嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析

嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。嵌入式軟件就是嵌入在硬件中的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件，它在產(chǎn)業(yè)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系體現(xiàn)為：芯片設(shè)計(jì)制造→嵌入式系統(tǒng)軟件→嵌入式電子設(shè)備開發(fā)、制造。中文名外文名領(lǐng)

域應(yīng)

用嵌入式軟件Embeddedsoftware軟件工程嵌入式開發(fā)目錄1、嵌入式軟件的簡(jiǎn)介2、嵌入式軟件的分類3、嵌入式軟件的特點(diǎn)4、嵌入式軟件開發(fā)流程5、嵌入式軟件的調(diào)試6、嵌入式軟件的測(cè)試方法7、嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)8、嵌入式軟件的發(fā)展9、嵌入式軟件的市場(chǎng)嵌入式軟件的簡(jiǎn)介：嵌入式軟件與嵌入式系統(tǒng)是密不可分的，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”，就是以應(yīng)用為中心，以\o"計(jì)算機(jī)"計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用\o"程序"程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。而嵌入式軟件就是基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件，它也是\o"計(jì)算機(jī)軟件"計(jì)算機(jī)軟件的一種，同樣由程序及其文檔組成，可細(xì)分成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件三類，是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。嵌入式軟件的分類：2.1.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件控制和管理嵌入式系統(tǒng)資源，為嵌入式應(yīng)用提供支持的各種軟件，如\t"/t/30934/2015/1123/_blank"設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式中間件等。2.2.應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是嵌入式系統(tǒng)中的上層軟件，它定義了嵌入式設(shè)備的主要功能和用途，并負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互。應(yīng)用軟件是嵌入式系統(tǒng)功能的體現(xiàn)，如飛行控制軟件、手機(jī)軟件、MP3播放軟件、電子地圖軟件等，一般面向于特定的應(yīng)用領(lǐng)域。2.3.支撐軟件支撐軟件指輔助軟件開發(fā)的工具軟件，如系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)工具、在線仿真工具、交叉編譯器、嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。源程序模擬器和配置管理工具等。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行在目標(biāo)平臺(tái)的（即嵌入式設(shè)備上），而對(duì)于各種軟件開發(fā)工具來說，它們大部分都運(yùn)行在開發(fā)平臺(tái)（PC機(jī)）上，運(yùn)行Windows或Linux操作系統(tǒng)。嵌入式軟件的特點(diǎn)：嵌入式軟件除了具有通用軟件的一般特性，同時(shí)還具有一些與嵌入式系統(tǒng)密切相關(guān)的特點(diǎn)。3.1.規(guī)模較小在一般情況下，嵌入式系統(tǒng)的資源多是比較有限的，要求嵌入式軟件必須盡可能地精簡(jiǎn)，多數(shù)的嵌入式軟件都在幾MB以內(nèi)。3.2.開發(fā)難度大嵌入式系統(tǒng)由于硬件資源的有限，使得嵌入式軟件在時(shí)間和空間上都受到嚴(yán)格的限制，需要開發(fā)人員對(duì)編程語(yǔ)言、編譯器和操作系統(tǒng)有深刻的了解，才有可能開發(fā)出運(yùn)行速度快、存儲(chǔ)空間少、維護(hù)成本低的軟件。嵌入式軟件一般都要涉及到底層軟件的開發(fā)，應(yīng)用軟件的開發(fā)也是直接基于操作系統(tǒng)的，這就要求開發(fā)人員具有扎實(shí)的軟、硬件基礎(chǔ)，能靈活運(yùn)用不同的開發(fā)手段和工具，具有較豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境比PC機(jī)復(fù)雜，嵌入式軟件是在目標(biāo)系統(tǒng)上運(yùn)行的，而嵌入式軟件的開發(fā)工作則是在另外的開發(fā)系統(tǒng)中進(jìn)行，當(dāng)應(yīng)用軟件調(diào)試無誤后，再把它放到目標(biāo)系統(tǒng)上去。3.3.