現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)新發(fā)展ppt課件

1、現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新開展Howard Dr.Wu2021-10-18嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的歷史與概念無所不在的嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的根本組成與設(shè)計(jì)嵌入式熱點(diǎn)領(lǐng)域什么是嵌入式系統(tǒng)Embedded system個(gè)人電腦嵌入式系統(tǒng)嵌入式簡單定義嵌入式系統(tǒng)是指為某種特殊義務(wù)將操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中?？梢砸詾榉彩菐в形⑻幹闷鞯墓密浻布到y(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)定義IEEE: “Device used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants.嵌入式系統(tǒng)是以運(yùn)用

2、為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底、軟件硬件可裁剪、順應(yīng)運(yùn)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)厲要求的公用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)工業(yè)的分類以往計(jì)算機(jī)分類：大型計(jì)算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微計(jì)算機(jī)目前計(jì)算機(jī)分類：超級(jí)計(jì)算機(jī)，大型計(jì)算機(jī)、任務(wù)站、微計(jì)算機(jī)、亞微計(jì)算機(jī)亞微計(jì)算機(jī)(嵌入式計(jì)算機(jī)) 是以嵌入式系統(tǒng)的方式隱藏在各種安裝、產(chǎn)品和系統(tǒng)中歷史電腦用于控制設(shè)備或嵌入系統(tǒng)的歷史幾乎與電腦本身的歷史一樣長MCU在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)用功能單片機(jī)掀起電子化浪潮微處置器高速開展推進(jìn)了嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的演化8031/8051單片機(jī)系統(tǒng)，自行編寫程序；68360/386EX控制系統(tǒng)，本人編寫簡單的操作系統(tǒng)；32位嵌入式

3、處置器pSoS嵌入式操作系統(tǒng)TCP/IP協(xié)議棧；各種SoC+嵌入式Linux/VxWorks+嵌入式Web 設(shè)備server以及各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧GUI圖形界面無線模塊現(xiàn)代可挪動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)智能設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的開展趨勢(shì)(1)嵌入式運(yùn)用軟件的開發(fā)需求強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持采用實(shí)時(shí)多義務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡化運(yùn)用程序設(shè)計(jì)、保證軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。 嵌入式操作系統(tǒng)將在現(xiàn)有的根底上，不斷采用先進(jìn)的操作系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的需求向:可順應(yīng)不同的嵌入式硬件平臺(tái)具有可移植、可伸縮、功能強(qiáng)大、可配置、良好的實(shí)時(shí)性、可靠性、高可用方向開展 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具嵌入式開發(fā)工具支持

4、多種硬件平臺(tái)覆蓋嵌入式軟件開發(fā)過程各個(gè)階段高效高度集成的工具集方向開展Requirement AnalysisSoftware DesignCodingTestRelease嵌入式軟件開發(fā)根本過程嵌入式系統(tǒng)的開展趨勢(shì)(2)嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)了大量新的運(yùn)用針對(duì)外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入系統(tǒng)必需配有通訊接口，需求TCP/IP協(xié)議簇軟件支持。針對(duì)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)要求，新一代嵌入式系統(tǒng)還需具備IEEE4、USB、CAN、Bluetooth或IrDA/2G/3G通訊接口，同時(shí)也需求提供相應(yīng)的通訊組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。為了支持網(wǎng)絡(luò)交互的運(yùn)用，還需內(nèi)置XML閱讀器和Web Server。嵌入式系統(tǒng)的開

5、展趨勢(shì)(3)嵌入式系統(tǒng)向新的嵌入式計(jì)算模型方向開展 支持自然的人機(jī)交互和互動(dòng)的、圖形化、多媒體的嵌入式人機(jī)界面。操作簡便、直觀、無須學(xué)習(xí)。如司機(jī)支配高度自動(dòng)化的汽車主要還是經(jīng)過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和支配桿。 可編程的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)可支持二次開發(fā)如采用嵌入式Java技術(shù)，可動(dòng)態(tài)加載和晉級(jí)軟件，加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)功能。 支持分布式計(jì)算。與其他嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)構(gòu)成分布式計(jì)算環(huán)境。 無所不在的嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了各種通用計(jì)算機(jī)一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5-10個(gè)嵌入式微處置器：鍵盤、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、Modem、網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字

