現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)新發(fā)展091021(編輯修改稿)
2025-03-19 12:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 DSP56100， DSP56200和 DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。嵌入式片上系統(tǒng) (SOC)161。 在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) 161。 整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去161。 應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔 161。 SOC可以分為通用和專用兩類。161。 通用系列包括 Infineon(Siemens)的 TriCore，Motorola的 MCore，某些 ARM系列器件， Echelon和 Motorola聯(lián)合研制的 Neuron芯片等。161。 專用 SOC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中。有代表性的產(chǎn)品是 Philips的 SmartXA嵌入式系統(tǒng)軟件的特征 161。 (1)軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ) 161。 (2)軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性 161。 (3)系統(tǒng)軟件 (OS)的高實(shí)時(shí)性是基本要求 161。 (4)多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識(shí)集成的平臺(tái)和走向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ) 嵌入式軟件主流161。 VxWorks是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中使用最廣泛、市場占有率最高的系統(tǒng)。161。 Os9是主要為高科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，提高了很好的安全和容錯(cuò)性，并且有很好的升級(jí)能力和靈活性。161。 PalmOs，是 Palm公司的操作系統(tǒng)，和微軟的 WindowsCE是 PDA操作系統(tǒng)的兩大巨頭。161。 Linux161。 WinCE161。 XPEmbedded161。 QNX嵌入式系統(tǒng)軟件 161。 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言 161。 嵌入式操作系統(tǒng) 161。 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境? 實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng) ICE? 高 級(jí)語 言 編譯 器? 源程序模 擬 器 嵌入式熱點(diǎn)領(lǐng)域161。 日益增長的功能密度161。 更高的可靠性保障161。 靈活的網(wǎng)絡(luò)連接161。 分布式應(yīng)用和移動(dòng)應(yīng)用161。 多媒體信息處理161。 更便捷的信息共享161。 適應(yīng)更加激烈的市場競爭 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法實(shí)例從整體來看，嵌入式系統(tǒng)分為兩個(gè)部分；1）與應(yīng)用相關(guān)的硬件平臺(tái)，它負(fù)責(zé)和外部環(huán)境進(jìn)行交互；2）在這個(gè)硬件平臺(tái)上運(yùn)行的功能軟件。在過去的幾年里，微電子技術(shù)的迅速發(fā)展使得硬件部件的花費(fèi)降低了很多，軟件和硬件的區(qū)分也逐漸變得模糊。然而，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的原則是在最短的時(shí)限內(nèi)和最低的花費(fèi)設(shè)計(jì)出高性能的系統(tǒng)。最重要的步驟是根據(jù)具體需求將整個(gè)系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。在通用 PC平臺(tái)上作開發(fā)，這種軟硬件的劃分是很輕松的；但是，基于嵌入式平臺(tái)，需要考慮很多的因素。例如：為了提高運(yùn)行速度和減少任務(wù)切換的花費(fèi)，必須將某些功能用硬件來實(shí)現(xiàn)。本文重點(diǎn)介紹了兩種嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型，以及對(duì)這兩種嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了分析比較。硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法首先是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的需求分析，由于嵌入式系統(tǒng)的特殊性，需要仔細(xì)考慮功能性、能耗、成本花費(fèi)等各個(gè)方面。在完成了需求分析以后，下一步要進(jìn)行的就是軟硬件部分的劃分，這一步十分重要，系統(tǒng)將要被分為軟件和硬件兩個(gè)部分：(1)硬件部分包括系統(tǒng)的硬件平臺(tái)以及某些用專用硬件 (例如 :ASIC和 Ipcores)實(shí)現(xiàn)的功能模塊； (2)軟件部分是指經(jīng)過特殊處理過的操作系統(tǒng)和建立在操作系統(tǒng)之上的一些功能模塊盡管硬件優(yōu)先的設(shè)計(jì)模型存在有一些問題，但它依然是一種很流行的方案。在一些小型和中型復(fù)雜度的系統(tǒng)中，由于硬件的復(fù)雜度不高，而且技術(shù)也比較成熟，通常都會(huì)選擇這種方法；但是在一些大型的系統(tǒng)中，這種方法就不是很適宜了，需要更先進(jìn)的設(shè)計(jì)模型。硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法的模型分析利用硬件優(yōu)先這種方法設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)一直到最后一步才能驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。因此，在系統(tǒng)開發(fā)過程中通過反復(fù)修改、反復(fù)試驗(yàn)的方法使產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)；而且設(shè)計(jì)周期長、費(fèi)用開支大，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證；這是因?yàn)樵诜磸?fù)修改過程中，常會(huì)在某些方面背離原始設(shè)計(jì)的要求。因此，為了降低設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇采用己經(jīng)成熟的模塊，而不是自己重新設(shè)計(jì)；與此同時(shí)，這種設(shè)計(jì)方法還有一個(gè)很大的缺點(diǎn)：在硬件部分可用之前是不能實(shí)施軟件模塊。由于以上問題，硬件優(yōu)先設(shè)計(jì)方法適用于在一些小型和中型復(fù)雜度的系統(tǒng)中；在這些系統(tǒng)中，硬件的復(fù)雜度不高，而且技術(shù)也相對(duì)比較成熟；因此通常都會(huì)選擇這種方法。 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)目標(biāo)要求的指導(dǎo)下，通過綜合分析系統(tǒng)軟硬件功能及現(xiàn)有資源，最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件之間的并發(fā)性，協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以使系統(tǒng)能夠工作在最佳工作狀態(tài)。它的實(shí)質(zhì)就是讓軟件和硬件體系作為一個(gè)整體并行設(shè)計(jì)、找到軟硬件的最佳結(jié)合點(diǎn)，使它們能夠以最有效的方式相互作用，互相結(jié)合，從而使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。在這個(gè)過程中，將所有的模塊組合到一起，然后驗(yàn)證這些模塊的組合是否符合系統(tǒng)的形式化說明；如果不符合，就要重新進(jìn)行軟硬件的劃分。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一是對(duì)驗(yàn)證算法的理論研究，利用這些理論算法，完全可以將軟硬件的劃分和模塊的驗(yàn)證發(fā)展為自動(dòng)化的過程?！∮捎谲浻布膭澐质腔诶碚撍惴ǖ?，這在設(shè)計(jì)中可以盡早的暴露問題，以減少損失。但是這種設(shè)計(jì)模型也有其局限性軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)模型分析 在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)模型中，由于軟硬件的劃分是基于理論算法的，這在設(shè)計(jì)中可以盡早的暴露問題，以減少損失；但是，這種設(shè)計(jì)模型也有其局限性，具體表現(xiàn)在： (1)可有的信息是否足夠。若要采用形式化的方法描述整個(gè)系統(tǒng)，并且正確的將系統(tǒng)分解為多個(gè)功能模塊的組合體；設(shè)計(jì)者需要知道整個(gè)系統(tǒng)中的功能描述；但是，有些第三方開發(fā)的模塊，設(shè)計(jì)者是無法知道其內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)的；這種情況可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)劃分過程的不準(zhǔn)確。 (2)軟硬件模塊互相替換的自由度。在這種設(shè)計(jì)模型中，將系統(tǒng)分為軟硬件模塊后，可認(rèn)為各個(gè)模塊都是能夠互相轉(zhuǎn)換的：即原先被劃分為用硬件實(shí)現(xiàn)的模塊也
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