第1章 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1、LOGO 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 LOGO 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法分類 Add Your Text in here Add Your Text in here Add Your Text in here Add Your Text in here LOGO 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法 v嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地 設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣 的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。 v嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括 : 硬件設(shè)計(jì)技術(shù)：芯片級設(shè)計(jì)技術(shù)和電路板級設(shè) 計(jì)技術(shù) 軟件設(shè)計(jì)技術(shù) ：軟件語言 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)背景嵌入式系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì)的技術(shù)背景 v嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法演化總來說是應(yīng)用需 求牽引和IT技術(shù)推動。 微電子技術(shù) 高性能的EDA 硬件描述語言HDL EOS技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類 1. 以CAD軟件和ICE（In Circuit Emulator） 為主要工具的設(shè)計(jì)方法 這是過去直至現(xiàn)在我國單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人 員一直沿用的方法，其步驟是先抽象后具體。 抽象設(shè)計(jì)抽象設(shè)計(jì) 主要是根據(jù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能要求， 對系統(tǒng)功能細(xì)化，分成若干功能模塊，畫出系 統(tǒng)功能框圖，再對功能模塊進(jìn)行硬件和軟件功 能實(shí)現(xiàn)的劃分。 具體設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì) 具體設(shè)計(jì): 包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。 硬件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)

3、性能參數(shù)要求對各功能模塊所 需要使用的元器件進(jìn)行選擇和組合。 軟件設(shè)計(jì)主要包括任務(wù)分析、資源分配、模塊劃分、 流程設(shè)計(jì)和細(xì)化、編碼調(diào)試等。 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類 2. 以EDA工具軟件和EOS為開發(fā)平臺的設(shè) 計(jì)方法 隨著微電子工藝技術(shù)的發(fā)展，各種通用的可編 程半定制邏輯器件應(yīng)運(yùn)而生。 硬件設(shè)計(jì)人員從過去選擇和使用標(biāo)準(zhǔn)通用集成 電路器件，逐步轉(zhuǎn)向自己設(shè)計(jì)和制作部分專用 的集成電路器件，而這些技術(shù)是由各種EDA工 具軟件提供支持的 。 EDA工具軟件工具軟件 EDA是電子設(shè)計(jì)自動化（Electronic Design Automation） 的縮寫，是一種先進(jìn)的電子系統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)人員可以利用各種EDA工具和標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜可編程邏 輯器件CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA等，設(shè)計(jì)和自制 用戶專用的大規(guī)模集成電路。 然后再通過自下而上的設(shè)計(jì)方法，把用半定制器件設(shè)計(jì) 自制的集成電路、可編程外圍器件、所選擇的ASIC與嵌 入式微處理器或微控制器在印制板上布局、布線構(gòu)成系 統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分類 3. 以IP內(nèi)核庫為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 技術(shù)的設(shè)計(jì)方法 20世紀(jì)90年代后，進(jìn)一步開始了從“集成電路” 級設(shè)計(jì)不斷轉(zhuǎn)向“集成系統(tǒng)”級設(shè)計(jì)。目前已 進(jìn)入片上系統(tǒng)SOC（System on a Chip）設(shè)計(jì) 階段。 v名詞解釋： IP

5、（Intellectual Property Core，知識產(chǎn)權(quán)核 ） 是一種預(yù)先設(shè)計(jì)好的甚至已經(jīng)過驗(yàn)證的具有某種 確定功能的集成電路、器件或部件。 該模塊有行為（behavior）、結(jié)構(gòu)（structure）和 物理（physical）3級不同程度的設(shè)計(jì)，對應(yīng)有主 要描述功能行為的“軟IP內(nèi)核(soft IP core)”、完 成結(jié)構(gòu)描述的“固IP內(nèi)核(firm IP core)”和基于物 理描述并經(jīng)過工藝驗(yàn)證的“硬IP內(nèi)核(hard IP core)”3個層次。 2.1嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程 需求分析 概要設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)測試 自上而下設(shè)計(jì) 自下而上

