嵌入式系統(tǒng)基本設計方法

優(yōu)選嵌入式系統(tǒng)基本設計方法1目前一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點第二章嵌入式系統(tǒng)基本設計方法本章的主要內(nèi)容2.1嵌入式系統(tǒng)設計概述2.2嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計概述2.3需求分析和概要設計2.4詳細設計2.5實現(xiàn)階段2.6測試階段2目前二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.1嵌入式系統(tǒng)設計的內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能。嵌入式系統(tǒng)的設計技術主要包括:硬件設計技術軟件設計技術

3目前三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.1嵌入式系統(tǒng)設計的內(nèi)容1.硬件設計的技術包括:芯片級設計技術和電路板級設計技術芯片級設計技術：核心是編譯/綜合、庫/IP、測試/驗證。編譯/綜合技術使設計者用抽象的方式描述所需的功能，并自動分析和插入實現(xiàn)細節(jié)。庫/IP技術將預先設計好的低抽象級實現(xiàn)用于高級。測試/驗證技術確保每級功能正確，減少各級之間反復設計的成本。電路板級設計技術：完成電路板的規(guī)劃，電路設計，在印制板上布局，布線，最終構(gòu)成系統(tǒng)。4目前四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點5目前五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點電路原理圖6目前六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點電路原理圖7目前七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點8目前八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點9目前九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.1嵌入式系統(tǒng)設計的內(nèi)容2.軟件設計技術：軟件語言軟件語言經(jīng)歷了從低級語言（機器語言、匯編語言）到高級語言（如結(jié)構(gòu)化設計語言、面向?qū)ο笤O計語言）的發(fā)展歷程，推動其發(fā)展的是匯編技術、分析技術、編譯/解釋技術等諸多相關技術。10目前十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.2嵌入式系統(tǒng)設計的技術背景IT技術的發(fā)展推動嵌入式系統(tǒng)設計方法的演變，這些技術包括：1.微電子技術：大規(guī)模集成電路：微電子技術的發(fā)展，帶來大規(guī)模集成電路的集成度和工藝水平不斷提高，生產(chǎn)出了大批量的低成本、高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊器件可編程：在此基礎上發(fā)展起來的器件可編程思想和微處理（器）技術可以用軟件來改變和實現(xiàn)硬件的功能，實現(xiàn)了微處理器和各種可編程大規(guī)模集成專用電路、半定制器件的大量應用。11目前十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.高性能的EDA（電子設計自動化）綜合開發(fā)工具：高性能的EDA綜合開發(fā)工具為復雜的嵌入式系統(tǒng)設計提供了易于學習和方便使用的集成開發(fā)環(huán)境2.1.2嵌入式系統(tǒng)設計的技術背景12目前十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.2嵌入式系統(tǒng)設計的技術背景3.硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage)硬件描述語言的發(fā)展為復雜電子系統(tǒng)設計提供了建立各種硬件模型的工作語言。13目前十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點硬件描述語言HDL(案例）14目前十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點硬件描述語言HDL(案例）15目前十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點4.EOS技術：軟件技術的進步，特別是嵌入式操作系統(tǒng)EOS(EmbeddedOperationSystem)的推出，為開發(fā)復雜嵌入式系統(tǒng)應用軟件提供了底層支持和高效率開發(fā)平臺。16目前十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.2嵌入式系統(tǒng)設計的技術背景名詞解釋：IP（IntellectualPropertyCore，知識產(chǎn)權核）是一種預先設計好的甚至已經(jīng)過驗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級不同程度的設計，對應有主要描述功能行為的“軟IP內(nèi)核(softIPcore)”、完成結(jié)構(gòu)描述的“固IP內(nèi)核(firmIPcore)”和基于物理描述并經(jīng)過工藝驗證的“硬IP內(nèi)核(hardIPcore)”3個層次。17目前十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.3嵌入式系統(tǒng)設計方法的分類嵌入式系統(tǒng)設計分為三個不同的發(fā)展層次1.以CAD軟件和ICE（InCircuitEmulator）為主要工具的設計方法這是過去直至現(xiàn)在我國單片機應用系統(tǒng)設計人員一直沿用的方法，其步驟是先抽象后具體。

