嵌入式系统简介嵌入式系统的组成嵌入式系统开发流程1ppt课件

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1、 嵌入式系统简介嵌入式系统简介 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成 嵌入式系统开发流程嵌入式系统开发流程 广义上讲，凡是带有微处置器的公用软硬广义上讲，凡是带有微处置器的公用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和机和DSPDSP系统。这些系统在完成较为单一的系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简约高效的特点。但由于专业功能时具有简约高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件和软件他们没有操作系统，管理系统硬件和软件的才干有限，在实现复杂多义务功能时，的才干有限，在实现复杂多义务功能时，往往困难重重，甚至无法实现往往困难重重，甚至无法实现 从

2、狭义上讲，那些运用嵌入式微处置器构从狭义上讲，那些运用嵌入式微处置器构成独立系统，具有本人操作系统，具有特成独立系统，具有本人操作系统，具有特定功能，用于特定场所的公用软硬件系统定功能，用于特定场所的公用软硬件系统称为嵌入式系统。称为嵌入式系统。1.1.系统内核小：系统内核小：由于嵌入式系统普通是运用由于嵌入式系统普通是运用于小型电子安装的，系统资源于小型电子安装的，系统资源相对有限，所以内核较之传统相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。的操作系统要小得多。2.2.公用性强：公用性强：嵌入式系统的个性化很强，嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合其中的软件系统和硬件的结合非

3、常严密，普通要针对硬件进非常严密，普通要针对硬件进展系统的移植。展系统的移植。即使在同一品牌、同一系列即使在同一品牌、同一系列的产品中也需求根据系统硬件的产品中也需求根据系统硬件的变化和增减不断进展修正。的变化和增减不断进展修正。同时针对不同的义务，往往同时针对不同的义务，往往需求对系统进展较大更改，程需求对系统进展较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，序的编译下载要和系统相结合，这种修正和通用软件的这种修正和通用软件的“晋级晋级是完全不同的概念。是完全不同的概念。3.系统精简：系统精简：嵌入式系统普通没有系统软件嵌入式系统普通没有系统软件和运用软件的明显区分，不要和运用软件的明显区分，不要

4、求其功能设计及实现上过于复求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统杂，这样一方面利于控制系统本钱，同时也利于实现系统平本钱，同时也利于实现系统平安。安。4.高实时性高实时性OS：这是嵌入式软件的根本要求，这是嵌入式软件的根本要求，而且软件要求固态存储，以提而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。和高可靠性、实时性。5.嵌入式软件开发走向规范化：嵌入式软件开发走向规范化：嵌入式系统的运用程序可以没嵌入式系统的运用程序可以没有操作系统直接在芯片上运转。有操作系统直接在芯片上运转。为了合理地调度多义务、利用为了合理地调度多义务、利

5、用系统资源、系统函数以及和专系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必需自行家库函数接口，用户必需自行选配选配RTOSRealTime Operating System开发平台，开发平台，这样才干保证程序执行的实时这样才干保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，性、可靠性，并减少开发时间，保证软件质量。保证软件质量。6.嵌入式系统需求开发工具和环境：嵌入式系统需求开发工具和环境：由于其本身不具备自主开发才干，由于其本身不具备自主开发才干，即使设计完成以后，用户通常也是即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进展修正，不能对其中的程序功能进展修正，必需有一套开发工具和环境才干

6、进必需有一套开发工具和环境才干进展开发。展开发。这些工具和环境普通是基于通用这些工具和环境普通是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目的机的概念，发时往往有主机和目的机的概念，主机用于程序的开发，目的机作为主机用于程序的开发，目的机作为最后的执行机，开发时需求交替结最后的执行机，开发时需求交替结合进展。合进展。嵌入式系统由嵌入式硬件与嵌入式软件嵌入式系统由嵌入式硬件与嵌入式软件组成。组成。嵌入式硬件以芯片、模板、组件、控制嵌入式硬件以芯片、模板、组件、控制器方式埋藏于设备内部。器方式埋藏