6、相機(jī)、USB集線器等均是由嵌入式處置器控制的。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事配備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)的運(yùn)用領(lǐng)域。 經(jīng)典運(yùn)用CISCO的路由器華為、中興的以太網(wǎng)交換機(jī)高可靠以及可配置的網(wǎng)管型工業(yè)交換機(jī)恒基偉業(yè)的商務(wù)通PDA；現(xiàn)代高檔3G手機(jī)美國宇航局的火星探測(cè)器Sony的機(jī)器狗AIBO嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用領(lǐng)域一 家用市場(chǎng) 機(jī)頂盒、掌上電腦、DVD、MP3、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電視、WebTV、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、家庭網(wǎng)關(guān)、智能家用電器、車載導(dǎo)航器系統(tǒng)等通訊市場(chǎng) 交換系統(tǒng)，電纜系統(tǒng)，衛(wèi)星和全球定位系統(tǒng)L3D，數(shù)據(jù)交換設(shè)備，挪動(dòng)等工業(yè)市場(chǎng) 制造工廠，污水處置

7、系統(tǒng)，發(fā)電站和電力傳輸系統(tǒng)，自動(dòng)化工廠，控制系統(tǒng)開發(fā)，維護(hù)和測(cè)試的工具，石油提煉和相關(guān)的貯運(yùn)設(shè)備，建筑設(shè)備，計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，能源控制系統(tǒng)，核電站，機(jī)器人系統(tǒng)等商業(yè)和金融市場(chǎng) 自動(dòng)柜員機(jī)，信譽(yù)卡系統(tǒng)，售貨端系統(tǒng)，平安系統(tǒng)等嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用領(lǐng)域二辦公市場(chǎng) 系統(tǒng)，系統(tǒng)，復(fù)印機(jī)，計(jì)時(shí)系統(tǒng)，照相機(jī)和攝象機(jī)運(yùn)輸市場(chǎng) 航空、鐵路、公路運(yùn)輸系統(tǒng)，燃料效力，航空管理，信令系統(tǒng)，雷達(dá)系統(tǒng)，交通指揮系統(tǒng)，停車系統(tǒng)，售票系統(tǒng)，乘客信息系統(tǒng)，檢票系統(tǒng)，行李處置系統(tǒng)，應(yīng)急設(shè)備等建筑市場(chǎng) 電力供應(yīng)，備用電源和發(fā)電機(jī)，火警控制系統(tǒng)，供熱和通風(fēng)系統(tǒng)，電梯和升降系統(tǒng)，車庫管理，安保系統(tǒng)，電子門鎖系統(tǒng)，樓宇管理系統(tǒng)，閉路電視系

8、統(tǒng)，電子保險(xiǎn)柜，警鈴等醫(yī)療市場(chǎng) 心臟除顫器，心臟起搏器，患者信息和監(jiān)視系統(tǒng)，MN光設(shè)備，理療控制系統(tǒng)，電磁成像系統(tǒng)等軍事 武器控制嵌入式系統(tǒng)熱點(diǎn)運(yùn)用信息家電車載系統(tǒng)軍事工業(yè)醫(yī)療器械信息家電運(yùn)用特點(diǎn)市場(chǎng)宏大低本錢要求利潤空間小競爭猛烈人機(jī)界面友好網(wǎng)絡(luò)化車載系統(tǒng)運(yùn)用特點(diǎn)與汽車工業(yè)相配套利潤空間較大可靠性要求較高無線通訊要求軍事與航天工業(yè)運(yùn)用特點(diǎn)市場(chǎng)壟斷性強(qiáng)高利潤可靠性要求高平安性要求高本錢要求布不高勇氣號(hào)軍事航天工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化單兵信息配備夜視掃描、全球定位、指揮通訊醫(yī)療行業(yè)運(yùn)用特點(diǎn)可關(guān)注市場(chǎng)寬廣，進(jìn)入門檻較高利潤極高 未來三年，中國便攜醫(yī)療電子市場(chǎng)年復(fù)合增長率將超越30%，其市場(chǎng)規(guī)模從2006年的