高實(shí)時(shí)性和可靠性要求具有實(shí)時(shí)處理的能力是許多嵌入式系統(tǒng)的基本要求，實(shí)時(shí)性要求軟件對(duì)外部事件做出反應(yīng)的時(shí)間必須要快，在某些情況下還要求是確定的、可重復(fù)實(shí)現(xiàn)的，不管系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)如何，都是可以預(yù)測(cè)的。同時(shí)，對(duì)于事件的處理一定要在限定的時(shí)間期限之前完成，否則就有可能引起系統(tǒng)的崩潰。在航天控制、核電站、工業(yè)機(jī)器人等實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)嵌入式軟件的可靠性要求是非常高的，一旦軟件出了問題，其后果是非常嚴(yán)重的。3.4.軟件固化存儲(chǔ)為了提高系統(tǒng)的啟動(dòng)速度、執(zhí)行速度和可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或微處理器中。嵌入式軟件開發(fā)流程：4.1.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)概述由嵌入式系統(tǒng)本身的特性所影響，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與通用系統(tǒng)的開發(fā)有很大的區(qū)別。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)主要分為系統(tǒng)總體開發(fā)、嵌入式硬件開發(fā)和嵌入式軟件開發(fā)3大部分，其總體流程圖如圖4.15所示。在系統(tǒng)總體開發(fā)中，由于嵌入式系統(tǒng)與硬件依賴非常緊密，往往某些需求只能通過特定的硬件才能實(shí)現(xiàn)，因此需要進(jìn)行處理器選型，以更好地滿足產(chǎn)品的需求。另外，對(duì)于有些硬件和軟件都可以實(shí)現(xiàn)的功能，就需要在成本和性能上做出抉擇。往往通過硬件實(shí)現(xiàn)會(huì)增加產(chǎn)品的成品，但能大大提高產(chǎn)品的性能和可靠性。再次，開發(fā)環(huán)境的選擇對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)也有很大的影響。這里的開發(fā)環(huán)境包括嵌入式操作系統(tǒng)的選擇以及開發(fā)工具的選擇等。本書在4.1.5節(jié)對(duì)各種不同的嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行了比較，讀者可以以此為依據(jù)進(jìn)行相關(guān)的選擇。比如，對(duì)開發(fā)成本和進(jìn)度限制較大的產(chǎn)品可以選擇嵌入式Linux，對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常高的產(chǎn)品可以選擇Vxworks等。由于本書主要討論嵌入式軟件的應(yīng)用開發(fā)，因此對(duì)硬件開發(fā)不做詳細(xì)講解，而主要討論嵌入式軟件開發(fā)的流程。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。4.2.嵌入式軟件開發(fā)概述嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。嵌入式軟件開發(fā)總體流程為圖4.15中‘軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)’部分所示，它同通用計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)一樣，分為需求分析、軟件概要設(shè)計(jì)、軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)和軟件測(cè)試。其中嵌入式軟件需求分析與硬件的需求分析合二為一，故沒有分開畫出。由于在嵌入式軟件開發(fā)的工具非常多，為了更好地幫助讀者選擇開發(fā)工具，下面首先對(duì)嵌入式軟件開發(fā)過程中所使用的工具做一簡(jiǎn)單歸納。嵌入式軟件的開發(fā)工具根據(jù)不同的開發(fā)過程而劃分，比如在需求分析階段，可以選擇IBM的RationalRose等軟件，而在程序開發(fā)階段可以采用CodeWarrior（下面要介紹的ADS的一個(gè)工具）等，在調(diào)試階段所用的Multi-ICE等。同時(shí)，不同的嵌入式操作系統(tǒng)往往會(huì)有配套的開發(fā)工具，比如Vxworks有集成開發(fā)環(huán)境Tornado，WindowsCE的集成開發(fā)環(huán)境WindowsCEPlatform等。此外，不同的處理器可能還有對(duì)應(yīng)的開發(fā)工具，比如ARM的常用集成開發(fā)工具ADS、IAR和RealView等。在這里，大多數(shù)軟件都有比較高的使用費(fèi)用，但也可以大大加快產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度，用戶可以根據(jù)需求自行選擇。圖4.16是嵌入式開發(fā)的不同階段的常用軟件。圖4.15嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程圖嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。