7、于设备内部。嵌入式软件是实时多义务操作系统和各嵌入式软件是实时多义务操作系统和各种公用软件，普通固化在种公用软件，普通固化在ROMROM或闪存中。或闪存中。嵌入式系统软硬兼施，融为一体，成为嵌入式系统软硬兼施，融为一体，成为产品，但在开发过程中需求一些开发工产品，但在开发过程中需求一些开发工具进展辅助开发。具进展辅助开发。嵌入式嵌入式微处理器微处理器SDRAMSDRAMROMROMI/OI/OA/DA/DD/AD/A人机交互接口人机交互接口通用接口通用接口实时操作系统(实时操作系统(RTOS)RTOS)图形用户图形用户接口接口BSP/HAL 硬件抽象层/板极支持包BSP/HAL 硬件抽象层/板

8、极支持包任务管理任务管理文件系统文件系统应用程序应用程序嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统硬件层硬件层软件层软件层中间层中间层功能层功能层 对实时多义务有很强的支持才干，能完成多对实时多义务有很强的支持才干，能完成多义务并且有较短的中断呼应时间，从而使内义务并且有较短的中断呼应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限制。限制。具有功能很强的存储区维护功能。这是由于具有功能很强的存储区维护功能。这是由于嵌入式系统的软件构造已模块化，而为了防嵌入式系统的软件构造已模块化，而为了防止在软件模块之间出现错误的交叉作用，需止在软件模块之间出现错误的交叉作

9、用，需求设计强大的存储区维护功能，同时也有利求设计强大的存储区维护功能，同时也有利于软件诊断。于软件诊断。可扩展的处置器构造，能迅速地开发出满足可扩展的处置器构造，能迅速地开发出满足运用需求的产品。运用需求的产品。嵌入式微处置器必需功耗很低，尤其是用于嵌入式微处置器必需功耗很低，尤其是用于便携式的无线及挪动的计算和通讯设备中靠便携式的无线及挪动的计算和通讯设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需求功电池供电的嵌入式系统更是如此，如需求功耗只需耗只需mWmW甚至甚至WW级。级。嵌入式系统硬件中心是嵌入式处置器。嵌入式系统硬件中心是嵌入式处置器。嵌入式处置器可以分为四类：嵌入式处置器可以分为四类

10、：嵌入式微处置器嵌入式微处置器EMPUEMPU Embedded Microprocessor UnitEmbedded Microprocessor Unit 嵌入式微控制器嵌入式微控制器EMCUEMCU Embedded Microcontroller UnitEmbedded Microcontroller Unit 嵌入式数字信号处置器嵌入式数字信号处置器EDSPEDSP Embedded Digital Signal ProcessorEmbedded Digital Signal Processor 嵌入式片上系统嵌入式片上系统ESoC ESoC Embedded System o

11、n ChipEmbedded System on Chip 嵌入式微处置器就是和通用计算机的微处置器对嵌入式微处置器就是和通用计算机的微处置器对应的应的CPU。在运用中，普通是将微处置器装配在。在运用中，普通是将微处置器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保管和嵌入式专门设计的电路板上，在母板上只保管和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。小和功耗低的要求。嵌入式微处置器制造商：摩托罗拉、英特尔、嵌入式微处置器制造商：摩托罗拉、英特尔、IBM、日立、日立、NEC、东芝、东芝、AMD、国家半导体、国家半导体、Zilog、IDT

12、、富士通、富士通、Atmel、太阳、微系统、夏、太阳、微系统、夏普、普、Oki、飞利浦等。、飞利浦等。主要的嵌入式微处置器包括：主要的嵌入式微处置器包括：Motorola PowerPC、Intel Pentium、Motorola 68000、strong ARM、MIPS、AMD X86系列等等。系列等等。嵌入式微控制器又称为单片机，它将嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPUCPU、存、存储器少量的储器少量的RAMRAM、ROMROM或两者都有和其它外或两者都有和其它外设接口封装在同一片集成电路里。设接口封装在同一片集成电路里。嵌入式微控制器制造商：摩托罗拉、英特尔、嵌入式微控制器制造商：

13、摩托罗拉、英特尔、英飞凌科技、英飞凌科技、Atmel Atmel、日立、日立、NECNEC、三菱、东、三菱、东芝、松下、芝、松下、MicrochipMicrochip、富士、飞利浦、德州、富士、飞利浦、德州仪器、三星、三洋、索尼、仪器、三星、三洋、索尼、OkiOki、凌阳科技等。、凌阳科技等。主要的嵌入式微控制器包括：主要的嵌入式微控制器包括：MCS-51MCS-51、MCS-MCS-251251、MCS-96/196/296MCS-96/196/296、P51XAP51XA、C166/167C166/167、68K68K、Z8Z8、C540C540、PICPIC、AVRAVR等系列。等系列。

