嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)演示文稿課件

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)演示文稿第一頁，共四十一頁。第章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)第二頁，共四十一頁。內(nèi)容提要設(shè)計示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點第三頁，共四十一頁。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點面向特定應(yīng)用硬件和軟件必須高效設(shè)計，保持競爭力需要交叉開發(fā)環(huán)境嵌入式系統(tǒng)程序需要固化嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)難度較大需要強大的硬件開發(fā)工具和軟件包的支持，需要設(shè)計者從速度、功能和成本綜合考慮第四頁，共四十一頁。內(nèi)容提要設(shè)計示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點第五頁，共四十一頁。嵌入式系統(tǒng)的組成第六頁，共四十一頁。硬件層iPodnano拆機圖片硬件層是由嵌入式微處理器、存儲器系統(tǒng)、通用設(shè)備接口和I/O接口組成，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM中MP3隨身聽的硬件組成第七頁，共四十一頁。第八頁，共四十一頁。中間層-BSP（板級支持包）設(shè)計一個完整的BSP的步驟嵌入式系統(tǒng)的初始化片級初始化板級初始化系統(tǒng)級初始化硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序BSP的兩個特點操作系統(tǒng)相關(guān)性硬件相關(guān)性第九頁，共四十一頁。內(nèi)容提要設(shè)計示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點第十頁，共四十一頁。嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程第十一頁，共四十一頁。需求分析階段名稱目的輸入輸出功能性能生產(chǎn)成本功耗物理尺寸和重量需求分析表格第十二頁，共四十一頁。名稱便攜式網(wǎng)絡(luò)電視目的為用戶提供移動網(wǎng)絡(luò)和收看數(shù)字電視服務(wù),同時具有廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能輸入觸摸式面板,電源按鈕輸出LCD顯示屏,內(nèi)置喇叭功能電子節(jié)目指南高速數(shù)據(jù)廣播軟件在線升級因特網(wǎng)接入條件接收性能畫面流暢清晰,30fps便攜式網(wǎng)絡(luò)電視設(shè)計的需求分析表格第十三頁，共四十一頁。規(guī)格說明階段系統(tǒng)規(guī)格說明說明系統(tǒng)做些什么，具有哪些方面的功能是系統(tǒng)開發(fā)、驗收和管理的依據(jù)不能有任何歧義必須認真仔細編寫，以便能夠精確詳盡地反映客戶對系統(tǒng)各方面的需求是設(shè)計時必須明確遵循的要求和準則第十四頁，共四十一頁。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件平臺的選擇處理器的選擇軟件平臺的選擇操作系統(tǒng)的選擇編程語言的選擇集成開發(fā)環(huán)境考慮的因素硬件調(diào)試工具的選擇軟件組件的選擇體系結(jié)構(gòu)描述系統(tǒng)如何實現(xiàn)所述的功能和非功能的需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。第十五頁，共四十一頁。處理器的選擇MarvellXscale，ARM指令集IntelAtom，X86指令集龍芯，MIPS指令集處理器選擇考慮因素處理器性能處理器技術(shù)指標功耗軟件支持工具處理器是否內(nèi)置調(diào)試工具供應(yīng)商是否提供評估板第十六頁，共四十一頁。操作系統(tǒng)的選擇考慮以下幾個方面：操作系統(tǒng)本身所提供的開發(fā)工具操作系統(tǒng)向硬件接口移植的難度操作系統(tǒng)的內(nèi)存要求開發(fā)人員是否熟悉此操作系統(tǒng)及其提供的系統(tǒng)API是否提供硬件的驅(qū)動程序是否具有可裁剪性操作系統(tǒng)的實時功能第十七頁，共四十一頁。編程語言的選擇考慮因素：通用性可移植性程度執(zhí)行效率可維護性匯編語言C/C++JavaME選哪個好呢？第十八頁，共四十一頁。集成開發(fā)環(huán)境考慮的因素系統(tǒng)調(diào)試器的功能支持庫函數(shù)編譯器開發(fā)商是否持續(xù)升級編譯器連接程序是否支持所有的文件格式和符號格式第十九頁，共四十一頁。硬件調(diào)試工具的選擇常用的硬件調(diào)試工具實時在線仿真器(ICE，In-CircuitEmulator)駐留監(jiān)控軟件ROM仿真器JTAG仿真器第二十頁，共四十一頁。設(shè)計硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件構(gòu)件通常包括硬件（電路板，現(xiàn)場可編程門陣列等等）和軟件模塊構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)與體系結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明保持一致為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，往往硬件和軟件的設(shè)計是并行的軟件設(shè)計上，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、軟件組件技術(shù)、模塊化設(shè)計是現(xiàn)代軟件工程當中經(jīng)常采用的方法第二十一頁，共四十一頁。系統(tǒng)集成和測試白盒測試黑盒測試測試規(guī)劃根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如語句的控制結(jié)構(gòu)，模塊間的控制結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等進行測試根據(jù)用戶的規(guī)格說明，即針對命令、信息、報表等用戶界面及體現(xiàn)他們的輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系，特別是針對功能進行測試優(yōu)點能夠?qū)Τ绦騼?nèi)部的特定部位進行覆蓋測試能站在用戶的立場上進行測試缺點無法檢驗程序的外部特性，無法對未實現(xiàn)規(guī)格說明的程序內(nèi)部欠缺部分進行測試不能測試程序內(nèi)部特定部位，如果規(guī)格說明錯誤，則無法發(fā)現(xiàn)方法舉例語句覆蓋判定覆蓋條件覆蓋判定-條件覆蓋基本路徑覆蓋循環(huán)覆蓋模塊接口覆蓋基于圖的測試等價類劃分邊值分析比較測試第二十二頁，共四十一頁。內(nèi)容提要設(shè)計示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點第二十三頁，共四十一頁。統(tǒng)一建模語言UML采用UML進行設(shè)計具有以下特點和優(yōu)勢UML語言簡單,易學、易用UML采用可視化的圖形描述，比較形象直觀可以使不同技術(shù)背景的開發(fā)人員和設(shè)計人員很容易的相互交流UML語言是第三代面向?qū)ο蠼ＵZ言的標準，被絕大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認同UML采用圖形化的設(shè)計，將系統(tǒng)的核心部分描述出來，可以供以后系統(tǒng)開發(fā)使用有利于項目的回溯和測試第二十四頁，共四十一頁。UML的組成部分用例視圖邏輯視圖部署視圖并發(fā)視圖組件視圖視圖圖模型元素通用機制部署圖組件圖活動圖協(xié)作圖順序圖狀態(tài)圖對象圖類圖用例圖節(jié)點等狀態(tài)對象類規(guī)格說明注解修飾第二十五頁，共四十一頁。用例圖用例是對系統(tǒng)提供的某個功能的描述，用例只描述系統(tǒng)功能，并不描述實現(xiàn)，也就是說，用例定義系統(tǒng)的功能需求。上面是一個評分系統(tǒng)用例圖第二十六頁，共四十一頁。類圖