9、80億元迅速擴(kuò)展到2021的380億元。 便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品是切入點(diǎn)便攜醫(yī)療產(chǎn)品和醫(yī)療信息化配套產(chǎn)品是目前國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)廠家切入醫(yī)療電子市場(chǎng)的亮點(diǎn)。國內(nèi)外鄉(xiāng)的醫(yī)療器械消費(fèi)廠家還很少，國外廠家還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有占領(lǐng)市場(chǎng)的多數(shù)份額，48%的市場(chǎng)還待開辟，國內(nèi)醫(yī)療電子消費(fèi)企業(yè)的時(shí)機(jī)很多嵌入式醫(yī)療設(shè)備網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)醫(yī)療電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)特殊性要求 普通來講，醫(yī)療設(shè)備由下面幾個(gè)部分組成：電子控制部分、顯示和操作臺(tái)、給養(yǎng)供應(yīng)和數(shù)據(jù)采集、以及其他設(shè)備接口(包括IT等)，每個(gè)部分都能夠有獨(dú)立的MCU 或者ASIC/FPGA，甚至是高性能的嵌入式計(jì)算機(jī)組成的多處置器系統(tǒng)。軟件研發(fā)的費(fèi)用在現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備研發(fā)費(fèi)用中所占的比重曾經(jīng)超越50%

10、，未來還會(huì)添加。醫(yī)療設(shè)備的特殊性表達(dá)在下面幾個(gè)方面：第一， 平安性。在醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)中平安性具有特別重要的位置和級(jí)別，數(shù)據(jù)平安也是平安性的另一個(gè)方面，斷電后的數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)長期運(yùn)用的維護(hù)和保管對(duì)于醫(yī)療診斷有著重要的意義，國際上一些著名的嵌入式操作系統(tǒng)如VxWorks OS Cert(認(rèn)證符合IEC61508規(guī)范)，BSP Cert(經(jīng)過綁帶某個(gè)CPU的認(rèn)證)和平安測(cè)試認(rèn)證效力可以為醫(yī)療設(shè)備的軟件中心提高平安保證。第二， 實(shí)時(shí)性。醫(yī)療設(shè)備是個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，在復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備中應(yīng)該采用實(shí)時(shí)多義務(wù)操作系統(tǒng)，比如VxWorks、實(shí)時(shí)Linux、uC/OS-II是必要的，在IT接口的設(shè)備上可以采用通用的操作系統(tǒng)

11、，如 Windows和Linux，在設(shè)備的部件之間應(yīng)該采器具有實(shí)時(shí)和容錯(cuò)才干的CAN總線技術(shù)。第三， 可診斷性。醫(yī)療設(shè)備的可用性要求很高的，不延續(xù)的任務(wù)要求(醫(yī)療設(shè)備普通要求是365天和24小時(shí)待命)，使得設(shè)備應(yīng)該有一個(gè)方便和一致性好的診斷軟件(方式)，完成定期檢測(cè)和隨機(jī)的診斷，方便的診斷接口，易識(shí)別的缺點(diǎn)報(bào)告等。第四， 符合人體和醫(yī)學(xué)習(xí)慣。醫(yī)療設(shè)備的診斷對(duì)象是病人，運(yùn)用者是醫(yī)生，設(shè)計(jì)醫(yī)療設(shè)備應(yīng)該充分思索到誤操作能夠給病患帶來的后果和苦楚，因此在工程開發(fā)的初期應(yīng)該和臨床人員協(xié)作對(duì)操作過程進(jìn)展評(píng)價(jià)和測(cè)試。嵌入式系統(tǒng)的根本組成與設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處置器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及運(yùn)用