圖4.16嵌入式開發(fā)不同階段的常用軟件嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)與通常軟件開發(fā)的區(qū)別主要在于軟件實(shí)現(xiàn)部分，其中又可以分為編譯和調(diào)試兩部分，下面分別對(duì)這兩部分進(jìn)行講解。4.2.1交叉編譯嵌入式軟件開發(fā)所采用的編譯為交叉編譯。所謂交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行的代碼。在第3章中已經(jīng)提到，編譯的最主要的工作就在將程序轉(zhuǎn)化成運(yùn)行該程序的CPU所能識(shí)別的機(jī)器代碼，由于不同的體系結(jié)構(gòu)有不同的指令系統(tǒng)。因此，不同的CPU需要有相應(yīng)的編譯器，而交叉編譯就如同翻譯一樣，把相同的程序代碼翻譯成不同CPU的對(duì)應(yīng)可執(zhí)行二進(jìn)制文件。要注意的是，編譯器本身也是程序，也要在與之對(duì)應(yīng)的某一個(gè)CPU平臺(tái)上運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)交叉編譯環(huán)境如圖4.17所示。這里一般將進(jìn)行交叉編譯的主機(jī)稱為宿主機(jī)，也就是普通的通用PC，而將程序?qū)嶋H的運(yùn)行環(huán)境稱為目標(biāo)機(jī)，也就是嵌入式系統(tǒng)環(huán)境。由于一般通用計(jì)算機(jī)擁有非常豐富的系統(tǒng)資源、使用方便的集成開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具等，而嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)資源非常緊缺，無法在其上運(yùn)行相關(guān)的編譯工具，因此，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)需要借助宿主機(jī)（通用計(jì)算機(jī)）來編譯出目標(biāo)機(jī)的可執(zhí)行代碼。由于編譯的過程包括編譯、鏈接等幾個(gè)階段，因此，嵌入式的交叉編譯也包括交叉編譯、交叉鏈接等過程，通常ARM的交叉編譯器為arm-elf-gcc、arm-linux-gcc等，交叉鏈接器為arm-elf-ld、arm-linux-ld等，交叉編譯過程如圖4.18所示。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。4.2.2交叉調(diào)試嵌入式軟件經(jīng)過編譯和鏈接后即進(jìn)入調(diào)試階段，調(diào)試是軟件開發(fā)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，嵌入式軟件開發(fā)過程中的交叉調(diào)試與通用軟件開發(fā)過程中的調(diào)試方式有很大的差別。在常見軟件開發(fā)中，調(diào)試器與被調(diào)試的程序往往運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，調(diào)試器是一個(gè)單獨(dú)運(yùn)行著的進(jìn)程，它通過操作系統(tǒng)提供的調(diào)試接口來控制被調(diào)試的進(jìn)程。而在嵌入式軟件開發(fā)中，調(diào)試時(shí)采用的是在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間進(jìn)行的交叉調(diào)試，調(diào)試器仍然運(yùn)行在宿主機(jī)的通用操作系統(tǒng)之上，但被調(diào)試的進(jìn)程卻是運(yùn)行在基于特定硬件平臺(tái)的嵌入式操作系統(tǒng)中，調(diào)試器和被調(diào)試進(jìn)程通過串口或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，調(diào)試器可以控制、訪問被調(diào)試進(jìn)程，讀取被調(diào)試進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，并能夠改變被調(diào)試進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)。嵌入式系統(tǒng)的交叉調(diào)試有多種方法，主要可分為軟件方式和硬件方式兩種。它們一般都具有如下一些典型特點(diǎn)。n調(diào)試器和被調(diào)試進(jìn)程運(yùn)行在不同的機(jī)器上，調(diào)試器運(yùn)行在PC機(jī)（宿主機(jī)），而被調(diào)試的進(jìn)程則運(yùn)行在各種專業(yè)調(diào)試板上（目標(biāo)板）。n調(diào)試器通過某種通信方式（串口、并口、網(wǎng)絡(luò)、JTAG等）控制被調(diào)試進(jìn)程。n在目標(biāo)機(jī)上一般會(huì)具備某種形式的調(diào)試代理，它負(fù)責(zé)與調(diào)試器共同配合完成對(duì)目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行著的進(jìn)程的調(diào)試。