14、嵌入式嵌入式DSPDSP专门用来对离散时间信号进展专门用来对离散时间信号进展极快的处置计算，提高编译效率和执行极快的处置计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、速度。在数字滤波、FFTFFT、谱分析、图像、谱分析、图像处置等领域运用广泛。处置等领域运用广泛。DSPDSP正在大量进入嵌入式市场，目前广泛正在大量进入嵌入式市场，目前广泛运用的是运用的是TITI产品产品TMS320C2000/C5000TMS320C2000/C5000系系列，另外列，另外IntelIntel和和SiemensSiemens也有相应的产也有相应的产品。品。ESoCESoC：在一个硅片上实现一个更为复杂的系统。：在一

15、个硅片上实现一个更为复杂的系统。各种通用途置器内核将作为各种通用途置器内核将作为SoCSoC设计公司的规设计公司的规范库，成为范库，成为 VLSI VLSI设计中一种规范的器件，用设计中一种规范的器件，用规范的规范的VHDLVHDL等言语描画。等言语描画。用户只需定义出整个运用系统，仿真经过后，用户只需定义出整个运用系统，仿真经过后，就可以将设计图交给半导体工厂制造样品。就可以将设计图交给半导体工厂制造样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，运用系统电路板将变得很简约，

16、对于减小体积运用系统电路板将变得很简约，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。和功耗、提高可靠性非常有利。嵌入式系统软件中心包括：嵌入式系统软件中心包括：系统软件：嵌入式操作系统系统软件：嵌入式操作系统 支撑软件：嵌入式软件开发平台及支撑软件：嵌入式软件开发平台及工具工具 运用软件：嵌入式运用软件运用软件：嵌入式运用软件 1 1软件要求固态化存储软件要求固态化存储 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件普通都固化在存储器芯片或单片机本统中的软件普通都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮在磁盘中。身中，而不是存贮在磁盘中。2 2软件代码高质

17、量、高可靠性软件代码高质量、高可靠性 虽然半导体技术的开展使处置器速度不断提虽然半导体技术的开展使处置器速度不断提高、片上存储器容量不断添加，但在大多数运用高、片上存储器容量不断添加，但在大多数运用中，存储空间依然是珍贵的，还存在实时性的要中，存储空间依然是珍贵的，还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高，求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。3 3操作系统软件具有高实时性操作系统软件具有高实时性 在多义务嵌入式系统中，对各项义务进展统在多义务嵌入式系统中，对各项义务进展统筹兼顾、合理调度是保证

18、系统功能的关键，单纯筹兼顾、合理调度是保证系统功能的关键，单纯提高处置器的速度是无法完成这些要求的，也是提高处置器的速度是无法完成这些要求的，也是没有效率的，这种义务调度只能由优化编写的系没有效率的，这种义务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此操作系统软件的高实时性是统软件来完成，因此操作系统软件的高实时性是根本要求。根本要求。4 4 嵌入式系统运用言语：嵌入式系统运用言语：据统计，在嵌入式系统设计中，最受欢迎的据统计，在嵌入式系统设计中，最受欢迎的前前3 3种编程言语分别是种编程言语分别是C(74.6%)C(74.6%)、汇编、汇编(69.6%)(69.6%)和和C+(50.1%)C+(

19、50.1%)。通用计算机具有完善的操作系统，运用程序的通用计算机具有完善的操作系统，运用程序的开发以及完成后的软件都在开发以及完成后的软件都在OSOS平台上面运转，平台上面运转，但普通不是实时的。但普通不是实时的。嵌入式系统那么不同，运用程序用汇编言语和嵌入式系统那么不同，运用程序用汇编言语和C C言语来开发，可以没有操作系统直接在芯片言语来开发，可以没有操作系统直接在芯片上运转；但是为了合理地调度多义务、利用系上运转；但是为了合理地调度多义务、利用系统资源，用户必需自行选配统资源，用户必需自行选配RTOSRTOS开发平台，这开发平台，这样才干保证程序执行的实时性、可靠性，并减样才干保证程序执