18目前十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點PS:在線仿真器(In-CircuitEmulator,ICE)是用來調(diào)試嵌入式系統(tǒng)軟件的硬件設備。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者要面對一般軟件開發(fā)者所沒有的特殊問題，因為嵌入式系統(tǒng)往往不像商業(yè)計算機那樣具有鍵盤、顯示屏、磁盤機和其他各種有效的用戶界面和存儲設備。當仿真器被插入到待開發(fā)芯片的某個部分的時候，在線仿真也被稱作硬件仿真。這樣的在線仿真器，可以在系統(tǒng)運行實時數(shù)據(jù)的情況下，提供相對很好的調(diào)試能力。19目前十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點仿真器設備20目前二十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點抽象設計主要是根據(jù)嵌入式應用系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能要求，對系統(tǒng)功能細化，分成若干功能模塊，畫出系統(tǒng)功能框圖，再對功能模塊進行硬件和軟件功能實現(xiàn)的劃分。21目前二十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點具體設計具體設計:包括硬件設計和軟件設計。硬件設計主要是根據(jù)性能參數(shù)要求對各功能模塊所需要使用的元器件進行選擇和組合。軟件設計主要包括任務分析、資源分配、模塊劃分、流程設計和細化、編碼調(diào)試等。22目前二十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.3嵌入式系統(tǒng)設計方法的分類嵌入式系統(tǒng)設計分為三個不同的發(fā)展層次2.以EDA工具軟件和EOS為開發(fā)平臺的設計方法隨著微電子工藝技術的發(fā)展，各種通用的可編程半定制邏輯器件應運而生。硬件設計人員從過去選擇和使用標準通用集成電路器件，逐步轉(zhuǎn)向自己設計和制作部分專用的集成電路器件，而這些技術是由各種EDA工具軟件提供支持的。23目前二十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點EDA工具軟件設計人員可以利用各種EDA工具和標準的復雜可編程邏輯器件CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA等，設計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計方法，把用半定制器件設計自制的集成電路、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)。24目前二十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.3嵌入式系統(tǒng)設計方法的分類嵌入式系統(tǒng)設計分為三個不同的發(fā)展層次3.以IP內(nèi)核庫為設計基礎，采用軟硬件協(xié)同設計技術的設計方法20世紀90年代后，進一步開始了從“集成電路”級設計不斷轉(zhuǎn)向“集成系統(tǒng)”級設計。目前已進入片上系統(tǒng)SOC（SystemonaChip）設計階段。25目前二十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點SOC單片系統(tǒng)設計要從整個系統(tǒng)性能要求出發(fā)，把微處理器、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、外圍器件各層次電路直至器件的設計緊密結(jié)合起來，并通過建立在全新理念上的系統(tǒng)軟件和硬件的協(xié)同設計，在單個芯片上完成整個系統(tǒng)的功能。有時也可能把系統(tǒng)做在幾個芯片上。26目前二十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.3嵌入式系統(tǒng)設計方法的分類三個發(fā)展層次的應用范圍從應用開發(fā)角度看，在相當長的一段時間內(nèi)，都是采用前兩種方法。第3層次設計方法對一般具體應用人員來說，只能用來設計簡單的單片系統(tǒng)。復雜的單片系統(tǒng)則是某些大的半導體廠商才能設計和實現(xiàn)的，并且用這種方法實現(xiàn)的單片系統(tǒng)，只可能是那些廣泛使用、具有一定規(guī)模的應用系統(tǒng)才值得投入研制。27目前二十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.3嵌入式系統(tǒng)設計方法的分類3個層次的設計方法會并存。初級應用設計人員會以第1種方法為主；富有經(jīng)驗的設計人員會以第2種方法為主；很專業(yè)的設計人員會用第3種方法進行簡單單片系統(tǒng)的設計和應用。但所有的設計人員都可以應用半導體大廠商推出的用第3種方法設計的專用單片系統(tǒng)。28目前二十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.4嵌入式開發(fā)環(huán)境嵌入式開發(fā)環(huán)境，是以開發(fā)嵌入式系統(tǒng)為目的的工程開發(fā)環(huán)境。包括辦公環(huán)境支持、軟件支持、硬件設備支持。軟件支持：指集成開發(fā)環(huán)境與軟件模擬器等。硬件支持：指仿真器、目標板、示波器、燒錄器等。29目前二十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點PlatformBuilder30目前三十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點PB模擬器31目前三十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點開發(fā)板32目前三十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點仿真環(huán)境33目前三十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.4嵌入式開發(fā)環(huán)境嵌入式開發(fā)環(huán)境如圖34目前三十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.4嵌入式開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)系統(tǒng)嵌入式開發(fā)較多采用集成開發(fā)系統(tǒng)，一般包括編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器、工程管理器和底層調(diào)試接口設備（BDM/JTAG仿真器）等。