類圖顯示系統(tǒng)中各個類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類可以以多種方式相互連接在一起：關(guān)聯(lián)、依賴、特殊化或者打包。上面是評分系統(tǒng)的類圖第二十七頁，共四十一頁。對象圖對象圖是類圖的一個實體，它使用的符號與類圖基本上相同對象圖顯示的不是實際的類，而是類的多個對象的實例用帶下滑線的對象名來表示對象和顯示一個關(guān)系中的所有實例第二十八頁，共四十一頁。狀態(tài)圖

狀態(tài)圖是對類的描述的補充。它用于顯示類的對象可能具備的所有狀態(tài)，以及那些引起狀態(tài)改變的事件

第二十九頁，共四十一頁。順序圖順序圖顯示多個對象之間的動態(tài)協(xié)作，順序圖重點是顯示對象之間發(fā)送的消息的時間順序第三十頁，共四十一頁。協(xié)作圖協(xié)作圖像順序圖一樣顯示動態(tài)協(xié)作，如果上下文是需要重點強調(diào)的方面，選擇協(xié)作圖，如果時間或順序是需要重點強調(diào)的方面，那么選擇順序圖協(xié)作圖顯示多個對象以及它們之間的關(guān)系常把協(xié)作圖當作一個對象圖來繪制第三十一頁，共四十一頁。活動圖活動圖用于顯示一系列順序的活動。它主要用來描述在一個操作內(nèi)執(zhí)行的哪些活動活動圖由多個動作狀態(tài)組成，這些動作狀態(tài)包含將被執(zhí)行的活動（一個動作）的規(guī)格說明第三十二頁，共四十一頁。組件圖組件圖是用代碼組件來顯示代碼物理結(jié)構(gòu)的組件可以是二進制組件、源代碼組件或一個可執(zhí)行的組件第三十三頁，共四十一頁。部署圖部署圖用于顯示系統(tǒng)中的硬件和軟件的物理結(jié)構(gòu)部署圖可以顯示實際的計算機和設(shè)備（或者Node），同時還有它們之間的必要的連接，也可以顯示這些連接的類型第三十四頁，共四十一頁。UML中的模型元素在UML各種圖中使用的概念都稱為模型元素一個模型元素是用語義、該元素的正式定義或者用一條明確的語句中該元素所代表的準確意義來定義的第三十五頁，共四十一頁。車載GPS終端系統(tǒng)簡介車輛可以通過終端和GPS衛(wèi)星進行實時、準確的定位，并能夠通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)上報遠程的車輛控制中心系統(tǒng)中心可以通過終端遠程監(jiān)視車行軌跡，甚至在特殊情況下通過終端控制車輛終端還裝備車載電話，并可以在出現(xiàn)特殊的情況下及時的通知車輛調(diào)度控制中心另外，通過終端車輛還可以接收少量的調(diào)度信息GPS是指全球定位系統(tǒng)（GlobalPositionSystem）車載GPS終端是置于機動車內(nèi)的實時定位裝置應(yīng)用對象是需要定位、調(diào)度的車隊，例如：運輸車隊、警車和出租車等第三十六頁，共四十一頁。需求分析主要的角色有兩個：車輛調(diào)度中心用戶和車載終端用戶。終端用戶可以撥打車載電話等；而調(diào)度中心可以查詢車輛位置，發(fā)送調(diào)度信息，控制車輛等第三十七頁，共四十一頁。規(guī)格說明使用類圖描述系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上圖描述車載GPS終端需要接收的GPS衛(wèi)星信號在規(guī)格說明階段，需要識別出系統(tǒng)的對象。首先以功能塊劃分，廣泛地找出系統(tǒng)的主要對象然后使用協(xié)作圖描述它們之間的關(guān)系。上圖描述了車載GPS終端的主要對象第三十八頁，共四十一頁。規(guī)格說明（續(xù)）最后，在規(guī)格說明階段還需要進行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)描述規(guī)范系統(tǒng)完成一定功能的主要流程，這可以利用活動圖進行左圖顯