20、行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保证软件质量。少开发时间，保证软件质量。普通来说，操作系统内核只提供根本的功能，如建立和普通来说，操作系统内核只提供根本的功能，如建立和管理进程、管理设备等。但是，一些桌面操作系统，如管理进程、管理设备等。但是，一些桌面操作系统，如WindowsWindows等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越来越大。内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来得越来越大。内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来很费事。很费事。嵌入式操作系统采用微内核构造，内核只提供根本的功嵌入式操作系统采用微内核构造，内核只提供根本的功能，比如：义务的

21、调度、义务之间的通讯与同步、内存能，比如：义务的调度、义务之间的通讯与同步、内存管理、时钟管理等。其它的运用组件，比如网络功能、管理、时钟管理等。其它的运用组件，比如网络功能、文件系统等均任务在用户态，以系统进程或函数调用的文件系统等均任务在用户态，以系统进程或函数调用的方式任务。因此系统都是可裁减的，用户可以根据本人方式任务。因此系统都是可裁减的，用户可以根据本人的需求选用相应的组件。的需求选用相应的组件。义务的调度有三种方式：可抢占式调度、不可抢占式调义务的调度有三种方式：可抢占式调度、不可抢占式调度和时间片轮转调度。度和时间片轮转调度。不可抢占式调度：一个义务一旦获得不可抢占式调度：一个

22、义务一旦获得CPUCPU就独占就独占CPUCPU运转，运转，除非由于某种缘由，它决议放弃除非由于某种缘由，它决议放弃CPUCPU的运用权；的运用权；可抢占式调度：基于义务优先级，当前正在运转的义务可抢占式调度：基于义务优先级，当前正在运转的义务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其它义务；可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其它义务；时间片轮转调度：当两个或两个以上义务有同样的优先时间片轮转调度：当两个或两个以上义务有同样的优先级，不同义务轮转地运用级，不同义务轮转地运用CPUCPU，直到系统分配的，直到系统分配的CPUCPU时间时间片用完。片用完。目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的

23、义务采用目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的义务采用基于优先级的抢占式调度法，对一样优先级的义务那么基于优先级的抢占式调度法，对一样优先级的义务那么采用时间片轮转调度法。采用时间片轮转调度法。多数嵌入式系统对时间的要求较高，称之为实时系多数嵌入式系统对时间的要求较高，称之为实时系统。统。有两种类型的实时系统：硬实时系统和软实时系统。有两种类型的实时系统：硬实时系统和软实时系统。软实时系统并不要求限定某一义务必需在一定的时软实时系统并不要求限定某一义务必需在一定的时间内完成，只需求各义务运转得越快越好；间内完成，只需求各义务运转得越快越好；硬实时系统对系统呼应时间有严厉要求，一旦系统硬实时系

24、统对系统呼应时间有严厉要求，一旦系统呼应时间不能满足，就能够会引起系统解体或致命呼应时间不能满足，就能够会引起系统解体或致命的错误，普通在工业控制中运用较多。的错误，普通在工业控制中运用较多。一些桌面操作系统运用了虚拟存储器的概念。采用一些桌面操作系统运用了虚拟存储器的概念。采用段式管理、页式管理、或段页式管理。段式管理、页式管理、或段页式管理。但是，大多数嵌入式系统不运用虚存技术，对内存但是，大多数嵌入式系统不运用虚存技术，对内存的访问是直接的，运用物理地址；而且，大多数嵌的访问是直接的，运用物理地址；而且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有维护，各个进程共享入式操作系统对内存空间没有维护，

25、各个进程共享同一个运转空间。一个进程在执行前，系统必需为同一个运转空间。一个进程在执行前，系统必需为它分配足够的延续地址空间，然后全部载入主存储它分配足够的延续地址空间，然后全部载入主存储器。器。由此可见，嵌入式系统的开发人员必需参与系统的由此可见，嵌入式系统的开发人员必需参与系统的内存管理，对软件中的一些内存操作必需格外小心。内存管理，对软件中的一些内存操作必需格外小心。嵌入式操作系统内核可以在嵌入式操作系统内核可以在FlashFlash上直接运转，上直接运转，也可以加载到内存中运转。也可以加载到内存中运转。FlashFlash的运转方式，是把内核的可执行映像烧的运转方式，是把内核的可执行映