6、設(shè)計(jì) 1、需求分析 2、概要設(shè)計(jì) 3、詳細(xì)設(shè)計(jì) 4、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 5、系統(tǒng)測試 v實(shí)際設(shè)計(jì)流程是兩種的相互交叉 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程 需求分析需求分析 v需求分析的任務(wù) -做什么，不做什么？做什么，不做什么？ v需求分析的實(shí)現(xiàn)途徑 三個階段 v簡化的需求分析需求分析表格 （需求分析說明書） 用戶需求分析用戶需求分析 v收集用戶需求的過程中可能遇到的問題 用戶提出不符合實(shí)際的要求。 用戶不能將隱含的用戶需求提供給開發(fā)人員。 v如何解決這些問題 對于那些客戶提出的不切實(shí)際的要求，開發(fā)人員應(yīng)該 及時的指出。 要求有系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員盡可能多的提煉出用 戶隱含的需求，并且以書面的方式提

7、交用戶檢查，同 意后雙方簽字表示認(rèn)同。 確定項(xiàng)目約束條件確定項(xiàng)目約束條件 v對于嵌入式設(shè)備，比較關(guān)心的項(xiàng)目約束條 件： 性能：具體表現(xiàn)為系統(tǒng)的實(shí)時性，安全性，穩(wěn) 定性。 體積和重量 成本 能耗 其他：包括系統(tǒng)的完成時間、用戶界面等。 條目條目說明說明 系統(tǒng)的名稱系統(tǒng)的名稱給系統(tǒng)起個清楚的名稱給系統(tǒng)起個清楚的名稱 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的 系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入描述系統(tǒng)的輸入接口、類型、輸入方法等和輸入有關(guān)的問題描述系統(tǒng)的輸入接口、類型、輸入方法等和輸入有關(guān)的問題 系統(tǒng)的輸出系統(tǒng)的輸出詳細(xì)描述系統(tǒng)的輸出接口，輸出類型，輸出方法等和系統(tǒng)輸出有關(guān)詳細(xì)描述系統(tǒng)的輸出接

8、口，輸出類型，輸出方法等和系統(tǒng)輸出有關(guān) 的問題的問題 系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能重點(diǎn)描述部分，對系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能有較詳細(xì)的描述重點(diǎn)描述部分，對系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能有較詳細(xì)的描述 制造成本制造成本給出委托方能夠承受的最大制造成本給出委托方能夠承受的最大制造成本 功耗功耗給出系統(tǒng)能承受的最大功耗，供電模式等給出系統(tǒng)能承受的最大功耗，供電模式等 尺寸和重量尺寸和重量給出系統(tǒng)尺寸和重量給出系統(tǒng)尺寸和重量 需求分析表格需求分析表格 需求分析需求分析MP3例子例子 條目條目說明說明 系統(tǒng)的名稱系統(tǒng)的名稱便攜式便攜式MP3播放器播放器 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目 的的 用于播放用于播放MP3的便攜式的電子設(shè)備的便攜

9、式的電子設(shè)備 系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入/輸輸 出出 一共設(shè)有一共設(shè)有5個按鍵輸入，一個麥克風(fēng)輸入；個按鍵輸入，一個麥克風(fēng)輸入；5個按鍵主要控制模式切換、音量個按鍵主要控制模式切換、音量 調(diào)節(jié)、歌曲上下首、歌曲刪除、歌曲快慢進(jìn)；調(diào)節(jié)、歌曲上下首、歌曲刪除、歌曲快慢進(jìn)；5個按鍵需要和屏幕菜單顯示組個按鍵需要和屏幕菜單顯示組 合起來完成這些功能。音頻輸入口，可以驅(qū)動普通耳機(jī)或者有源音箱。合起來完成這些功能。音頻輸入口，可以驅(qū)動普通耳機(jī)或者有源音箱。 彩色彩色LCD輸出，顯示系統(tǒng)菜單信息、歌曲信息等；輸出，顯示系統(tǒng)菜單信息、歌曲信息等； USB2.0接口，用于歌曲的下載；接口，用于歌曲的下載； 系統(tǒng)的功能

