怎樣從零開始開發(fā)一款嵌入式產(chǎn)品(編輯修改稿)
2025-07-19 07:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 需要占用更多的內(nèi)存空間和大量的處理器時鐘周期。如果開發(fā)語言選擇不當(dāng)，其后果可能是把一個簡單、低成本的單片機(jī)系統(tǒng)變?yōu)橐粋€需要使用配置若干兆字節(jié)RAM空間的64位嵌入式處理器系統(tǒng)。中斷的主要用途是向中央處理器通報當(dāng)前發(fā)生的某類特殊事件，這類事件包括諸如定時器超時事件、硬件引發(fā)的事件等。需要強(qiáng)調(diào)的是，多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計師經(jīng)常過多地使用中斷功能，實際上，中斷的主要作用只是中斷現(xiàn)行程序的執(zhí)行，中斷最適用于必須要求中央處理器立即提供服務(wù)的事件。在需要設(shè)計和使用中斷的情況下，一定要首先確認(rèn)實際需要的中斷數(shù)量，然后必須考慮到系統(tǒng)內(nèi)部占用的中斷資源，如果需要使用的中斷資源超出了處理器可以接收的中斷數(shù)量，我們就應(yīng)借助于某些特殊手段來減少所需中斷信號的數(shù)量。實時處理是一個涉及范圍很廣的題目，其主要內(nèi)容與系統(tǒng)的處理速度有密切聯(lián)系，實時事件是嵌入式微處理器需要關(guān)注的主要任務(wù)。例如：處理器跟串口進(jìn)行通信時，通常通過上層軟件（為了保證實時性，進(jìn)行任務(wù)切換的時間足夠短），然后再占用處理器去執(zhí)行從串口拿數(shù)據(jù)的任務(wù)，并且要保證處理器的速率比串口速率快，那么處理器可以以最快的速度反應(yīng)并處理串口的相關(guān)的任務(wù)，這樣就可以達(dá)到最大的實時性；另一方面，如果處理器本身就內(nèi)置了串口控制器、或DMA、或LCD的控制器等，那么它就可以保證直接使用這些處理器內(nèi)置的接口去控制串口、液晶屏等對象，以達(dá)到最大的實時性能。選擇一款新的處理器，很可能就要使用一個新的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境，包括軟件的編譯環(huán)境等；對于開發(fā)日程安排比較緊張的項目來說，開發(fā)人員往往無法抽出專門的時間來研究，熟悉新的開發(fā)工具，從而也無法全面掌握開發(fā)工具的使用技巧。并且，有的開發(fā)工具價格也比較昂貴，而且很可能只能從制造商那里購買，還有仿真工具也是需要付費的，這些對我們在選擇一款處理器的時候，是都應(yīng)該考慮進(jìn)去的成本因素。主要考慮幾個細(xì)節(jié)問題：1）處理器速度與處理器時鐘之間的關(guān)系例：單片機(jī)8031為例，由該處理器可以適應(yīng)12MHz頻率的輸入時鐘，因此就可以認(rèn)為它是一個速度為12MHz的處理器了嗎？不是，實際上，由于該處理器內(nèi)部邏輯電路執(zhí)行每條指令需要多種不同頻率的時鐘脈沖，因此該處理器內(nèi)部時鐘電路要對輸入的12MHz時鐘12分頻處理；最終為處理器提供的只是1MHz主頻。有的時候，80MHz主頻的處理器（80MHz輸入時鐘，80MHz執(zhí)行速度）要比200MHz主頻的處理器（200MHz輸入時鐘，50MHz執(zhí)行速度）執(zhí)行速度要快得多。2）處理器指令系統(tǒng)如果不需要執(zhí)行復(fù)雜數(shù)學(xué)運算的應(yīng)用，那么RISC指令集的處理器要快；如果執(zhí)行比較復(fù)雜的操作，則CISC指令集的處理器速度要更快。3）芯片結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)在有的芯片是將多個不同功能的核封裝到一個芯片IC中，定制某種特定的功能，比如DSP，其中包括用于實現(xiàn)數(shù)字解碼、乘法運算的硬件乘法器和移相器等；然而，這類處理器也由其自身局限，往往在執(zhí)行某些普通操作之前必須要使用額外的指令來把RAM中的數(shù)據(jù)放入內(nèi)部寄存器，相比之下，一般處理器只允許對RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接訪問。（ROM）的選擇多數(shù)工程項目在其開發(fā)階段一般使用可擦寫可編程只讀存儲器（EPROM）或快速存儲器（Flash Memory）；這類可擦寫可重復(fù)寫入存儲器的主要優(yōu)點是可多次使用。一旦產(chǎn)品研制完畢，就可以用一次寫入設(shè)備（OTP）來取代EPROM存儲器，一次性寫入器件的外觀與封裝幾乎與EPROM完全一樣，惟一不同之處就是其表面沒有擦出窗口，并且價格要比EPROM低很多。但是，另外一種情況，如果該產(chǎn)品今后需要升級固件，或在線編程，那么我們還是應(yīng)該選擇可擦寫可編程的存儲器。還有一種是非易失的存儲器，例如制造一臺電視機(jī)，就有可能需要該設(shè)備具有記憶上次觀看最后一個頻道的功能，即使在切斷電源后，該頻道信息也不會丟失。總結(jié)：所以，根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇不同的存儲器也是一門很講究的學(xué)問。在某些設(shè)計中方案中，電源根本不存在問題，對電源唯一的要求就是可以為電路正常供電；實際上，選擇電源主要要考慮三個方面的問題：1）要注意設(shè)計方案中是否對電源的供電方式有所限制，例如,是否像大多數(shù)家用電器那樣需要使用屋內(nèi)墻上的電源插座供電，或是是使用USB接口供電2）看系統(tǒng)是否需要使用電池供電方式，如果這樣，我們就要考慮選擇那種對驅(qū)動電流要求不高的處理器，然后再為其選擇合適的電池。3）休眠電流：許多微處理器都支持低功率運行模式，在這種模式下，系統(tǒng)的CPU處理器將處于休眠狀態(tài)，同時所有外部設(shè)備的電源供電都被暫時切斷，以便減少系統(tǒng)的電能消耗；某些微處理器在這種方式下需要的維持電流極小，但也有一些微處理器在這種方式下并不能節(jié)省多少功率；不管怎樣，我們都要對系統(tǒng)在節(jié)點模式下的工作時間有一個估測，以便對具體情況選擇使用的電池。總之，無論哪種情況，我們都要對系統(tǒng)
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