35目前三十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點集成開發(fā)平臺ADS1.236目前三十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點集成開發(fā)平臺ADS1.237目前三十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點ARM匯編編譯器選項：CPU->ARM920T，小端對齊，ARM指令格式，無浮點運算38目前三十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點39目前三十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.1.532位嵌入式開發(fā)的新挑戰(zhàn)32位嵌入式開發(fā)引發(fā)的嵌入式技術發(fā)展趨勢（1）高度集成化的SOC趨勢（2）軟核與硬核同步發(fā)展的SOPC技術（3）與DSP技術融合（4）開發(fā)和調(diào)試手段不斷完善（5）軟件工程思想融入嵌入式軟件

40目前四十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點續(xù)：第2章02嵌入式系統(tǒng)基本設計方法41目前四十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點了解：2.2嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計概述軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計流程42目前四十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.1軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計的背景系統(tǒng)級芯片設計的發(fā)展要求廣泛采用軟硬件協(xié)同設計方法系統(tǒng)級芯片設計是一種高層次的電子設計方法，設計人員針對設計目標進行系統(tǒng)功能描述，定義系統(tǒng)的行為特性，生成系統(tǒng)級的規(guī)格描述。

43目前四十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.1軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計的背景系統(tǒng)級芯片設計主要有3個關鍵的支撐技術： （1）軟、硬件的協(xié)同設計技術。 （2）IP模塊復用技術。 （3）模塊以及模塊界面間的綜合分析和驗證技術。44目前四十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.1軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展過程1.嵌入式系統(tǒng)設計早期，主要有兩種方式

(1)針對一個特定的硬件進行軟件開發(fā)，是一個軟件開發(fā)問題。(2)根據(jù)一個已有的軟件實現(xiàn)其具體的硬件結(jié)構(gòu)，是一個軟件固化的問題。45目前四十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.1軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展過程早期兩種方式的缺陷沒有統(tǒng)一的軟硬件協(xié)同表示方法，從而不能自動地進行不同的軟硬件劃分，并對不同的劃分進行評估。不能從系統(tǒng)級進行驗證，不容易發(fā)現(xiàn)軟硬件邊界的兼容問題。46目前四十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.1軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展背景與過程軟硬件協(xié)同設計的發(fā)展過程2.軟硬件協(xié)同設計：采用軟硬件協(xié)同設計后，從系統(tǒng)功能描述開始，將軟硬件完成的功能作全盤考慮并進行均衡；在設計空間搜索技術的支持下，設計出不同的軟硬件體系結(jié)構(gòu)并進行評估，最終找到較理想的目標系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)；然后使用軟硬件劃分理論進行軟硬件劃分并設計實現(xiàn)?？梢詮母窘鉀Q了早期嵌入式系統(tǒng)設計的缺陷和不足。47目前四十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.2軟硬件協(xié)同設計流程軟硬件協(xié)同設計，包括以下嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程（1）嵌入式系統(tǒng)的需求獲取與需求分析；（2）軟硬件功能劃分，設計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：選擇處理器和相關外部設備，操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺以及軟硬件的分割和總體系統(tǒng)集成；（3）硬件的結(jié)構(gòu)設計、軟件的系統(tǒng)設計；（4）軟硬件詳細設計；（5）軟件代碼開發(fā)，軟件測試與調(diào)試；（6）軟硬件的聯(lián)調(diào)和系統(tǒng)集成；（7）系統(tǒng)的仿真驗證和測試；（8）實現(xiàn)最終系統(tǒng)。

