【正文】 設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器越多 ， 加大了系統(tǒng)的成本 ， 降低了系統(tǒng)的運(yùn)行速度 ， 反過來又需要提高 CPU的性能 ， 又增加了成本 。 （ 8） OS是否有目標(biāo)硬件的驅(qū)動(dòng)程序 。 （ 2） 選擇使用最廣泛的語(yǔ)言 。 使用 C語(yǔ)言開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件通常不會(huì)帶來系統(tǒng)性能上的損失 。 OS的提供商通常把 OS分成兩層 ，上層與硬件無關(guān) ， 下層與硬件有關(guān) 。 開放式 CDE主要有 GCC， 支持多種交叉平臺(tái)的編譯器 ， 由 GNU負(fù)責(zé)維護(hù) ， 遵守 GPL（ Genernal Public License） 規(guī)定 。如 ARM的 Linux操作系統(tǒng) GCC交叉開發(fā)環(huán)境中 ， armlinuxgcc是編譯器 ，armlinuxld是連接器 。 （ 4） 聯(lián)機(jī)調(diào)試 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 3． 3． 4 代碼優(yōu)化 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的目標(biāo)不僅要 實(shí)現(xiàn) 預(yù)定的功能，特別重要的是利用 最優(yōu)的代碼 完成需要的功能。應(yīng)使用條件編譯程序設(shè)計(jì)方法，將調(diào)試狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)予以區(qū)分。 （ 6）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技巧來減少計(jì)算量 。另外，其測(cè)試計(jì)劃也與眾不同。 測(cè)試不能證明程序的“正確”，而只能找到錯(cuò)誤 ，記住這一點(diǎn)非常重要！要知道程序中還有多少錯(cuò)誤的惟一方法就是用經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和量化的測(cè)試計(jì)劃來進(jìn)行測(cè)試。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 4． 1． 2 減少風(fēng)險(xiǎn) 測(cè)試是為自己、公司及客戶最小化風(fēng)險(xiǎn)，測(cè)試的目標(biāo)是證明系統(tǒng)與軟件正如設(shè)計(jì)所要求的那樣正常工作。調(diào)試是測(cè)試的一種。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 4． 3 測(cè)試內(nèi)容 2． 4． 3． 1 嵌入式軟件與一般應(yīng)用軟件測(cè)試的區(qū)別 ?嵌入式軟件必須在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行； ?嵌入式軟件一般不會(huì)頻繁地由用戶進(jìn)行升級(jí)； ?嵌入式軟件有時(shí)使用在關(guān)鍵性的產(chǎn)品之中； ?嵌入式軟件必須與嵌入式硬件一起對(duì)產(chǎn)品故障負(fù)責(zé)； ?真實(shí)世界事件一般是異步而且不可預(yù)測(cè)的，這就使模擬測(cè)試既困難又不可靠； ?如果軟件出錯(cuò)，可能會(huì)出現(xiàn)法律問題。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 4． 4 測(cè)試方法 理想狀態(tài)下，需要測(cè)試程序中的每一種可能行為，這意味著至少測(cè)試一次所有輸入組合或所有可能的判定路徑，但這是不切實(shí)際的，也是不可能的。 測(cè)試應(yīng)當(dāng)觸發(fā)失敗模式或異常模式 。 黑盒測(cè)試用例可以在系統(tǒng)需求分析工作完成以后馬上開發(fā) ， 并與其它系統(tǒng)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行 。 ?判定或分支覆蓋 。 灰盒測(cè)試對(duì)于需要將新功能集成到較穩(wěn)定的老代碼庫(kù)中時(shí)非常有用 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 4． 5． 2 性能測(cè)試與覆蓋測(cè)試作用互補(bǔ) 兩者并非完全無關(guān) 。 