12、軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立任務(wù)的“器件交叉學(xué)科先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)半導(dǎo)體技術(shù)電子技術(shù)各個(gè)行業(yè)面向詳細(xì)運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品特征 硬件：嵌入式處置器的功耗、體積、本錢、可靠性、速度、處置才干、電磁兼容性等方面嵌入式軟件生命周期嵌入式產(chǎn)品軟件以只讀存儲(chǔ)器為載體不可以隨意改換嵌入式處置器 嵌入式系統(tǒng)的中心部件 種類總量曾經(jīng)超越1000多種，流行體系構(gòu)造有30幾個(gè)系列，其中8051體系的占有多半嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)核分類 嵌入式微處置器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP處置器(

13、Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip, SOC) 嵌入式系統(tǒng)硬件主流32,64位微處置器是目前嵌入式系統(tǒng)的中心主要硬件廠商包括Intel，Motorola，Philip，AMD等每個(gè)月都有新產(chǎn)品出現(xiàn)嵌入式微處置器(EMPU) 通用計(jì)算機(jī)中的CPU專門設(shè)計(jì)的電路板 只保管和嵌入式運(yùn)用有關(guān)的母板功能 加強(qiáng)任務(wù)溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面功能和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)類似嵌入式處置器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等嵌入式微控制器(MCU)又稱單片

14、機(jī) 以某一種微處置器內(nèi)核為中心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和本錢下降、可靠性提高。 嵌入式微控制器(MCU)代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外還有許多半通用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN-Bus、LC

15、D及眾多公用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70的市場(chǎng)份額。 嵌入式DSP處置器(EDSP) DSP處置器對(duì)系統(tǒng)構(gòu)造和指令進(jìn)展了特殊設(shè)計(jì)，使其適宜于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP運(yùn)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處置器。嵌入式DSP處置器(EDSP)有代表性的產(chǎn)品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處置器包括用于控制的C2000系列，挪動(dòng)通訊的C5000系列，以及性能更高的C600

16、0和C8000系列。DSP56000目前曾經(jīng)開展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處置器。嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) 整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去運(yùn)用系統(tǒng)電路板將變得很簡約 SOC可以分為通用和公用兩類。通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola結(jié)合研制的Neuron芯片等。公用SOC普通公用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中。有代表性的產(chǎn)品是Philips的Smart XA嵌入式系統(tǒng)軟件的特征 (1)

17、 軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ) (2) 軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性 (3) 系統(tǒng)軟件(OS)的高實(shí)時(shí)性是根本要求 (4) 多義務(wù)操作系統(tǒng)是知識(shí)集成的平臺(tái)和走向工業(yè)規(guī)范化道路的根底 嵌入式軟件主流VxWorks 是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中運(yùn)用最廣泛、市場(chǎng)占有率最高的系統(tǒng)。Os-9是主要為高科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，提高了很好的平安和容錯(cuò)性，并且有很好的晉級(jí)才干和靈敏性。Palm Os，是Palm公司的操作系統(tǒng)，和微軟的Windows CE是PDA操作系統(tǒng)的兩大巨頭。LinuxWinCEXP EmbeddedQNX嵌入式系統(tǒng)軟件 1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)言語 2、嵌入式操作系統(tǒng) 3、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)ICE高級(jí)言

