非多个模块。要定义任务间的接口关系，而非模块间的接口。模块划分和接口关系在任务设计阶段确定的。 DARTS 是结构化分析/设计的扩展，给出了划分任务的方法，定义任务间的接口机制。 一个机器人控制器。控制6个转轴，和I/O传感器交互作用。转