提示：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)包括需求分析 、 設(shè)計(jì) 、 實(shí)現(xiàn) 、測(cè)試等方面 。 片上資源的明顯優(yōu)點(diǎn)在于它們不會(huì)受到片上 CACHE的欺騙 ， 也不會(huì)延長(zhǎng)代碼執(zhí)行時(shí)間 。 通常測(cè)試函數(shù)執(zhí)行時(shí)間的最小值 、 最大值和平均值 。 將灰盒測(cè)試與錯(cuò)誤猜測(cè)結(jié)合起來時(shí) ， 就會(huì)成為非常有效的測(cè)試方法 。包括： ?語(yǔ)句測(cè)試。 ?性能測(cè)試 。 輸入表示特定輸入范圍邊界的值 (最大值 、 最小值 、 0/1/+1等 ） 以及使輸出產(chǎn)生輸出范圍邊界的值 。兩種測(cè)試方法都是必不可少的，功能測(cè)試是第一位的。只測(cè)試一遍是不夠的。見圖。如時(shí)序問題，硬件反應(yīng)問題等。 軟件測(cè)試 是嵌入式系統(tǒng)測(cè)試的另一重要方面，其重要性體現(xiàn)在： ?通過測(cè)試找到錯(cuò)誤（軟件測(cè)試是唯一的方法）； ?降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)； ?節(jié)約開發(fā)與維護(hù)成本； ?提高性能。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 4 測(cè)試階段 嵌入式系統(tǒng)軟件的測(cè)試與應(yīng)用軟件的測(cè)試有許多 共同之處 ，也有許多重要 差別 。如果無法避免，應(yīng)轉(zhuǎn)換成定點(diǎn)操作或使用具有浮點(diǎn)處理功能的 CPU，盡量不要進(jìn)行浮點(diǎn)仿真（代碼容量大，速度慢）。 （ 2）去除調(diào)試代碼 。 2． 3． 2． 3 在目標(biāo)系統(tǒng)上驗(yàn)證軟件 當(dāng)軟件在主機(jī)系統(tǒng)上測(cè)試過，就可以移植到目標(biāo)電路板，完成對(duì)功能和性能的完整測(cè)試。 Bootloader指定 image文件下載的位置 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 （ 2） 交叉編譯和連接 。 目標(biāo)機(jī)由于資源限制 ， 不可能既是開發(fā)環(huán)境 ， 又是運(yùn)行環(huán)境 ， 也不必要 。 如果需要 EOS， 則還需要提供 OS開發(fā)工具 。 幾乎所有的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具都支持混合編程方式 。 大部分的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)使用 C語(yǔ)言 、 匯編語(yǔ)言和 C++語(yǔ)言 ， 另外目前有可能選擇 JAVA語(yǔ)言 。 如果沒有 ， 必須自己開發(fā)或購(gòu)買 ， 并集成進(jìn)去 。 提供功能強(qiáng)大的調(diào)試手段是必要的 。 （ 3） OS的移植難度 。 如果軟件必須盡早在硬件上進(jìn)行開發(fā) ， 應(yīng)購(gòu)買成品的硬件 。 考慮： （ 1） 產(chǎn)品的需求量 。 高速處理器的在線仿真器非常昂貴 ， 應(yīng)盡量選擇具有內(nèi)置硬件調(diào)試功能的處理器 ， 如 JTAG、BDM調(diào)試方式等 。 盡量選擇單芯片方案 ， 所需要的 I/O功能已經(jīng)集成在嵌入式處理器上 ， 而不要外接 ， 降低系統(tǒng)成本 ， 提高可靠性 。 注意：處理器的性能指標(biāo)需要滿足系統(tǒng)的需要 ， 并且考慮一定的余量；不要選得太高 ， 成本高 ， 開發(fā)難 ， 配套外圍電路的成本也高 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 3． 1． 1 選擇處理器 無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和特殊規(guī)定 。 這些開發(fā)工具也安裝在用于開發(fā)的桌面系統(tǒng)上 ， 生成的代碼可以在以后移植到嵌入式系統(tǒng)上 。 因此 ， 軟硬件合成應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)化處理 。 2． 2． 1． 