【文章內(nèi)容簡介】 M空間。 在多數(shù)情況下，我們可以試著在ROM中寫入一部分程序代碼，以便觀察代碼占用空間的情況，對于帶有內(nèi)部ROM的微處理器系統(tǒng)來說，系統(tǒng)程序都只能占用有限的程序存儲器空間。 ：ROM與RAM使用情況相類似，程序代碼長度與所選用的開發(fā)語言有關(guān)。舉例來說，使用匯編語言編制的程序要比使用C語言編制的程序占用少得多的空間。 對于追求低成本的小型系統(tǒng)來說，一般不提倡使用高級程序設(shè)計(jì)語言；這是因?yàn)殡m然高級語言在使用、調(diào)試以及維護(hù)方面來的比較容易，但同時這類語言需要占用更多的內(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(jì)師經(jīng)常過多地使用中斷功能，實(shí)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(jì)和使用中斷的情況下，一定要首先確認(rèn)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)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(fèi)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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)數(shù)字解碼、乘法運(yùn)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(xiàng)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(diǎn)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(jì)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(shí)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(jì)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(yùn)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(diǎn)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?？傊瑹o論哪種情況，我們都要對系統(tǒng)需要的供電總功率做到心中有數(shù)。 環(huán)境要求主要內(nèi)容是考慮溫度，濕度等；如果系統(tǒng)必須在溫度范圍較大的環(huán)境下運(yùn)行，諸如用于軍事設(shè)備或汽車的控制系統(tǒng)，那么處理器可選擇的范圍就要小得多； 并且由于大范圍溫度變化的設(shè)備通常比較昂貴，因此在設(shè)計(jì)過程中就不能再根據(jù)一般工業(yè)級器件的價格來制定預(yù)算。 如果我們的產(chǎn)品是mp3，在一般情況下，可以不必考慮在用戶現(xiàn)場對mp3程序進(jìn)行修改的問題，也不用為是否可以得到設(shè)備備件而著急，這是因?yàn)閙p3是一種消費(fèi)產(chǎn)品； 換句話說，如果我們的產(chǎn)品是價值幾萬塊的工業(yè)設(shè)備并且需要常年不斷地運(yùn)行，那么我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中就必須從長計(jì)議了： ，我們需要選擇一種處理器或存儲體系結(jié)構(gòu)都可以升級的器件 ，我們還要選擇較大容量的內(nèi)存 ，這一點(diǎn)的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處理器的價格 除了上面的考慮之外，使用周期成本也是在設(shè)計(jì)之初要考慮的因素?？偟膩碚f，生產(chǎn)的部件越多，則可以接受的前期開發(fā)成本也就越大。如果產(chǎn)品是mp3，我們可能會選擇一個低價微處理器，同時投入一大筆錢來開發(fā)控制mp3的軟件。 但如果我們的產(chǎn)品是價格昂貴的工業(yè)用設(shè)備，那么在產(chǎn)品的使用期內(nèi)，該設(shè)備的銷售量將只有幾百臺，毫無疑問，開發(fā)這種產(chǎn)品最重要的就是降低開發(fā)成本（降低 開發(fā)成本而不是硬件成本?。。。怀酥?，工業(yè)產(chǎn)品的成本也不像家用電器或消費(fèi)電子產(chǎn)品那么敏感。綜上所述，開發(fā)工業(yè)產(chǎn)品當(dāng)然要選擇一種便于進(jìn)行開發(fā)并 且有助于縮短開發(fā)過程的處理器。 如果該款處理器在市場上已經(jīng)用得很廣了，那么我們可以獲取更多的相關(guān)資料，觀察人家的產(chǎn)品是如何使用處理器的，也能在網(wǎng)絡(luò)上找到不少的相關(guān)的設(shè)計(jì)資料以及相關(guān)技術(shù)主題，這樣就進(jìn)一步降低了技術(shù)門檻，確保了使用該處理器做產(chǎn)品可行性，減低了風(fēng)險； 反之，如果是廠商全新推出的處理器，因?yàn)槭袌錾线€沒有可以借鑒的產(chǎn)品，我們就只能從全英文的芯片手冊開始閱讀，了解這款芯片，這樣開發(fā)周期不僅變長，而且不可預(yù)知的風(fēng)險也很大。 大多數(shù)項(xiàng)目或產(chǎn)品都有專人負(fù)責(zé)預(yù)測整個過程的開發(fā)成本，對于任何項(xiàng)目來說，其開發(fā)成本主要包括人力和材料開銷。 預(yù)測開發(fā)成本在很大程度上需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這也是為什么大型公司一般指定有經(jīng)驗(yàn)的高級工程師來完成這一任務(wù)的原因，除了人力和材料的開銷之外，總結(jié)下來，還有以下的開銷： 1）人力成本（開發(fā)人員、管理人員、銷售人員、其他行政等輔助人員）的開銷 2）材料（硬件物料和損耗，有時候需要投幾次PCB版才把產(chǎn)品穩(wěn)定下來）的開銷 3）開發(fā)系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件的開銷 4）硬件工具的開銷（例如示波器、仿真器等） 對于整個項(xiàng)目來說，上述的開銷將直接可能導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加，其中人力成本最為關(guān)鍵，尤其是在中國，呵呵（需要包括硬件和軟件兩個方面） 硬件文檔撰寫思路 1）首先是需求定義或產(chǎn)品規(guī)格： 如果這些是產(chǎn)品最終目標(biāo)的話，那么產(chǎn)品對硬件和軟件的要求就是技術(shù)方案的最終目標(biāo)；對硬件和軟件的要求是從定義用戶界面和系統(tǒng)功能開始的。 2）其次，根據(jù)需求，系統(tǒng)整體定義文檔中給出硬件接口的具體定義： 定義硬件最有效的方法是從需求開始描述，由于硬件必須支持系統(tǒng)定義的所有功能，因此硬件定義是與系統(tǒng)說明不可分割的； 例如,我們設(shè)計(jì)一個定時器（事先需求說明定時器不能與個人電腦連接，故無法使用CRT顯示時間），我們只有兩種選擇：一種是使用發(fā)光二極管（LED），另 一種是使用液晶顯示器件（LCD）；盡管LCD的顯示效果比較好，但考慮到定時器要常年位于戶外，并且早期LCD顯示器不能在低溫下工作，最終還是選擇 LED設(shè)備（這整個過程描述了我們硬件選型時的一個思路，這個是密切跟需求掛鉤的 ） 3）一旦完成了系統(tǒng)整體說明文檔，就開始進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 首先要對硬件說明的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，包括添加能讓工程師理解的設(shè)計(jì)意圖，以及軟件工程師圍繞硬件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時需要使用的硬件信息等。16