48目前四十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.2.2軟硬件協(xié)同設計流程49目前四十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3需求分析和概要設計2.3.1用戶需求分析和確定項目約束條件2.3.2系統(tǒng)硬件和軟件功能劃分2.3.3概要設計50目前五十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.1用戶需求分析和確定項目約束條件用戶需求分為以下幾個方面業(yè)務需求：從根本上體現(xiàn)了客戶和產(chǎn)品開發(fā)商的根本利益，規(guī)定了客戶或組織機構(gòu)對產(chǎn)品高層次的目標要求。用戶需求：規(guī)定了用戶使用產(chǎn)品必須完成的任務。功能需求：規(guī)定了提供給用戶使用的產(chǎn)品所具有的基本功能，以滿足用戶的業(yè)務需要。對于嵌入式產(chǎn)品而言，通過硬件功能、軟件功能的規(guī)定來體現(xiàn)系統(tǒng)整體將要完成的功能。非功能需求：規(guī)定了產(chǎn)品面向用戶所展現(xiàn)的外部或內(nèi)部的屬性，以及執(zhí)行的操作等。51目前五十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.1用戶需求分析和確定項目約束條件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際的要求。用戶不能將隱含的用戶需求提供給開發(fā)人員。

如何解決這些問題對于那些客戶提出的不切實際的要求，開發(fā)人員應該及時的指出。要求有系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗的開發(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交用戶檢查，同意后雙方簽字表示認同。

52目前五十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.1用戶需求分析和確定項目約束條件對于嵌入式設備，比較關心的項目約束條件：性能：具體表現(xiàn)為系統(tǒng)的實時性，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。53目前五十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.2系統(tǒng)硬件和軟件功能劃分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現(xiàn)，那一部分由軟件實現(xiàn)。通常一項基本的功能用軟件可以實現(xiàn)，用硬件設計的方法同樣可以實現(xiàn)。硬件實現(xiàn)可以較好的保證系統(tǒng)實時的處理能力，但是成本相對較高。而軟件為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供了靈活的方式，并且成本較低，但是系統(tǒng)響應時間不能得以保證。54目前五十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.2系統(tǒng)硬件和軟件功能劃分在進行系統(tǒng)軟硬件功能劃分時，應該協(xié)調(diào)的考慮系統(tǒng)的性能，成本以及開發(fā)時間等要素，得到一個較合理的劃分方案。在硬件和軟件的劃分階段，通過逐步細化設計，可以將軟硬件體系結(jié)構(gòu)逐步模塊化。采用軟硬件協(xié)同設計的方式，定義軟件和硬件模塊間的接口，實現(xiàn)軟硬件模塊間的相互通信。55目前五十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.3.3概要設計概要設計需要完成的任務總體設計。接口設計。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計。運行設計。出錯設計。概要設計應該遵循以下的設計理念逐步細化，定性和定量相結(jié)合，分解和協(xié)調(diào)以及系統(tǒng)模型化。56目前五十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4詳細設計確定系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)硬件與軟件的選型微處理器選型和外圍接口電路設計嵌入式操作系統(tǒng)的選擇57目前五十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.1確定系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，可以為整個系統(tǒng)構(gòu)架提供基本的計劃，為以后設計出系統(tǒng)軟硬件的各項構(gòu)件做充分的準備。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設計應該著眼于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，同時不應該過多地拘泥于具體的系統(tǒng)設計細節(jié)。58目前五十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.1確定系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)嵌入式設備而言，系統(tǒng)包含兩種體系結(jié)構(gòu)：硬件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)。進行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設計時應該考慮因素完整性以及軟件和硬件間的對應系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的設計是否能夠滿足用戶需求59目前五十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.1確定系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)舉例：銀行自動排隊機系統(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60目前六十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.2硬件與軟件的選型嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件硬件架構(gòu)上以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心，向上提供應用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包（BSP）

61目前六十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.2硬件與軟件的選型硬件平臺的選擇芯片的選擇：ARM，MIPS……異常信號的處理能力和功能擴展以軟件替代硬件

62目前六十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.2硬件與軟件的選型嵌入式操作系統(tǒng)的選擇商用型的實時操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術支持和售后服務，但往往價格昂貴。免費型的實時操作系統(tǒng)在價格方面具有優(yōu)勢，目前主要有Linux和μC／OS。需要考慮以下幾點：操作系統(tǒng)的硬件支持；開發(fā)工具的支持程度；能否滿足應用需求。