18、語編譯器源程序模擬器 嵌入式熱點(diǎn)領(lǐng)域日益增長的功能密度更高的可靠性保證靈敏的網(wǎng)絡(luò)銜接分布式運(yùn)用和挪動(dòng)運(yùn)用多媒體信息處置更便利的信息共享順應(yīng)更加猛烈的市場(chǎng)競爭 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法實(shí)例 從整體來看，嵌入式系統(tǒng)分為兩個(gè)部分； 1與運(yùn)用相關(guān)的硬件平臺(tái)，它擔(dān)任和外部環(huán)境進(jìn)展交互； 2在這個(gè)硬件平臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)的功能軟件。 在過去的幾年里，微電子技術(shù)的迅速開展使得硬件部件的破費(fèi)降低了很多，軟件和硬件的區(qū)分也逐漸變得模糊。然而，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的原那么是在最短的時(shí)限內(nèi)和最低的破費(fèi)設(shè)計(jì)出高性能的系統(tǒng)。最重要的步驟是根據(jù)詳細(xì)需求將整個(gè)系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。 在通用PC平臺(tái)上作開發(fā)，這種軟硬件的劃分是很輕松的；但是，基

19、于嵌入式平臺(tái)，需求思索很多的要素。例如：為了提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度和減少義務(wù)切換的破費(fèi)，必需將某些功能用硬件來實(shí)現(xiàn)。本文重點(diǎn)引見了兩種嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型，以及對(duì)這兩種嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型進(jìn)展了分析比較。硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法 首先是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的需求分析，由于嵌入式系統(tǒng)的特殊性，需求仔細(xì)思索功能性、能耗、本錢破費(fèi)等各個(gè)方面。在完成了需求分析以后，下一步要進(jìn)展的就是軟硬件部分的劃分，這一步非常重要，系統(tǒng)將要被分為軟件和硬件兩個(gè)部分： (1) 硬件部分包括系統(tǒng)的硬件平臺(tái)以及某些用公用硬件(例如:ASIC和Ip-cores)實(shí)現(xiàn)的功能模塊；(2) 軟件部分是指經(jīng)過特殊處置過的操作系統(tǒng)和建立在操作系統(tǒng)之上的一些功能模塊

20、雖然硬件優(yōu)先的設(shè)計(jì)模型存在有一些問題，但它依然是一種很流行的方案。在一些小型和中型復(fù)雜度的系統(tǒng)中，由于硬件的復(fù)雜度不高，而且技術(shù)也比較成熟，通常都會(huì)選擇這種方法；但是在一些大型的系統(tǒng)中，這種方法就不是很適宜了，需求更先進(jìn)的設(shè)計(jì)模型。硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法的模型分析 利用硬件優(yōu)先這種方法設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)不斷到最后一步才干驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。因此，在系統(tǒng)開發(fā)過程中經(jīng)過反復(fù)修正、反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法使產(chǎn)品到達(dá)設(shè)計(jì)要求，這在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的閱歷；而且設(shè)計(jì)周期長、費(fèi)用開支大，產(chǎn)質(zhì)量量難以保證；這是由于在反復(fù)修正正程中，常會(huì)在某些方面背叛原始設(shè)計(jì)的要求。因此，為了降低設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇采用己經(jīng)成熟的

21、模塊，而不是本人重新設(shè)計(jì)；與此同時(shí)，這種設(shè)計(jì)方法還有一個(gè)很大的缺陷：在硬件部分可用之前是不能實(shí)施軟件模塊。由于以上問題，硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法適用于在一些小型和中型復(fù)雜度的系統(tǒng)中；在這些系統(tǒng)中，硬件的復(fù)雜度不高，而且技術(shù)也相對(duì)比較成熟；因此通常都會(huì)選擇這種方法。 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)目的要求的指點(diǎn)下，經(jīng)過綜合分析系統(tǒng)軟硬件功能及現(xiàn)有資源，最大限制地發(fā)掘系統(tǒng)軟硬件之間的并發(fā)性，協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件體系構(gòu)造，以使系統(tǒng)可以任務(wù)在最正確任務(wù)形狀。它的本質(zhì)就是讓軟件和硬件體系作為一個(gè)整體并行設(shè)計(jì)、找到軟硬件的最正確結(jié)合點(diǎn)，使它們可以以最有效的方式相互作用，相互結(jié)合，從而使系統(tǒng)任務(wù)在最正確形狀。