10、描系統(tǒng)的功能描 述述 具備了具備了FM調(diào)頻收音功能；調(diào)頻收音功能； 支持外部音源直接錄音以及支持外部音源直接錄音以及FM同步錄音功能；同步錄音功能； 支持支持MP3、WMA等音樂格式，并具有五種播放均衡模式；等音樂格式，并具有五種播放均衡模式； 液晶顯示面板具有藍(lán)色的背景光，并且對比度可調(diào)；液晶顯示面板具有藍(lán)色的背景光，并且對比度可調(diào)； 具有具有A-B復(fù)讀功能；復(fù)讀功能； 具有便攜式具有便攜式U盤的功能，容量為盤的功能，容量為128M； 制造成本制造成本100元元 功耗功耗50毫瓦，采用一節(jié)毫瓦，采用一節(jié)7號堿性電池供電，可以連續(xù)工作號堿性電池供電，可以連續(xù)工作8小時以上。小時以上。 尺寸和重

11、量尺寸和重量尺寸尺寸97mmx24mmx24mm 重量重量100克克 系統(tǒng)硬件和軟件功能劃分系統(tǒng)硬件和軟件功能劃分 v軟硬件功能的劃分目的：就是確定系統(tǒng)功 能哪一部分由硬件實(shí)現(xiàn)，那一部分由軟件 實(shí)現(xiàn)。 v通常一項(xiàng)基本的功能用軟件可以實(shí)現(xiàn)，用 硬件設(shè)計(jì)的方法同樣可以實(shí)現(xiàn)。 硬件實(shí)現(xiàn)可以較好的保證系統(tǒng)實(shí)時的處理能力， 但是成本相對較高。 而軟件為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供了靈活的方式， 并且成本較低，但是系統(tǒng)響應(yīng)時間不能得以保 證。 概要設(shè)計(jì)概要設(shè)計(jì) v概要設(shè)計(jì)需要完成的任務(wù) 總體設(shè)計(jì)。 接口設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 運(yùn)行設(shè)計(jì)。 出錯設(shè)計(jì)。 v概要設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下的設(shè)計(jì)理念 逐步細(xì)化，定性和定量相結(jié)合，分解

12、和協(xié)調(diào)以 及系統(tǒng)模型化。 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) v對需求分析的進(jìn)一步細(xì)化。 v給開發(fā)人員看的。 v架起系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和用戶之間的橋梁，促 進(jìn)開發(fā)方案的制定。 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)-示例示例 v例如在上例MP3設(shè)計(jì)中，需要細(xì)化的有： （1）按鍵的具體模式。 （2）LCD的具體顯示內(nèi)容。 （3）系統(tǒng)的響應(yīng)時間。 （4）系統(tǒng)的輸出音頻功率、接口的保護(hù)措施。 （5）系統(tǒng)的功率控制模式。 （6）系統(tǒng)的工作環(huán)境分析。 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)-示例示例 v 通過詳細(xì)說明我們可以給出更加技術(shù)化的功能指標(biāo)例如： v 液晶顯示屏：96*32點(diǎn)陣藍(lán)色背光 v 信噪比：75dB v 輸出頻率范圍：20Hz-20KHz v 錄音采樣頻

13、率：8KHZ48KHz v 音樂格式：MP3,WMA v 錄音格式：ADPCM v 中英文顯示：GB2312字符集 v 支持壓縮速率：32Kbps-256Kbps 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) v需求分析和詳細(xì)說明之后，就可以對整個 系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從硬件和軟件兩個方 面入手。 v 硬件方面需要考慮的問題有： v （1）選擇什么樣的CPU v （2）選者那些外圍芯片 v （3）系統(tǒng)的存儲器的配置 v （4）系統(tǒng)的I/O接口設(shè)計(jì) v 在軟件方面，需要考慮的問題有： v （1）是否需要操作系統(tǒng)，如何選擇 v （2）需要編寫那些軟件模塊 v （3）是否需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 示例示例 1 v一種MP