63目前六十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.2硬件與軟件的選型仿真器和調(diào)試器的選擇嵌入式系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試方法有快速原型仿真法和實時在線調(diào)試法?？焖僭头抡娣ㄓ糜谟布O備尚未完成時，直接在宿主機上對應用程序運行進行仿真分析。實時在線調(diào)試法在具體的目標機平臺上調(diào)試應用程序。選用的調(diào)試器應該支持用戶觀察或修改嵌入式處理器的寄存器和存儲器配置、數(shù)據(jù)變量的類型和數(shù)值，堆棧和寄存器的使用，支持程序斷點設置，單步、斷點或者全速運行等特性。64目前六十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.3微處理器選型和外圍接口電路設計微處理器選型確定內(nèi)核：嵌入式處理器內(nèi)核主要取決于應用的領域、用戶的需求、成本問題、開發(fā)的難易程度等因素。外圍設備接口：確定了使用的嵌入式處理器內(nèi)核以后，接著綜合實際情況，考慮系統(tǒng)外圍設備的需求情況，選擇一款合適的處理器。還要考慮處理器的尋址空間，有沒有片上的Flash存儲器，處理器是否容易調(diào)試，仿真調(diào)試工具的成本和易用性等相關的信息。

65目前六十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.3微處理器選型和外圍接口電路設計微處理器選型開發(fā)人員選擇面向具體應用，不同領域的應用市場需要不同款式和性能指標的處理器的兩個前提條件：一是深入研究具體的嵌入式系統(tǒng)應用需求。二是分析研究市場上各大廠商提供的各款嵌入式處理器的性能指標。除此之外，還需要考慮開發(fā)人員對此系列處理器的熟悉程度。66目前六十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.3微處理器選型和外圍接口電路設計系統(tǒng)外圍設備的需求 （1）總線的需求； （2）有沒有通用串行接口； （3）是否需要USB總線； （4）有沒有以太網(wǎng)接口； （5）系統(tǒng)內(nèi)部是否需要IIC總線、SPI總線； （6）音頻D／A連接的IIS總線； （7）外設接口； （8）系統(tǒng)是否需要A／D或者D／A轉(zhuǎn)換器； （9）系統(tǒng)是否需要I／O控制接口。

67目前六十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.3微處理器選型和外圍接口電路設計外圍接口電路設計

嵌入式外圍接口電路設計中，要注意區(qū)分處理器芯片引腳的類型，仔細分析研究關鍵引腳作用。舉例：以ARM內(nèi)核嵌入式微處理器為中心，具有完全相配接的Flash電路、SDRAM電路、JTAG電路、電源電路、晶振電路、復位信號電路和系統(tǒng)總線擴展等，保證嵌入式微處理器正常運行的系統(tǒng)。其硬件如下：（1）微處理器；（2）電源電路；（3）晶振電路；（4）Flash存儲器；（5）SDRAM存儲器；（6）串行接口；（7）JTAG接口；（8）系統(tǒng)總線擴展。68目前六十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.4嵌入式操作系統(tǒng)的選擇嵌入式操作系統(tǒng)選型的原則進入市場時間。可移植性?？衫觅Y源。系統(tǒng)定制能力。成本。中文內(nèi)核支持。69目前六十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.4.4嵌入式操作系統(tǒng)的選擇幾種代表性嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE嵌入式LinuxVxWorksμC/OS一Ⅱ70目前七十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5實現(xiàn)階段軟件與硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)2.5.2嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試71目前七十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.1軟件與硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)軟件的特點及其開發(fā)途徑

嵌入式系統(tǒng)軟件的特點是軟件復雜程度的多樣性。簡單系統(tǒng)可以用傳統(tǒng)方法，從底層用匯編語言編寫程序，利用在線仿真器(ICE)、在線調(diào)試器(ICD)等開發(fā)工具進行調(diào)試軟件。復雜的嵌入式系統(tǒng)，需要利用實時操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺進行開發(fā)。開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件，需要針對不同的硬件編寫實時操作系統(tǒng)內(nèi)核移植代碼。通過編譯、鏈接、定址將操作系統(tǒng)映像固化到EPROM或者Flash中。72目前七十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.1軟件與硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)軟件編程接口規(guī)范和標準化