26、像烧写到写到FlashFlash上，系统启动时从上，系统启动时从FlashFlash的某个地址的某个地址开场执行。这种方法实践上是很多嵌入式系统开场执行。这种方法实践上是很多嵌入式系统所采用的方法。所采用的方法。内核加载方式是把内核的紧缩文件存放在内核加载方式是把内核的紧缩文件存放在FlashFlash上，系统启动时读取紧缩文件在内存里上，系统启动时读取紧缩文件在内存里解压，然后开场执行。这种方式相对复杂一些，解压，然后开场执行。这种方式相对复杂一些，但是运转速度能够更快，由于但是运转速度能够更快，由于RAMRAM的存取速率的存取速率要比要比FlashFlash高。高。国内国内RTOS：女娲女

27、娲Hopen桑夏桑夏2000Delta OS中软中软Linux2.0Linux HardHatLinux(Monta Vista)Red Flag Linux红旗红旗LinuxHBOS“天堂之鸟天堂之鸟SuseRed HatEmbedixLynxOS(LynuxWorks)国外国外RTOS：VX Works(风河系统风河系统)Windows CE(微软微软)VRTX(明导资讯明导资讯)PalmPowerTVAMX(KADAK)C ExecutivePSX(JMI)VelOSity(Green Hills)OS-9(Microware Systems)OSE(Enea OSE Systems)Q

28、NX(QNX Software Sys)RTXC(Lineo/Embedded Power Corp)SuperTask!(US Software)ThreadX(Express Logic)TNT/RTX(VenturCom)Windows NT Embedded/XP(微软微软)编译器：编译器：GNUGNU编译器编译器 调试工具：调试工具：GNUGNU调试工具调试工具 集成开发环境集成开发环境IDEIDE 绘图入门工具绘图入门工具 算法开发工具：算法开发工具：UML/SDLUML/SDL工具库工具库 网络网络/通讯协议通讯协议 配置管理工具配置管理工具 需求管理工具需求管理工具 DSPDS

29、P开发工具开发工具 器件驱动器开发工具器件驱动器开发工具 软硬件协同验证工具软硬件协同验证工具 JavaJava工具工具 存储器分析工具存储器分析工具 软件仿真软件仿真/建模工具建模工具 Win CEWin CE工具工具 测试软件事件跟踪工具测试软件事件跟踪工具 内电路仿真器内电路仿真器ICEICE ROMROM仿真器仿真器 JTAGJTAG仿真器仿真器 逻辑分析器逻辑分析器 示波器示波器1 嵌入式软件开发的特点嵌入式系统与通用计算机系统的差别：嵌入式系统与通用计算机系统的差别：人机交互界面人机交互界面有限的功能有限的功能时间关键性和稳定性时间关键性和稳定性 嵌入式软件开发的特点：嵌入式软件开

30、发的特点：需求交叉开发环境：交叉开发环境是指实现需求交叉开发环境：交叉开发环境是指实现编译、链接和调试运用程序代码的环境。与编译、链接和调试运用程序代码的环境。与运转运用程序的环境不同，它分散在有通讯运转运用程序的环境不同，它分散在有通讯衔接的宿主机与目的机环境之中。衔接的宿主机与目的机环境之中。宿主机宿主机(Host)(Host)是一台通用计算机，普通是是一台通用计算机，普通是PCPC机。它经过串口或网络衔接与目的机通讯。机。它经过串口或网络衔接与目的机通讯。目的机目的机(Target)(Target)可以是嵌入式运用软件的可以是嵌入式运用软件的实践运转环境，也可以是能替代实践环境的实践运转

31、环境，也可以是能替代实践环境的仿真系统。仿真系统。嵌入式软件开发的特点：嵌入式软件开发的特点：引入义务设计方法引入义务设计方法 需求固化程序需求固化程序 软件开发难度大软件开发难度大 嵌入式运用软件对实时性、稳定性、可靠嵌入式运用软件对实时性、稳定性、可靠性、抗干扰性等性能的要求都比通用软件的性、抗干扰性等性能的要求都比通用软件的要求更为严厉和苛刻。要求更为严厉和苛刻。2.2 嵌入式系统开发的流程 嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程大同小异，但开发所运用的设计方法具有嵌入式大同小异，但开发所运用的设计方法具有嵌入式开发的特点。整个开发流程可分为：开