這種調(diào)試代理可能是某些支持調(diào)試功能的硬件\t"/t/9642/2016/1123/_blank"設(shè)備，也可能是某些專門的調(diào)試軟件（如gdbserver）。n目標(biāo)機(jī)可能是某種形式的系統(tǒng)仿真器，通過在宿主機(jī)上運(yùn)行目標(biāo)機(jī)的仿真軟件，整個(gè)調(diào)試過程可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。此時(shí)物理上雖然只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，但邏輯上仍然存在著宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的區(qū)別。嵌入式軟件的調(diào)試：5.1.軟件方式軟件調(diào)試主要是通過插入調(diào)試樁的方式來進(jìn)行的。調(diào)試樁方式進(jìn)行調(diào)試是通過目標(biāo)操作系統(tǒng)和調(diào)試器內(nèi)分別加入某些功能模塊，二者互通信息來進(jìn)行調(diào)試。該方式的典型調(diào)試器有g(shù)db調(diào)試器。gdb的交叉調(diào)試器分為GdbServer和GdbClient，其中的GdbServer就作為調(diào)試樁在安裝在目標(biāo)板上，GdbClient就是駐于本地的gdb調(diào)試器。它們的調(diào)試原理圖如圖4.19所示。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。gdb調(diào)試的工作流程。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。n首先，建立調(diào)試器（本地gdb）與目標(biāo)操作系統(tǒng)的通信連接，可通過串口、網(wǎng)卡、并口等多種方式。n然后，在目標(biāo)機(jī)上開啟GdbServer進(jìn)程，并監(jiān)聽對(duì)應(yīng)端口。n在宿主機(jī)上運(yùn)行調(diào)試器gdb，這時(shí)，gdb就會(huì)自動(dòng)尋找遠(yuǎn)端的通信進(jìn)程，也就是GdbServer的所在進(jìn)程。n在宿主機(jī)上的gdb通過GdbServer請(qǐng)求對(duì)目標(biāo)機(jī)上的程序發(fā)出控制命令。這時(shí)，GdbServer將請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為程序的地址空間或目標(biāo)平臺(tái)的某些寄存器的訪問，這對(duì)于沒有虛擬存儲(chǔ)器的簡(jiǎn)單的嵌入式操作系統(tǒng)而言，是十分容易的。nGdbServer把目標(biāo)操作系統(tǒng)的所有異常處理轉(zhuǎn)向通信模塊，并告知宿主機(jī)上gdb當(dāng)前有異常。n宿主機(jī)上的gdb向用戶顯示被調(diào)試程序產(chǎn)生了哪一類異常。這樣就完成了調(diào)試的整個(gè)過程。這個(gè)方案的實(shí)質(zhì)是用軟件接管目標(biāo)機(jī)的全部異常處理及部分中斷處理，并在其中插入調(diào)試端口通信模塊，與主機(jī)的調(diào)試器進(jìn)行交互。但是它只能在目標(biāo)機(jī)系統(tǒng)初始化完畢、調(diào)試通信端口初始化完成后才能起作用，因此，一般只能用于調(diào)試運(yùn)行于目標(biāo)操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序，而不宜用來調(diào)試目標(biāo)操作系統(tǒng)的內(nèi)核代碼及啟動(dòng)代碼。而且，它必須改變目標(biāo)操作系統(tǒng)，因此，也就多了一個(gè)不用于正式發(fā)布的調(diào)試版。5.2.硬件調(diào)試相對(duì)于軟件調(diào)試而言，使用硬件調(diào)試器可以獲得更強(qiáng)大的調(diào)試功能和更優(yōu)秀的調(diào)試性能。硬件調(diào)試器的基本原理是通過仿真硬件的執(zhí)行過程，讓開發(fā)者在調(diào)試時(shí)可以隨時(shí)了解到系統(tǒng)的當(dāng)前執(zhí)行情況。目前嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中最常用到的硬件調(diào)試器是ROMMonitor、ROMEmulator、In-CircuitEmulator和In-CircuitDebugger。n采用ROMMonitor方式進(jìn)行交叉調(diào)試需要在宿主機(jī)上運(yùn)行調(diào)試器，在宿主機(jī)上運(yùn)行ROM監(jiān)視器（ROMMonitor）和被調(diào)試程序，宿主機(jī)通過調(diào)試器與目標(biāo)機(jī)上的ROM監(jiān)視器遵循遠(yuǎn)程調(diào)試協(xié)議建立通信連接。ROM監(jiān)視器可以是一段運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)ROM上的可執(zhí)行程序，也可以是一個(gè)專門的硬件調(diào)試設(shè)備，它負(fù)責(zé)監(jiān)控目標(biāo)機(jī)上被調(diào)試程序的運(yùn)行情況，能夠與宿主機(jī)端的調(diào)試器一同完成對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試。