14、3的硬件結(jié)構(gòu) USB接口 中央處理器 解碼芯片 音頻放大 LCD控制 鍵盤 FlashFM電源控制 RAM 示例示例1 v 一種MP3的軟件結(jié)構(gòu) Flash讀寫程序 LCD控制程序 MP3解碼程序 USB通信 鍵盤控制 音效控制歌詞控制 FM控制 錄音控制 示例示例2 v舉例：銀行自動排隊(duì)機(jī)系統(tǒng) 用戶交互功能表現(xiàn)為用戶交互界面 系統(tǒng)打印功能表現(xiàn)為打印輸出 實(shí)現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)階段 軟件與硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試 嵌入式開發(fā)過程中有宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的角 色之分 宿主機(jī)是執(zhí)行編譯、鏈接、定址過程的計(jì)算機(jī)； 目標(biāo)機(jī)指運(yùn)行嵌入式軟件的硬件平臺。 宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī) 測試階段測試階段 v嵌入式軟

15、件測試也可叫做交叉測試，具體的軟件 測試過程如圖 傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 v 傳統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)過程的基本特征傳統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)過程的基本特征: 系統(tǒng)在一開始就被劃分為軟件和硬件兩大部分系統(tǒng)在一開始就被劃分為軟件和硬件兩大部分 軟件和硬件獨(dú)立進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)軟件和硬件獨(dú)立進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì) “Hardware first” approach often adopted v 隱含的一些問題隱含的一些問題: 軟硬件之間的交互受到很大限制軟硬件之間的交互受到很大限制 軟硬件之間的相互性能影響很難評估軟硬件之間的相互性能影響很難評估 系統(tǒng)集成相對滯后，系統(tǒng)集成相對滯后，NRE較大較大 v 因此因此: Poor qua

16、lity designs（設(shè)計(jì)質(zhì)量差）（設(shè)計(jì)質(zhì)量差） Costly modifications（設(shè)計(jì)修改難）（設(shè)計(jì)修改難） Schedule slippages（研制周期不能有效保障）（研制周期不能有效保障） 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的尖銳矛盾傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的尖銳矛盾 v隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的提高，軟硬件設(shè)計(jì)中隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的提高，軟硬件設(shè)計(jì)中 的一些錯誤將使開發(fā)過程付出昂貴的代價(jià)的一些錯誤將使開發(fā)過程付出昂貴的代價(jià) v“Hardware first” approach often compounds（混合） software cost because software must compensate f

17、or （補(bǔ)償） hardware inadequacies（不充 分） 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) v軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)定義 The meeting of system-level objectives by exploiting the trade-offs between hardware and software in a system through their concurrent design 利用系統(tǒng)中的硬件和軟件之間的取舍，通過他們的并 行設(shè)計(jì)達(dá)到系統(tǒng)級設(shè)計(jì)目標(biāo)。 v主要概念 Concurrent（并發(fā)）（并發(fā)）: hardware and software developed

18、at the same time on parallel paths Integrated（一體化）（一體化）: interaction between hardware and software developments to produce designs that meet performance criteria and functional specifications 軟硬件設(shè)計(jì)過程發(fā)展方向協(xié)同設(shè)計(jì) SystemSystem ConceptsConcepts Sys/HWSys/HW Require.Require. AnalysisAnalysis Sys/SWSys/SW Re

19、quire.Require. AnalysisAnalysis HardwareHardware Require.Require. AnalysisAnalysis SoftwareSoftware Require.Require. AnalysisAnalysis Operation.Operation. Testing and Testing and EvaluationEvaluation SW DevelopmentSW Development HW DevelopmentHW Development SystemSystem Integ. and Integ. and testtes

20、t TestingTesting TestingTesting Franke91 Integrated Modeling Substrate Integrated Modeling Substrate（一體化建模底層）（一體化建模底層） Prelim.Prelim. DesignDesign Prelim.Prelim. DesignDesign DetailedDetailed DesignDesign DetailedDetailed DesignDesign Fabric.Fabric. Coding,Coding, Unit test.,Unit test., Integ. testI