32、发的特点。整个开发流程可分为：需求分析阶段需求分析阶段设计阶段设计阶段生成代码阶段生成代码阶段固化阶段固化阶段v 需求分析阶段需求分析阶段 嵌入式系统运用需求中最为突出的是注重运用的时嵌入式系统运用需求中最为突出的是注重运用的时效性，需求分析阶段的主要义务是：效性，需求分析阶段的主要义务是：(1)(1)对问题的识别和分析对问题的识别和分析 对用户提出的问题进展笼统识别用以产生以下的对用户提出的问题进展笼统识别用以产生以下的需求：功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、需求：功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、平安需求、用户界面需求、资源运用需求、软件本钱平安需求、用户界面需求、资源运用

33、需求、软件本钱与开发进度需求。与开发进度需求。v 需求分析阶段需求分析阶段(2)(2)制定规格阐明文档制定规格阐明文档 经过对问题的识别，产生了系统各方面的需求。经过对问题的识别，产生了系统各方面的需求。经过对规格的阐明，文档得以明晰、准确地描画。经过对规格的阐明，文档得以明晰、准确地描画。这些阐明文档包括需求规格阐明书和初级的用户手这些阐明文档包括需求规格阐明书和初级的用户手册等。册等。(3)(3)需求评审需求评审 需求评审作为系统进入下一阶段前最后的需求需求评审作为系统进入下一阶段前最后的需求分析复查手段，在需求分析的最后阶段对各项需求分析复查手段，在需求分析的最后阶段对各项需求进展评价，

34、以保证软件需求的质量。需求评审的内进展评价，以保证软件需求的质量。需求评审的内容包括正确性、无歧义性、平安性、可验证性、一容包括正确性、无歧义性、平安性、可验证性、一致性、可了解性、可修正性、可追踪性等多个方面。致性、可了解性、可修正性、可追踪性等多个方面。v 设计阶段设计阶段 系统的设计阶段包括系统设计、义务设计和义务系统的设计阶段包括系统设计、义务设计和义务的详细设计。由于嵌入式系统中义务的并发性，嵌的详细设计。由于嵌入式系统中义务的并发性，嵌入式软件开发中引入了入式软件开发中引入了DARTS(Design Approach for Real-Time System)DARTS设计方法：是

35、构造化分析设计方法：是构造化分析/构造化设计的扩展。构造化设计的扩展。它给出划分义务的方法，并提供定义义务间接口的它给出划分义务的方法，并提供定义义务间接口的机制。机制。DARTS设计方法的设计步骤如下：设计方法的设计步骤如下：(1)数据流分析数据流分析(2)划分义务划分义务(3)定义义务间的接口定义义务间的接口 v 生成代码阶段生成代码阶段 生成代码阶段需求完成的任务包括代码编程、生成代码阶段需求完成的任务包括代码编程、交叉编译和链接、交叉调试和测试等。交叉编译和链接、交叉调试和测试等。代码编程代码编程v 生成代码阶段生成代码阶段 在嵌入式系统的开发过程中，普通采用的方法在嵌入式系统的开发过

36、程中，普通采用的方法是先在通用是先在通用PCPC上编程，然后经过交叉编译链接，将上编程，然后经过交叉编译链接，将程序做成目的平台上可以运转的二进制代码格式。程序做成目的平台上可以运转的二进制代码格式。最后将程序下载到目的平台上的特定位置，在目的最后将程序下载到目的平台上的特定位置，在目的板上启动运转这段二进制代码。板上启动运转这段二进制代码。v 生成代码阶段生成代码阶段交叉编译和链接交叉编译和链接 嵌入式软件开发编码完成后，要进展编译和链接以嵌入式软件开发编码完成后，要进展编译和链接以生成可执行代码。但是，在开发过程中设计人员普遍生成可执行代码。但是，在开发过程中设计人员普遍运用运用Intel