在使用這種調(diào)試方式時(shí)，被調(diào)試程序首先通過ROM監(jiān)視器下載到目標(biāo)機(jī)，然后在ROM監(jiān)視器的監(jiān)控下完成調(diào)試。優(yōu)點(diǎn)：ROM監(jiān)視器功能強(qiáng)大，能夠完成設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、查看寄存器、修改內(nèi)存空間等各項(xiàng)調(diào)試功能。確定：同軟件調(diào)試一樣，使用ROM監(jiān)視器目標(biāo)機(jī)和宿主機(jī)必須建立通信連接。其原理圖如圖4.20所示。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。n采用ROMEmulator方式進(jìn)行交叉調(diào)試時(shí)需要使用ROM仿真器，并且它通常被插入到目標(biāo)機(jī)上的ROM插槽中，專門用于仿真目標(biāo)機(jī)上的ROM芯片。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。在使用這種調(diào)試方式時(shí)，被調(diào)試程序首先下載到ROM仿真器中，因此等效于下載到目標(biāo)機(jī)的ROM芯片上，然后在ROM仿真器中完成對(duì)目標(biāo)程序的調(diào)試。優(yōu)點(diǎn)：避免了每次修改程序后都必須重新燒寫到目標(biāo)機(jī)的ROM中。缺點(diǎn)：ROM仿真器本身比較昂貴，功能相對(duì)來講又比較單一，只適應(yīng)于某些特定場(chǎng)合。其原理如圖4.21所示。n采用In-CircuitEmulator（ICE）方式進(jìn)行交叉調(diào)試時(shí)需要使用在線仿真器，它是目前最為有效的嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試手段。它是仿照目標(biāo)機(jī)上的CPU而專門設(shè)計(jì)的硬件，可以完全仿真處理器芯片的行為。仿真器與目標(biāo)板可以通過仿真頭連接，與宿主機(jī)可以通過串口、并口、網(wǎng)線或USB口等連接方式。由于仿真器自成體系，所以調(diào)試時(shí)既可以連接目標(biāo)板，也可以不連接目標(biāo)板。在線仿真器提供了非常豐富的調(diào)試功能。在使用在線仿真器進(jìn)行調(diào)試的過程中，可以按順序單步執(zhí)行，也可以倒退執(zhí)行，還可以實(shí)時(shí)查看所有需要的數(shù)據(jù)，從而給調(diào)試過程帶來了很多的便利。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)顯著特點(diǎn)是與現(xiàn)實(shí)世界中的硬件直接相關(guān)，并存在各種異變和事先未知的變化，從而給微處理器的指令執(zhí)行帶來各種不確定因素，這種不確定性在目前情況下只有通過在線仿真器才有可能發(fā)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：功能強(qiáng)大，軟硬件都可做到完全實(shí)時(shí)在線調(diào)試。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴。其原理如圖4.22所示。n采用In-CircuitDebugger（ICD）方式進(jìn)行交叉調(diào)試時(shí)需要使用在線調(diào)試器。由于ICE的價(jià)格非常昂貴，并且每種CPU都需要一種與之對(duì)應(yīng)的ICE，使得開發(fā)成本非常高。一個(gè)比較好的解決辦法是讓CPU直接在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)調(diào)試功能，并通過在開發(fā)板上引出的調(diào)試端口發(fā)送調(diào)試命令和接收調(diào)試信息，完成調(diào)試過程。如使用非常廣泛的ARM處理器的JTAG端口技術(shù)就是由此而誕生的。JTAG是1985年指定的檢測(cè)PCB和IC芯片的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。1990年被修改成為IEEE的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE1149.1。JTAG標(biāo)準(zhǔn)所采用的主要技術(shù)為邊界掃描技術(shù)，它的基本思想就是在靠近芯片嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。的輸入輸出管腳上增加一個(gè)移位寄存器單元。因?yàn)檫@些移位寄存器單元都分布在芯片的邊界上（周圍），所以被稱為邊界掃描寄存器（Boundary-ScanRegisterCell）。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)時(shí)候，這些邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入輸出隔離開來。通過這些邊界掃描寄存器單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片輸入輸出信號(hào)的觀察和控制。