8 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化 設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng) ， 需要軟 、 硬件知識(shí) ， 如果軟 、 硬件設(shè)計(jì)者不能充分交流， 往往不能達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化 。 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用千差萬別 ， 不同的系統(tǒng)出錯(cuò)處理方案不同 。 充分考慮嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)空間有限的問題 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 2． 1． 6 軟件設(shè)計(jì) （ 1） 設(shè)計(jì)軟件子系統(tǒng) 與硬件設(shè)計(jì)的思路和方法基本一致 ， 一般采用 TopDown方法 。 對(duì)內(nèi)存映像 I/O， 說明 I/O操作的讀寫序列、 地址分配 。 ?充分考慮設(shè)計(jì)復(fù)用 。 考慮： ?劃分部件 、 模塊 ， 畫出硬件框圖 。 ?軟硬件同時(shí)設(shè)計(jì) 。 微控制器一般指單片機(jī) （ 805 68XX系列等 ， 包含 CPU、 MEM、 I/O） ，適合小型應(yīng)用 ， 其它情況應(yīng)使用微處理器 ， 如果涉及信號(hào)處理 （ 音 、 視頻 ） ，則需選擇 DSP。 解決辦法是：在硬件評(píng)估板上開發(fā)軟件 ， 評(píng)估板和目標(biāo)系統(tǒng)基本一致；或先在開發(fā)主機(jī)上開發(fā)與硬件無關(guān)的代碼 ， 與硬件有關(guān)的代碼待硬件完成之后進(jìn)行開發(fā) 。需求分析建立系統(tǒng)的 功能模型 ，概要設(shè)計(jì)建立系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)模型 。 關(guān)鍵決定之一 。 特別注意系統(tǒng)應(yīng)用的時(shí)效性 （ timetomarket） 。 產(chǎn)品最終的成本或銷售價(jià)格 。 —— 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)： （ 1）設(shè)計(jì)方法不完善，無固定模式； （ 2）嵌入式系統(tǒng)涵蓋了硬件、軟件的綜合內(nèi)容，也包括其它如機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等。 與客戶交流 ， 了解客戶意圖 ， 明確客戶需求 ， 包括產(chǎn)品的功能 、 性能 、 價(jià)格 、 開發(fā)時(shí)間等 。 最終產(chǎn)品的物理特性 。 從以下因素考慮： ? 處理器 。 商用編譯器 （ IDE， 代碼優(yōu)化 、 效率高 、 價(jià)格貴 ） 還是免費(fèi)編譯器 （ GNU系列 —— GCC編譯器 +GDB調(diào)試器 ， 無 IDE， 效率低 ， 免費(fèi) ） ？ ? 第三方硬件 。 ? 性能分析 主要是通過建立原型系統(tǒng)做仿真分析，確定是否滿足系統(tǒng)的性能需求。 ?審查約束條件 ：根據(jù)約束條件可能決定方案選擇和系統(tǒng)建立 。 考慮： （ 1） 算法不確定 ， 隨機(jī)可改變 ， 應(yīng)采用軟件實(shí)現(xiàn)； （ 2） 硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)采用硬件實(shí)現(xiàn)； （ 3） 硬件實(shí)現(xiàn)成本高 、 耗電量大 、 尺寸重量增加； （ 4） 軟件實(shí)現(xiàn)影響速度 ， 提高存儲(chǔ)容量 ， 增加處理器負(fù)擔(dān)； （ 5） 有些系統(tǒng)可考慮先軟后硬 ， 或先硬后軟 。 ?先設(shè)計(jì)軟件 。 如 CPU、 MEM、 UART、 以太網(wǎng)部件 、 FPGA、CAN芯片等 。 考慮 : ?I/O端口 。 ?存儲(chǔ)器空間分配 。 ?層次性 。 ?建立頭文件 。 WatchDog是一種報(bào)警時(shí)鐘 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 概括地說 ， 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架包括系統(tǒng)定義 、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分割 、 軟硬件合成 、