37、的的x86系列系列CPU的计算机进展开发，而目的的计算机进展开发，而目的环境的处置芯片却是多种多样的，如环境的处置芯片却是多种多样的，如ARM，DSP，PowerPC，DragonBall系列等，这就要求开发机上的系列等，这就要求开发机上的编译器能支持交叉编译。编译器能支持交叉编译。嵌入式集成开发环境都支持交叉编译、链接，如嵌入式集成开发环境都支持交叉编译、链接，如WindRiver公司的公司的Tornado以及以及GNU套件等。交叉套件等。交叉编译链接生成两种类型的可执行文件：调试用的可执编译链接生成两种类型的可执行文件：调试用的可执行文件和固化的可执行文件。行文件和固化的可执行文件。v 生

38、成代码阶段生成代码阶段交叉调试交叉调试交叉调试，又叫远程调试，具有以下特点：交叉调试，又叫远程调试，具有以下特点：调试器和被调试的程序运转在不同的机器上。调调试器和被调试的程序运转在不同的机器上。调试器运转在试器运转在PCPC或任务站上，而被调试程序运转在或任务站上，而被调试程序运转在各式的公用目的机上；各式的公用目的机上；调试器经过某种通讯方式与目的机建立联络，如调试器经过某种通讯方式与目的机建立联络，如串口、并口、网络、串口、并口、网络、JTAGJTAG或者公用的通讯方式；或者公用的通讯方式；在目的机上普通具有某种调试代理，这种代理能与调在目的机上普通具有某种调试代理，这种代理能与调试器一

39、同配合完成对目的机上运转程序的调试。这种试器一同配合完成对目的机上运转程序的调试。这种代理可以是某种能支持调试的硬件，也可以是某种软代理可以是某种能支持调试的硬件，也可以是某种软件；件；目的机可以是一种仿真机。经过在宿主机上运转目的目的机可以是一种仿真机。经过在宿主机上运转目的机的仿真软件，仿真一台目的机，使整个调试任务只机的仿真软件，仿真一台目的机，使整个调试任务只在一台计算机上进展。在一台计算机上进展。嵌入式系统开发的测试与通用软件的测试类似，分为嵌入式系统开发的测试与通用软件的测试类似，分为单元测试和系统集成测试。单元测试和系统集成测试。v 生成代码阶段生成代码阶段测试测试v 固化阶段固

40、化阶段嵌入式系统的运用软件是针对特定的实践专业领域的，基于相嵌入式系统的运用软件是针对特定的实践专业领域的，基于相应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期义务的计算机软件。应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期义务的计算机软件。嵌入式软件的特点如下：嵌入式软件的特点如下：(1)(1)软件要求固态化存储。软件要求固态化存储。(2)(2)软件代码要求高质量、高可靠性。软件代码要求高质量、高可靠性。(3)(3)系统软件的高实时性是根本要求。系统软件的高实时性是根本要求。(4)(4)多义务虚时操作系统成为嵌入式运用软件的必需。多义务虚时操作系统成为嵌入式运用软件的必需。总结：嵌入式软件开发的要点总结：嵌入式

41、软件开发的要点 嵌入式运用软件高度依赖目的运用的软硬件环境，嵌入式运用软件高度依赖目的运用的软硬件环境，软件的部分义务功能函数由汇编言语完成，具有软件的部分义务功能函数由汇编言语完成，具有高度的不可移植性。高度的不可移植性。为了保证明时性能，运用效率高和速度快的汇编为了保证明时性能，运用效率高和速度快的汇编言语是不可防止的。言语是不可防止的。尽能够提高嵌入式运用软件的可移植性方法：尽能够提高嵌入式运用软件的可移植性方法：(1)(1)尽量用高级言语开发，少用汇编言语尽量用高级言语开发，少用汇编言语 (2)(2)局域化不可移植部分局域化不可移植部分 (3)(3)提高软件的可重用性提高软件的可重用性

42、2.3 嵌入式系统的调试嵌入式系统的调试过程：嵌入式系统的调试过程：2.3 嵌入式系统的调试嵌入式系统的调试方法：嵌入式系统的调试方法：1 1源程序模拟器方式源程序模拟器方式2 2监控器方式监控器方式3 3仿真器方式仿真器方式v 源程序模拟器方式源程序模拟器方式 源程序模拟器源程序模拟器(Simulator)(Simulator)是在是在PCPC机上，经过软件机上，经过软件手段模拟执行为某种嵌入式处置器编写的源程序的手段模拟执行为某种嵌入式处置器编写的源程序的测试工具。测试工具。留意留意:模拟器的功能毕竟是以一种处置器模拟另一模拟器的功能毕竟是以一种处置器模拟另一种处置器的运转，在指令执行时间