對(duì)于芯片的輸入管腳，可通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號(hào)（數(shù)據(jù)）加載到該管腳中去；對(duì)于芯片的輸出管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元‘捕獲’（CAPTURE）該管腳的輸出信號(hào)。這樣，邊界掃描寄存器提供了一個(gè)便捷的方式用于觀測(cè)和控制所需要調(diào)試的芯片?，F(xiàn)在較為高檔的微處理器都帶有JTAG接口，包括ARM7、ARM9、StrongARM、DSP等，通過JTAG接口可以方便地對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)Flash編程，這是非常受歡迎的。優(yōu)點(diǎn)：連接簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)：特性受制于芯片廠商。其原理如圖4.23所示。嵌入式軟件的測(cè)試方法：隨著制造行業(yè)的再一次崛起，嵌入式軟件目前在軟件行業(yè)中越來越多，2004年軟件行業(yè)最火爆的三個(gè)項(xiàng)目是：嵌入式開發(fā)，軟件培訓(xùn)以及軟件外包。由于嵌入式軟件與其他產(chǎn)品息息相關(guān)，這給嵌入式軟件的測(cè)試工作帶來了極大的困難，軟件的測(cè)試工作不能夠等程序燒到或者固化到芯片中才開始進(jìn)行測(cè)試，這就太晚了，本文結(jié)合自己的一些經(jīng)驗(yàn)提出自己的看法，希望大家一起討論。6.1.搞好開發(fā)前的原型設(shè)計(jì)原型開發(fā)目前在開放流程中受到了更多的重視，同樣嵌入式軟件也是非常需要的。比如說一個(gè)錄音機(jī)版面的設(shè)計(jì)，可以定義好版面上面的按鍵以及每個(gè)按鍵的功能。然后畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，寫清楚每個(gè)按鍵何時(shí)可以觸發(fā)，觸發(fā)后由哪個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)入別的其他狀態(tài)。原型設(shè)計(jì)好了，組織專家，工程師進(jìn)行評(píng)審，盡可能多的找出原型中不合理需要改進(jìn)的地方；改進(jìn)以后，有必要可以進(jìn)行再一次的評(píng)審工作。每一次評(píng)審工作需要記錄評(píng)審建議是否需要解決？如何解決以及實(shí)際解決情況。6.2.進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)工作設(shè)計(jì)和開發(fā)工作需要設(shè)立里程碑。每個(gè)里程碑結(jié)束前都需要進(jìn)行評(píng)審工作。由于嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境不同，受到很大的限制，所以在進(jìn)行開發(fā)之前需要進(jìn)行編程規(guī)范工作，編碼的時(shí)候需要嚴(yán)格按照編碼要求進(jìn)行工作，每一個(gè)條款都需要認(rèn)真執(zhí)行和審查?，F(xiàn)在業(yè)界提供許多關(guān)于嵌入式軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，大家可以通過網(wǎng)站搜索，最好能夠購(gòu)買業(yè)界一些比較著名的標(biāo)準(zhǔn)。目前市場(chǎng)上也提供許多關(guān)于代碼檢驗(yàn)的工具。為什么一直提出代碼編碼規(guī)范？這是因?yàn)榍度胧杰浖馁|(zhì)量與代碼規(guī)范是十分重要的。舉個(gè)例子，著名的阿里亞火箭失事，專家進(jìn)行詳細(xì)嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。的調(diào)查工作，最后發(fā)現(xiàn)問題出在代碼上。代碼是符合標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的，但是在運(yùn)行過程中由于程序員將一個(gè)長(zhǎng)整形變量賦給了一個(gè)短整形變量，造成內(nèi)存溢出，這是導(dǎo)致火箭失事的關(guān)鍵所在。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。（int8a;int32b;…a=b;）6.3.代碼測(cè)試當(dāng)程序開發(fā)完畢，需要進(jìn)行測(cè)試工作，但是在程序燒入或固化芯片之前如何進(jìn)行測(cè)試呢？這里介紹一種方法：比如程序時(shí)使用C語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)的，請(qǐng)將所有的操作都封入在函數(shù)中，函數(shù)的定義都在相應(yīng)的頭文件中定義（。h），然后設(shè)計(jì)測(cè)試用例，書寫測(cè)試代碼，測(cè)試代碼包含相應(yīng)頭文件，可以對(duì)函數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試案例往往分為兩類：一種是功能測(cè)試，主要測(cè)試函數(shù)的功能；另外一種是錯(cuò)誤參數(shù)測(cè)試，主要檢查程序?qū)M(jìn)行錯(cuò)誤參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。