22、 在這個(gè)過程中，將一切的模塊組合到一同，然后驗(yàn)證這些模塊的組合能否符合系統(tǒng)的方式化闡明；假設(shè)不符合，就要重新進(jìn)展軟硬件的劃分。當(dāng)前的研討熱點(diǎn)之一是對(duì)驗(yàn)證算法的實(shí)際研討，利用這些實(shí)際算法，完全可以將軟硬件的劃分和模塊的驗(yàn)證開展為自動(dòng)化的過程。由于軟硬件的劃分是基于實(shí)際算法的，這在設(shè)計(jì)中可以盡早的暴露問題，以減少損失。但是這種設(shè)計(jì)模型也有其局限性軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)模型分析 在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)模型中，由于軟硬件的劃分是基于實(shí)際算法的，這在設(shè)計(jì)中可以盡早的暴露問題，以減少損失；但是，這種設(shè)計(jì)模型也有其局限性，詳細(xì)表如今： (1)可有的信息能否足夠。假設(shè)要采用方式化的方法描畫整個(gè)系統(tǒng)，并且正確的將系統(tǒng)分解為多

23、個(gè)功能模塊的組合體；設(shè)計(jì)者需求知道整個(gè)系統(tǒng)中的功能描畫；但是，有些第三方開發(fā)的模塊，設(shè)計(jì)者是無法知道其內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)的；這種情況能夠會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)劃分過程的不準(zhǔn)確。 (2)軟硬件模塊相互交換的自在度。在這種設(shè)計(jì)模型中，將系統(tǒng)分為軟硬件模塊后，可以為各個(gè)模塊都是可以相互轉(zhuǎn)換的：即原先被劃分為用硬件實(shí)現(xiàn)的模塊也可以用軟件來實(shí)現(xiàn)，反之亦然。從實(shí)際上來看這是沒有問題的，但在實(shí)踐的運(yùn)用中是不能到達(dá)這么靈敏的實(shí)際高度的。 兩種方法的比較-系統(tǒng)描畫階段 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為系統(tǒng)描畫、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)評(píng)價(jià)與綜合實(shí)現(xiàn)四個(gè)階段。上述的兩種設(shè)計(jì)模型在這四個(gè)階段中各有異同： 雖然兩種設(shè)計(jì)方法都是將系統(tǒng)功能全面表述出來，但軟

24、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法除了全面描畫系統(tǒng)功能外、還深化發(fā)掘軟硬件之間的協(xié)同性，從而使系統(tǒng)可以穩(wěn)定、高效地任務(wù)。 兩種方法的比較-系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段 兩種設(shè)計(jì)方法都將完成軟硬件功能的分配，即確定哪些功能由硬件模塊來實(shí)現(xiàn)，哪些系統(tǒng)功能由軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)映射，即根據(jù)系統(tǒng)描畫和功能分配選擇確定系統(tǒng)的體系構(gòu)造。在軟硬件功能分配階段，由于硬件模塊的可編程性和嵌入式系統(tǒng)的變異性，軟硬件的界限曾經(jīng)不非常清楚；因此，軟硬件的功能劃分是一個(gè)復(fù)雜而艱苦的過程；這一方面是由于軟硬件劃分的研討任務(wù)還處在初級(jí)階段；另一方面那么是由于這一問題內(nèi)在的復(fù)雜性。在進(jìn)展軟硬件功能分配時(shí)，既要思索市場(chǎng)可以提供的資源情況，又要思索系統(tǒng)造價(jià)