43、、中断呼应、定种处置器的运转，在指令执行时间、中断呼应、定时器等方面很有能够与实践处置器有相当大的差别。时器等方面很有能够与实践处置器有相当大的差别。另外，它无法仿真嵌入式系统在运用系统中的实践另外，它无法仿真嵌入式系统在运用系统中的实践执行情况。执行情况。比如：比如：ARMARM公司的公司的ARMulatorARMulator模拟器模拟器 v 监控器方式监控器方式 监控器监控器(Monitor)(Monitor)调试方式需求目的机与宿主机协调。调试方式需求目的机与宿主机协调。首先，在宿主机和目的机之间经过串口、以太口等建立物理首先，在宿主机和目的机之间经过串口、以太口等建立物理衔接，然后在宿

44、主机上运转调试器，目的机运转监控程序和衔接，然后在宿主机上运转调试器，目的机运转监控程序和被调试程序，从而建立宿主机与目的机的逻辑衔接。宿主机被调试程序，从而建立宿主机与目的机的逻辑衔接。宿主机经过调试器与目的机的监控器建立通讯衔接，它们相互间的经过调试器与目的机的监控器建立通讯衔接，它们相互间的通讯遵照远程调试协议。比如通讯遵照远程调试协议。比如ARMARM公司的公司的AngelAngel。v 仿真器方式仿真器方式 仿真器调试方式是在微处置器的内部嵌入额外的控制仿真器调试方式是在微处置器的内部嵌入额外的控制模块。当特定的触发条件满足时，系统将进入某种特殊形模块。当特定的触发条件满足时，系统将

45、进入某种特殊形状。在这种形状下，被调试的程序暂时停顿运转，宿主机状。在这种形状下，被调试的程序暂时停顿运转，宿主机的调试器经过微处置器外部特设的通讯口访问各种存放器、的调试器经过微处置器外部特设的通讯口访问各种存放器、存储器资源，并执行相应的调试指令。存储器资源，并执行相应的调试指令。在宿主机的通讯端口和目的板调试通讯接口之间，通在宿主机的通讯端口和目的板调试通讯接口之间，通讯接口的引脚信号能够存在差别，因此在这两者之间往往讯接口的引脚信号能够存在差别，因此在这两者之间往往可以经过一块信号转换电路板衔接。可以经过一块信号转换电路板衔接。普通高档的微处置器都带普通高档的微处置器都带JTAG(Jo

46、int Test Action JTAG(Joint Test Action Group,Group,结合测试行动组结合测试行动组)接口，它是一种边境扫描规范，接口，它是一种边境扫描规范，只需只需5 5根引脚就可以实如今线仿真的功能。根引脚就可以实如今线仿真的功能。2.4 板级支持包 由于嵌入式系统中采用微处置器微控制器的多样性，嵌入由于嵌入式系统中采用微处置器微控制器的多样性，嵌入式操作系统的可移植性显得更加重要。所以有些嵌入式操作式操作系统的可移植性显得更加重要。所以有些嵌入式操作系统的内核明确分成两层，上层普通称为系统的内核明确分成两层，上层普通称为“内核，而低层内核，而低层那么称为那么

47、称为“硬件笼统层硬件笼统层 ，底层的缩写是，底层的缩写是HALHAL，也有的厂商，也有的厂商(如如VxWorksVxWorks的提供者的提供者WindRiverWindRiver公司公司)把硬件笼统层称为把硬件笼统层称为BSPBSP，即板级支持包即板级支持包(Board Support Package)(Board Support Package)。板级支持包是操。板级支持包是操作系统与目的运用硬件环境的中间接口，它是软件包中具有作系统与目的运用硬件环境的中间接口，它是软件包中具有平台依赖性的那一部分。平台依赖性的那一部分。板级支持包的主要功能包括两部分：板级支持包的主要功能包括两部分：在系统启动时，对硬件进展初始化在系统启动时，对硬件进展初始化 为驱动程序提供访问硬件的手段为驱动程序提供访问硬件的手段