6.4.功能測(cè)試這種測(cè)試的運(yùn)行往往需要通過仿真器輔助完成，比如類似錄音機(jī)軟件程序，分別測(cè)試播放，加大（減小）音量，停止，暫停（取消暫停），快速前進(jìn)，快速后退，錄音對(duì)應(yīng)的功能是否能夠正常運(yùn)行。6.5.錯(cuò)誤測(cè)試主要測(cè)試函數(shù)在調(diào)用參數(shù)無效的時(shí)候，系統(tǒng)是否會(huì)按照規(guī)定返回正確的錯(cuò)誤代碼。比如functiontest（intTid）測(cè)試的時(shí)候給出一個(gè)錯(cuò)誤的序列號(hào)（Tid），看程序是否返回正確的錯(cuò)誤代碼。對(duì)于函數(shù)functiontest1（intt）需要進(jìn)行特出的處理t定義為1-100我們可以按照邊界值法和等價(jià)分類法進(jìn)行測(cè)試上邊界：-1,0,1下邊界：99，100，101中邊界：50所以測(cè)試用例集合為（-1,0,1,50,99,100,101），其中-1，101為錯(cuò)誤測(cè)試用例，其他為正確測(cè)試用例6.6.功能組合測(cè)試在進(jìn)行完功能測(cè)試后，我們可以進(jìn)行功能組和測(cè)試，還是拿錄音機(jī)程序做個(gè)例子。我們可以定義將音量增加到10，快速前進(jìn)，檢查音量，看是否還是為10；播放，暫停，試圖調(diào)整音量，檢查調(diào)整音量的功能是否可以被成功執(zhí)行。6.7.燒入固化測(cè)試當(dāng)以上測(cè)試都通過后可以將程序燒入芯片或者固化，進(jìn)行最后在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試工作。嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)：嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)圖如圖所示，最底層的是嵌入式硬件系統(tǒng)，包括嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器、鍵盤、LCD顯示器等輸入／輸出設(shè)備。在硬件層之上的是設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，它負(fù)責(zé)與硬件直接打交道，并為操作系統(tǒng)層軟件提供所需的驅(qū)動(dòng)支持。操作系統(tǒng)層可以分為基本部分和擴(kuò)展部分，基本部分是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度、存儲(chǔ)管理、時(shí)鐘管理和中斷管理等功能；擴(kuò)展部分為用戶提供網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面GUI、數(shù)據(jù)庫(kù)等擴(kuò)展功能，擴(kuò)展部分的內(nèi)容可以根據(jù)系統(tǒng)的需要來進(jìn)行剪裁。在操作系統(tǒng)的上面是一些中間件軟件。最上層是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、MP3播放器、文本編輯器、電子郵件客戶端、電子游戲等各種應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的功能。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。嵌入式軟件的發(fā)展：進(jìn)入90年代以來，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的信息技術(shù)取得了更加迅猛的發(fā)展，各種裝備與設(shè)備上嵌入式計(jì)算與系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大地推動(dòng)了行業(yè)的滲透性應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)被描述為：“以應(yīng)用為中心、軟件硬件可裁剪的、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格綜合性要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。硬件是支撐，軟件是靈魂，幾乎所有的嵌入式產(chǎn)品中都需要嵌入式軟件來提供靈活多樣、而且應(yīng)用特制的功能。由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，嵌入式軟件在整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要地位，并受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注；如今已成為信息產(chǎn)業(yè)中最為耀眼的“明星”之一。嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，已成為軟件體系的重要組成部分。