25、、開發(fā)周期等要素。 其中：硬件優(yōu)先的設(shè)計(jì)方法普通根據(jù)設(shè)計(jì)者的閱歷來確定軟硬件的劃分，而軟硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)方法那么利用方式化的方法，經(jīng)過各方面的評(píng)價(jià)，例如：時(shí)間復(fù)雜度、破費(fèi)估計(jì)等得到一組最正確的選擇。在系統(tǒng)映射階段，就是要確定系統(tǒng)將采用哪些硬件模塊如微處置器、微控制器、存儲(chǔ)器、FPGA、DSP等部件、軟件模塊操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序等以及軟硬件模塊之間的聯(lián)絡(luò)媒體如共享存儲(chǔ)器、總線等，在這一階段：采用硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)者為了降低設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，通常會(huì)選擇采用己經(jīng)成熟的硬件模塊，而不是本人重新設(shè)計(jì)；而采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)者那么需求將軟件和硬件體系作為一個(gè)整體并行設(shè)計(jì)、找到軟硬件的最正確結(jié)合點(diǎn)；這一過

26、程顯然是一個(gè)復(fù)雜而艱苦的過程，但用這種方法可以使軟硬件可以以最有效的方式相互作用，相互結(jié)合，從而使系統(tǒng)任務(wù)在最正確形狀。 兩種方法的比較-系統(tǒng)評(píng)價(jià)階段 檢查確認(rèn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性的過程。采用硬件優(yōu)先方法的設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)開發(fā)過程中經(jīng)過反復(fù)修正、反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法來對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)展驗(yàn)證評(píng)價(jià)，這在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的閱歷；而采用軟硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)者那么經(jīng)過方式化評(píng)價(jià)技術(shù)，經(jīng)過建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型、利用數(shù)學(xué)手段檢測(cè)系統(tǒng)的正確性。因此，對(duì)系統(tǒng)中的不確定要素及隱性目的的檢查有特殊效果。 兩種方法的比較-系統(tǒng)綜合實(shí)現(xiàn)階段 軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的詳細(xì)制造的過程。硬件優(yōu)先的設(shè)計(jì)方法是先進(jìn)展硬件部分的實(shí)現(xiàn)，在硬件部分完成后再

27、進(jìn)展軟件部分的實(shí)現(xiàn)；而軟硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)方法那么是將軟件和硬件體系作為一個(gè)整體并行設(shè)計(jì)、經(jīng)過協(xié)同設(shè)計(jì)，深化發(fā)掘軟硬件之間的協(xié)同性，從而使設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)可以穩(wěn)定、高效地任務(wù)。 兩種方法的比較-總結(jié) 硬件優(yōu)先的設(shè)計(jì)方法適用于一些小型和中型復(fù)雜度的系統(tǒng)中，在這些系統(tǒng)中由于硬件的復(fù)雜度不高，而且技術(shù)也比較成熟，選擇這種方法比較簡單易行；但是在一些大型的系統(tǒng)中，這種方法就不是很適宜了，需求更先進(jìn)的設(shè)計(jì)模型。 軟硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)模型比較適宜在一些大型的系統(tǒng)中運(yùn)用，在一些大型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者的主要義務(wù)就是要在系統(tǒng)描畫的根底上確定功能模塊、分配系統(tǒng)功能、建立模塊間的聯(lián)絡(luò)、規(guī)定模塊之間的作用方式。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)

28、模型與硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)模型相比，更能有效地處理好這些問題。Which RISC Chip to be selectedIndustry Market ShareAtmel-AT91SAM(ARM9)NXP-LPC3000(ARM9)Cirrus- EP9315Freescale-MPC8313(PowerPC)CAVIUM MIPS R64MIPS-MIPS32M4KARM處置器的分類構(gòu)造體系版本ArchitectureARM v4TARM v5TE ARM v6ARM Cortex (v7)Processor FamilyARM7 ARM9ARM10ARM11ARM Cortex按運(yùn)用特征分類運(yùn)用途置器 Application Processor實(shí)時(shí)控制處置器 Real-time Controller微控制器 Micro-controller特征：MMU, Cache 最快頻率、最高性能、合理功耗 特征：MPU, Cache 實(shí)時(shí)呼應(yīng)、合理性能、較低功耗 特征：no sub-memory system 普通性能、最低本錢、極低功耗 Embedded MPU Roadmap Intelligent User Int