21、nteg. test 軟件硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程軟件硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程 v軟件硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程： 第一步，用HDL語言和C語言進(jìn)行系統(tǒng)描述并 進(jìn)行模擬仿真和系統(tǒng)功能驗(yàn)證； 第二步，對軟硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行功能劃分，分別用 語言進(jìn)行設(shè)計(jì)并將其綜合起來進(jìn)行功能驗(yàn)證和 性能預(yù)測等仿真確認(rèn)（協(xié)調(diào)模擬仿真）； 第三步，如無問題則進(jìn)行軟件和硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)； 第四步，最后進(jìn)行系統(tǒng)測試。 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) v 硬件設(shè)計(jì)工具（EDA工具） 系統(tǒng)級設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)級設(shè)計(jì)工具 Cadence的的SPW System View 模擬電路系統(tǒng)仿真工具模擬電路系統(tǒng)仿真工具 Pspice EWB PCB設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)工具 Prot

22、el PADs 的的Power PCB & Tool Kit Mentor的的Expedition & Tool Kit 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)工具可編程邏輯器件設(shè)計(jì)工具 Mentor FPGA Advantage & ModelSim Xilinx Foundation ISE & Tool Kit 各種綜合和仿真第三方工具各種綜合和仿真第三方工具 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢 v 在設(shè)計(jì)初始階段就可進(jìn)行軟硬件交互設(shè)計(jì)和調(diào)整 Provides continual verification throughout the design cycle（貫穿整個設(shè)計(jì)周期） Separate HW/SW devel

23、opment paths（開發(fā)路 線） can lead to costly modifications and schedule slippages（導(dǎo)致代價(jià)昂貴的糾錯成本 和開發(fā)進(jìn)度的下降） v 關(guān)鍵技術(shù)（如可編程邏輯綜合技術(shù)、器件接口和功 能模型描述）的進(jìn)步使得軟硬件交互設(shè)計(jì)變得簡單 起來 嵌入式系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì) v節(jié)能計(jì)算成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件重點(diǎn) 考慮的基本方面： v節(jié)能計(jì)算包括： 硬件體系結(jié)構(gòu)支持 在小巧外形尺寸下，如何實(shí)現(xiàn)所需電源性能的工藝和技術(shù) 熱管理、降噪、電池管理和功能整合 軟件支持 節(jié)能編譯 操作系統(tǒng) 節(jié)能策略 現(xiàn)狀 v電源管理策略 v面向PC、筆記本電腦、服務(wù)器、通

24、信設(shè) 備的刀片服務(wù)器 APM：高級電源管理方案 ACPI：高級配置和電源接口 手持設(shè)備電源管理 v電池壽命不等同于電源管理的成效 性能、多媒體系統(tǒng)、數(shù)碼攝像 新增功能增加系統(tǒng)的耗電量 縮短電池壽命 v影響因素 CPU 功能 系統(tǒng)軟件 中間件 管理策略 軟件節(jié)能策略 v預(yù)測什么時候設(shè)備的未來使用狀況或者 使用率 v“time-out”策略預(yù)測特定的時間長度 v基于GSPN網(wǎng)絡(luò)和HMM的技術(shù) vMontavista 基于linux 通用性強(qiáng)，但是嵌入式系統(tǒng)定制性強(qiáng)，效果 不佳 能耗測試 v測試出每條指令的能耗，估計(jì)測試程序 運(yùn)行完的總能耗 v測試出每個函數(shù)的能耗，然后利用這些 函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)去估計(jì)其

25、他函數(shù)運(yùn)行的能 耗 節(jié)能操作系統(tǒng) v 目的 保證操作系統(tǒng)實(shí)時性的前提下，完成能耗計(jì)算 調(diào)度算法的節(jié)能優(yōu)化 中斷處理優(yōu)化 低功耗文件系統(tǒng) v CPU 電壓和頻率調(diào)節(jié)會給實(shí)時性能帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 可能造成不穩(wěn)定 “重新鎖定”鎖相環(huán)路和其它動態(tài)時鐘機(jī)制需要時間，造成了很 長的等待時間（有時是毫秒級別） 鎖定期間 CPU 既不能執(zhí)行計(jì)算操作，又不能響應(yīng)外部事件（中斷） v 每一軟件 相應(yīng)的手機(jī)最低電壓 CPU頻率 相應(yīng)設(shè)備 v 通過動態(tài)的調(diào)節(jié)CPU的內(nèi)核頻率與內(nèi)核電壓，以及動態(tài)的 關(guān)閉系統(tǒng)的某些設(shè)備和調(diào)整某些設(shè)備的狀態(tài) 外設(shè)驅(qū)動 針對不同功能部件的能耗，進(jìn)行合理的功耗優(yōu)化 從電池開始，嚴(yán)格和精確地電量測