高級語言和匯編語言模塊化：為了使系統(tǒng)具有高的可移植性，盡量使用C或者EmbeddedC++來開發(fā)系統(tǒng)軟件。模塊化：將系統(tǒng)功能分成模塊。模塊設定的合理方法是：根據(jù)硬件能力，自下而上的綜合。提供標準接口：提供了POSIX1003.1規(guī)范的操作系統(tǒng)就具有了UNIX系統(tǒng)的標準接口。符合軟件應用編程接口(API)規(guī)范，就可以比較容易地移植UNIX系統(tǒng)的應用軟件。嚴格的體系結(jié)構(gòu)層次：按層次劃分，依次是應用軟件→操作系統(tǒng)→功能級抽象→寄存器級抽象→硬件。73目前七十三頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.1軟件與硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)應用開發(fā)嵌入式開發(fā)過程中有宿主機和目標機的角色之分宿主機是執(zhí)行編譯、鏈接、定址過程的計算機；目標機指運行嵌入式軟件的硬件平臺。首先須把應用程序轉(zhuǎn)換成可以在目標機上運行的二進制代碼。其次調(diào)試目標機上的應用程序。嵌入式調(diào)試采用交叉調(diào)試器，一般采用宿主機-目標機的調(diào)試方式。調(diào)試時需將宿主機上的應用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核下載到目標機的RAM中或直接燒錄到目標機的ROM或者FLASH中。74目前七十四頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點宿主機和目標機75目前七十五頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.1軟件與硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)在PC機上編寫軟件，然后進行軟件的移植過程中應該注意的問題軟件的可移植性，選用具有較高移植性的編程語言（如C語言）。盡量少調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)。注意屏蔽不同硬件平臺帶來的字節(jié)順序、字節(jié)對齊等。76目前七十六頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.2嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試調(diào)試方法一般分為軟件和硬件調(diào)試兩個方面硬件調(diào)試，是指使用某種仿真調(diào)試器來協(xié)助調(diào)試過程。軟件調(diào)試，是指使用特定的軟件調(diào)試器來調(diào)試嵌入式系統(tǒng)。77目前七十七頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.2嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試硬件調(diào)試

可以獲得比軟件調(diào)試功能優(yōu)良得多的調(diào)試性能，仿真硬件的真正執(zhí)行過程。硬件調(diào)試器主要有兩大類：ICE（In-CircuitEmulator）：ICE是完全仿造調(diào)試目標CPU設計的儀器，它可以真正的運行CPU的動作，并且可以在使用的內(nèi)存上設置非常多的硬中斷點，實時察看所需要的數(shù)據(jù)。ICD（In-CircuitDebugger）：使用ICD和目標板的調(diào)試端口連接，發(fā)送調(diào)試命令和接受返回的調(diào)試信息可以完成相應的調(diào)試功能。

78目前七十八頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.2嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試軟件調(diào)試應用程序的調(diào)試：使用本地調(diào)試器和遠程調(diào)試器兩種方法。將需要的調(diào)試器移植到該系統(tǒng)中，在目標板上運行調(diào)試器調(diào)試應用程序。內(nèi)核調(diào)試：調(diào)試比較困難，只能使用遠程調(diào)試方法，通過串口和操作系統(tǒng)中內(nèi)置的調(diào)試樁（Stub）進行通信來完成調(diào)試。

79目前七十九頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.5.2嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試按照使用的設備，嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試方式也可分為以下幾種仿真器方式監(jiān)控器方式源程序模擬方式80目前八十頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.6測試階段2.6.1嵌入式軟件測試方法2.6.2嵌入式軟件測試工具2.6.3嵌入式軟件測試過程2.6.4cross-test測試策略81目前八十一頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.6.1嵌入式軟件測試方法嵌入式軟件測試也可叫做交叉測試，具體的軟件測試過程如圖82目前八十二頁\總數(shù)八十八頁\編于十三點2.6.1嵌入式軟件測試方法軟件測試方法有不同的劃分方法。從軟件開發(fā)過程中測試所處的不同階段可分為模塊測試、集成測試和系統(tǒng)測試。根據(jù)是否需要運行目標代碼分為動態(tài)測試和靜態(tài)測試。根據(jù)目標代碼的可見性可分為白盒測試（結(jié)構(gòu)測試）、黑盒測試（功能測試）和灰盒測試。83目前八十