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4.嵌入式系统的开发

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第2章嵌入式系统的开发过程

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一嵌入式软件开发的特点嵌入式系统与通用计算机在以下

几个方面的差别比较明显：(1)人机交互界面。嵌入式系统和通

用计算机之间的最大区别在与人机交互界面。嵌入式系统可能

根本就不存在键盘、显示器等设备，它所完成的事情也可能只

是络情况或者传感器的变化情况，并按照事先规定好的过程及

时完成相应的处理任务。(2)有限的功能。嵌入式系统的功能在

设计时已经定制好，在开发完成投入使用之后就不再变化，系

统将反复执行这些预定好的任务，而不象通用计算机那样随时

可以运行新任务。当然，使用嵌入式操作系统的嵌入式系统可

以添加新的任务，删除旧的任务；但这样的变化对嵌入式系统

而言是关键性的变化，有可能会对整个系统产生影响。(3)时间

关键性和稳定性。嵌入式系统可能要求实时响应，具有严格的时

序性。同时，嵌入式系统还要求有非常可靠的稳定性。其工作

环境可能非常恶劣，如高温、高压、低温、潮湿等。这就要求在

设计时考虑目标系统的工作环境，合理选择硬件和保护措施。

软件稳定也是一个重要特征。软件系统需要经过无数次反复测

试，达到预先规定的要求才能真正投入使用。

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嵌入式软件开发与传统软件开发有许多共同特点，但它又

有它自身的特点：(1)需要交叉开发环境。嵌入式应用软件开发

要使用交叉开发环境。交叉开发环境是指实现编译、链接和调

试应用程序代码的环境。与应用程序环境不同，它分布在有通

信链接的宿主机和目标机环境之中。宿主机(Host)是一台通用计

算机，一般是PC机。它通过串口或网络连接与目标机通信。目

标机(Target)常在嵌入式软件开发期间使用，用来区(Target)别

与嵌入式系统通信的宿主机。目标机应用软件需要绑定操作系

统一起运行。交叉软件包括交叉编译器、交叉调试器和模拟软

件等。交叉编译器允许应用程序开发者在俗主机上生成能在目

标机上运行的代码。交叉调试器和模拟调试软件用于完成俗主

机与目标机应用程序代码的调试。

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(2)引入任务设计方法。嵌入式应用系统以任务为基本单元。

在系统设计阶段，用多个并发的任务代替通用软件的多个模块，

并定义了应用软件任务间的接口。嵌入式系统的设计通常采用

DARTS(DesignandAnalysisofReal-TimeSystems)设计方法进行

任务的设计。DARTS给出了系统任务划分的方法和定义任务间

接口的机制。(3)需要固化程序。通用软件的开发在测试完成以

后就可以直接投入运行。其目标环境一般是PC机，在总体结构

上与开发环境差别不大。而嵌入式应用程序开发环境是PC

机，但运行的目标环境却千差万别，可以是PDA,也可以是

仪器设备。而且应用软件在目标环境下必须存储在非易失性存

储器中，保证用户用完关机后确保得到保证下次的使用。所以

应用软件在开发完成以后，应生成固化版本，烧写到目标环境

的Flash中运行。(4)软件开发难度大。绝大多数的嵌入式应用有

实时性的要求，特别在硬实时系统中，实时性至关重要。这些

实时性在开发的应用软件中得到保证，这就要求设计者在软件

的需求分析中充分考虑系统的实时性。这些实时性的体现一部

分来源于实时操作系统的实时性，另一部分依赖于应用软件的

本身的设计和代码的质量。同时，嵌入式应用软件对稳定性、

可靠性、抗干扰性等性能的要求都比通用软件的要求更为严格

和苛刻。因此，嵌入式软件开发的难度加大。

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嵌入式开发还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持，

需要开发者从速度、功能和成本综合考虑，由此看来有以下几

点：a、硬件功能强。更强大的嵌入式处理器(如32为RISC芯

片或信号处理器DSP)增强了处理能力，加强了对多媒体、图形

等的处理。同时增加功能接口，如USB等。b、工具完备。见

P37。c、通信接口。要求硬件上提供各种网络通信接口。新一

代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP/IP协

议，有的还支持__4、USB、Bluetooth或IrDA通信接口中的一

种或几种；软件方面系统内核支持网络模块，甚至可以把