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品正不斷滲透各個(gè)行業(yè)，嵌入式軟件作為包含在這些硬件產(chǎn)品中的特殊軟件形態(tài)，其產(chǎn)業(yè)增幅不斷加大，而且在整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)的比重日趨提高。2003年全球嵌入式軟件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到346億美元，2003年中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到188億元，預(yù)計(jì)到2006年嵌入式軟件市場(chǎng)規(guī)模將突破400億元大關(guān)，2003-2006年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到30%。新一輪汽車、通訊、信息電器、醫(yī)療、軍事等行業(yè)的巨大的智能化裝備需求拉動(dòng)了嵌入式軟件及系統(tǒng)的發(fā)展。同傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)面向特定應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)應(yīng)用需求定制開發(fā)，并隨著智能化產(chǎn)品的普遍需求滲透到各行各業(yè)。隨著硬件技術(shù)的不斷革新，硬件平臺(tái)的處理能力不斷增強(qiáng)，硬件成本不斷下降，嵌入式軟件已成為產(chǎn)品的數(shù)字化改造、智能化增值的關(guān)鍵性、帶動(dòng)性技術(shù)。SOC技術(shù)是微電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的里程碑，并已成為當(dāng)今超大規(guī)模IC的發(fā)展趨勢(shì)，為IC產(chǎn)業(yè)提供前所未有的廣闊市場(chǎng)和難得的發(fā)展機(jī)遇。迅猛發(fā)展的SOC工業(yè)再次地推進(jìn)了嵌入式軟件與硬件系統(tǒng)進(jìn)一步融合嵌入，嵌入式軟件是其靈魂與核心。SOC技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，基于IP構(gòu)件庫(kù)的設(shè)計(jì)技術(shù)將成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流；IP構(gòu)件庫(kù)技術(shù)正在造就一個(gè)新興的軟件行業(yè)。目前的因特網(wǎng)技術(shù)只聯(lián)接了5%左右的計(jì)算裝置，大量的嵌入式設(shè)備急需網(wǎng)絡(luò)連接來提升其服務(wù)能力和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，以人為中心的普適計(jì)算技術(shù)正推動(dòng)新一輪的信息技術(shù)的革命。計(jì)算無所不在，嵌入式設(shè)備將以各種形態(tài)分布在人類的生存環(huán)境中，提供更加人性化、自然化的服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)的"深度"聯(lián)網(wǎng)和普適計(jì)算"縱向"普及所帶來的計(jì)算挑戰(zhàn)，將推動(dòng)嵌入式軟件技術(shù)向"縱深"發(fā)展，催生了新型嵌入式軟件技術(shù)。近十年來，嵌入式操作系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展：微處理器從8位到16位、32位甚至64位；嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。從支持單一品種的CPU芯片到支持多品種的；從單一內(nèi)核到除了內(nèi)核外還提供其他功能模塊，如文件系統(tǒng)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，窗口圖形系統(tǒng)等；并形成包括嵌入式操作系統(tǒng)、中間平臺(tái)軟件在內(nèi)的嵌入式軟件體系。硬件技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)軟件向運(yùn)行速度更快、支持功能更強(qiáng)、應(yīng)用開發(fā)更便捷的方向不斷發(fā)展。嵌入式軟件行業(yè)報(bào)告研究分析全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入和產(chǎn)業(yè)化程度的不斷提升，新的應(yīng)用環(huán)境和產(chǎn)業(yè)化需求對(duì)嵌入式系統(tǒng)軟件提出了更加嚴(yán)格的要求。在新需求的推動(dòng)下，嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核不僅需要具有微型化、高實(shí)時(shí)性等基本特征，還將向高可信性、自適應(yīng)性、構(gòu)件組件化方向發(fā)展；支撐開發(fā)環(huán)境將更加集成化、自動(dòng)化、人性化；系統(tǒng)軟件對(duì)無線通信和能源管理的功能支持將日益重要。行業(yè)性開放系統(tǒng)正日趨流行。統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有開放、設(shè)計(jì)技術(shù)共享、軟硬件嵌