26、量 根據(jù)外設(shè)特征研究不同的電源管理策略下的驅(qū)動 現(xiàn)有情況 硬件產(chǎn)品有幾種狀態(tài)定義 狀態(tài)提供不同的服務(wù)質(zhì)量和消耗的能量 提供各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換接口 節(jié)能通訊協(xié)議棧 連接干預(yù) 節(jié)能的傳輸調(diào)度算法 緩沖區(qū)技術(shù) 局部性原理與預(yù)取 低功耗壓縮算法 節(jié)能編譯 v對每條指令的能耗進(jìn)行測試 v對函數(shù)編譯結(jié)果的能耗進(jìn)行估計(jì) v錯誤處理代碼的能耗設(shè)計(jì) v基于ICE進(jìn)行函數(shù)執(zhí)行代碼統(tǒng)計(jì) 2.2嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程模型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程模型 v在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，自上而下和自下而 上的設(shè)計(jì)往往是交叉進(jìn)行的，從而會產(chǎn)生 不同設(shè)計(jì)流程，我們把這些不同的設(shè)計(jì)流 程定義為流程模型流程模型 v常見的流程模型有：瀑布模型、逐步

27、求精 模型、螺旋模型、分層設(shè)計(jì)模型等。 2.2.1流程模型流程模型 瀑布模型瀑布模型 v瀑布模型 -自上而下，如同瀑布一般 需求分析 詳細(xì)說明 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 組件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)集成 瀑布模型瀑布模型 v優(yōu)點(diǎn)： 開發(fā)流程簡單清楚，可以明確每階段的任務(wù)與目 標(biāo)，便于制定開發(fā)計(jì)劃。 v缺點(diǎn) 產(chǎn)品開發(fā)的初期非常重要，特別是需求分析，如 果在這一步驟出現(xiàn)錯誤，可能會導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)的 失敗。 缺乏靈活性。 瀑布模型瀑布模型 v其它明顯的缺點(diǎn)是： 開始階段的小錯誤被逐級放大，可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào) 廢。 返回上一級的開發(fā)需要十分高昂的代價(jià)。 隨著系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性的增加，產(chǎn)品成功的機(jī)率 大幅下降。 v適用場合： （1）系統(tǒng)的需

28、求比較明確。 （2）開發(fā)的產(chǎn)品采用的是較為成熟的技術(shù)，開 發(fā)過程中不會出現(xiàn)較難解決的問題。 （3）用于已有產(chǎn)品的簡單升級開發(fā)。 2.2.2 流程模型流程模型 逐步求精模型逐步求精模型 v逐步求精模型 需求分析 詳細(xì)說明 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 組件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)集成 需求分析 詳細(xì)說明 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 組件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)集成 求精系統(tǒng)1求精系統(tǒng)n 原型系統(tǒng) 逐步求精模型逐步求精模型 v 模型優(yōu)點(diǎn)： （1）比瀑布模型更符合人們認(rèn)識事物的過程和規(guī)律更符合人們認(rèn)識事物的過程和規(guī)律，是一種較實(shí)用 的開發(fā)框架。 （2）開發(fā)者與用戶交流充分，可以澄清模糊需求，需求定義比其它 模型好。 （3）原型的開發(fā)和評審是系統(tǒng)分析員和用戶共同參與的迭代過程， 開發(fā)過程與用戶培訓(xùn)過程同步。 （4）為用戶需求的改變提供了充分的余地。 （5）開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低，不會造成無法完成或者最終產(chǎn)品不符合要求的情 況。 v 模型缺點(diǎn) （1）由