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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jiǎn)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(chǎng)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(yǔ)言 161。 嵌入式操作系統(tǒng) 161。 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境? 實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng) ICE? 高 級(jí)語(yǔ) 言 編譯 器? 源程序模 擬 器 嵌入式熱點(diǎn)領(lǐng)域161。 日益增長(zhǎng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法實(shí)例從整體來(lái)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(guò)特殊處理過(guò)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(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)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(zhǎng)、費(fèi)用開(kāi)支大，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證；這是因?yàn)樵诜磸?fù)修改過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(kāi)發(fā)的模塊，設(shè)計(jì)者是無(wú)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(guò)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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