嵌入式软件开发教程第二章.pptVIP

第2章嵌入式系统的设计方法2.1嵌入式系统的一般设计流程一、单片机系统图2.1单片机系统的开发流程单片机系统主要用于实现相对简单的控制，因此系统核心部件集成在一块芯片——单片机上，再在单片机的外围加入一些接口电路即可。单片机系统设计相对比较简单，软件部分不需要嵌入式操作系统的支持，只需采用汇编语言编写针对特定应用的程序即可。图2.2嵌入式处理器系统开发流程嵌入式处理器系统往往包含CPU、内存和丰富的外部接口，其开发过程类似在PC机上开发应用程序。开发流程的第一步是选择嵌入式处理器和硬件平台。软件部分一般包含操作系统，开发人员基于此编写相应的应用程序即可，这可大大地简化开发过程，提高系统的稳定性。二、嵌入式处理器系统二、嵌入式处理器系统开发方式嵌入式处理器系统的开发过程一般包括以下几个步骤：源代码编写：编写源C/C++及汇编程序；程序编译：通过专用编译器编译程序；软件仿真调试：在SDK中仿真软件运行情况；程序下载：通过JTAG/USB/UART等方式下载到目标机；软硬件测试、调试：通过JTAG等方式联合调试程序；下载固化：程序无误，下载到目标板。二、嵌入式处理器系统嵌入式处理器系统设计的关键问题（1）嵌入式处理器的选型够用适用成本功耗软件开发工具是否内置调试工具是否提供评估板处理器的选型直接影响存储器、外设的选择。一般从以下几个因素考虑：（2）操作系统的选择操作系统的移植操作系统的内存要求操作系统的实时性支持的开发工具操作系统的可裁剪性开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的API操作系统是否提供硬件的驱动程序，如网卡等从八十年代起，国际上就有一些IT组织、公司，开始致力于嵌入式操作系统的研发，现已涌现了一批优秀的操作系统。如何从众多的嵌入式操作系统中选取合适的操作系统？可以考查以下几个方面：人们在选择编程语言时往往具有很大的随意性。对价格、获取方便性等因素考虑较多，而对语言本身的技术因素考虑较少。在此就目前应用广泛几种高级语言：Ada、C/C++、Modula-2和JAVA等进行简单的分析比较。Ada语言定义严格，易读易懂，有较丰富的库程序支持，由于它和运行环境联系较少，因此其运行特性比较出色。C语言具有广泛的库程序支持，现在是嵌入式系统设计中应用最广泛的语言。C++是一种面向对象的编程语言，应用也很多，但与C语言相比，C++编写的程序目标代码往往比较庞大和复杂。Modula-2定义清楚，支持丰富，具备较好的模块化结构，在教学科研方面有较广泛的应用。Java语言相对年轻，但有很强的跨平台特性，现在发展势头较为强劲。（3）编程语言的选取2.2传统的嵌入式系统设计方法图2.4传统的嵌入式系统设计方法传统的嵌入式系统设计方法虽然简单，但存在一些不可避免的缺陷：设计方法缺乏统一的软硬件协同表示方法，软硬件划分完全由设计者凭经验完成，无法从系统级验证划分的合理性，且不易发现软硬件之间存在的接口问题。在实际的设计过程中，通常采用“硬件优先的原则”，因此软件的测试必须在硬件全部完成之后才能进行，这样设计周期可能很长。由于硬件设计在粗略估计软件任务需求的情况下进行，缺乏对软件构架和实现机制的清晰了解，硬件设计工作带有一定的盲目性。整个系统的优化由于受设计空间的限制，只能改善硬件和软件各自的性能，不可能对系统做出较好的综合优化，难以适应现代复杂的、大规模的系统设计需要。传统设计方法存在的缺陷图2.5嵌入式系统的软硬件协同设计流程2.3嵌入式系统的软硬件协同设计方法嵌入式系统软硬件协同设计流程设计流程总体上可分为系统描述、软硬件划分、协同综合、协同仿真与验证、系统集成几个过程。（1）系统描述系统描述是采用一种或多种系统级描述语言对所需设计的嵌入式系统的功能和性能进行全面的描述，是建立系统软硬件模型的过程。系统建模可以由设计者用非正式语言，甚至是自然语言手工完成，但手工完成容易导致系统描述不准确，而选用合适的建模语言将对设计起到事半功倍的效果。UML（UnifiedModelingLanguage）语言是一种功能强大的可视化建模语言。它将模型中的信息用标准图形元素直观地显示，使具有不同技术背景的开发人员和设计师可以较好地交流。（2）软硬件划分软硬件功能划分就是要确定哪些系统功能由硬件实现，哪些功能由软件实现。从理论上讲，每个应用系统都存在一个适合于该软硬件功能的最佳组