【正文】 加快開發(fā)進度 ， 確保系統(tǒng)性能 。 ?硬件 （ 處理器和相關硬件 ） 選擇 ？ 處理器主要有微控制器 、 微處理器和 DSP。 處理器選定后 ， 需選擇外圍接口 ， 如串 /并口 、 以太網(wǎng) 、 音頻I/O、 視頻 I/O、 USB、 CAN、 DMA等 。 考慮： （ 1） 算法不確定 ， 隨機可改變 ， 應采用軟件實現(xiàn)； （ 2） 硬實時系統(tǒng)應采用硬件實現(xiàn)； （ 3） 硬件實現(xiàn)成本高 、 耗電量大 、 尺寸重量增加； （ 4） 軟件實現(xiàn)影響速度 ， 提高存儲容量 ， 增加處理器負擔； （ 5） 有些系統(tǒng)可考慮先軟后硬 ， 或先硬后軟 。 ?先設計硬件 。 硬件平臺如評估板可能有設計和應用經(jīng)驗 ， 容易得到 。 系統(tǒng)較大或較復雜 （ 硬件 ） ， 應考慮軟硬件同時設計， 以加快系統(tǒng)的設計進程 。 ?先設計軟件 。 如算法設計 、 軟件架構 、 抽象接口等 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 2． 1． 5 硬件設計 （ 1） 設計硬件子系統(tǒng) 一般采用 TopDown方法 。 一個框圖表示一個單獨的電路板或其一部分 、 外設等 。 如 CPU、 MEM、 UART、 以太網(wǎng)部件 、 FPGA、CAN芯片等 。 考慮各部件 、 模塊的布局 、 走線 、 連接 、 尺寸等 。 不能確定的 ， 往后放一放 ， 待系統(tǒng)方案設計成熟后容易選擇和確認 。 利用以前的設計成果 ， 盡量避免重復設計 ， 同時也為后續(xù)設計提供復用可能 。 考慮 : ?I/O端口 。 ?硬件寄存器 。 ?共享內存或內存映像 I/O的地址 。 ?硬件中斷 。 ?存儲器空間分配 。 ?處理器的運行速度 。 ?硬件設計應提供盡量多的信息給軟件開發(fā)者 ， 便于進行軟件設計 。 考慮： ?概要 （ 架構 ） 設計 ， 劃分子系統(tǒng) 、 模塊 ， 注意與硬件子系統(tǒng) 、 模塊的關系 。 ?層次性 。 ?實時性 。 ?代碼密度和數(shù)據(jù)結構 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 （ 2）定義軟件接口 ?定義數(shù)據(jù)結構 （類、結構、數(shù)組、鏈表、文件等）。 ?建立頭文件 。 （ 3）系統(tǒng)啟動和關閉過程 ?系統(tǒng)啟動事件序列 ，包括依賴關系（初始化、順序、外部條件、提示、建立連接等）； ?系統(tǒng)關閉事件序列 ，包括清理動作（提示、外部條件、保存信息、斷開連接等）。 在設計階段建立出錯處理策略 ， 在實現(xiàn)階段盡早建立出錯處理程序是一個必須考慮的問題 ， 尤其是要求連續(xù)運行的系統(tǒng) ?？紤]： ?系統(tǒng)具備良好的人機界面嗎 ？ 能否對操作人員聲光報警 ？ 或者記錄系統(tǒng)運行日志供事后分析 ？ ?系統(tǒng)能同其它設備通信嗎 ？ 能通過其它設備報告錯誤嗎 ？ ?系統(tǒng)有冗余切換功能嗎 ？ 冷備份還是熱備份 ？ ?系統(tǒng)關閉或崩潰的后果如何 ？ 能否接受 ？ 如果不可接受 ， 必須能夠通過軟硬件觸發(fā)系統(tǒng)自動重啟 。 WatchDog是一種報警時鐘 。 如果系統(tǒng)因某種問題 ， 軟件不能正常運行時 ， 就可能不去 “ 喂狗 ” ， 此時 “ 狗 ” 就叫了 ， 自動重新啟動整個系統(tǒng) 。 ?小項目采用自查 、 互查的方法； ?中等項目采用項目組審查； ?大型項目應召開審查會進行設計審查 。 目前 ， 嵌入式系統(tǒng)設計工具不支持設計任務的分離 ， 從而使問題更加復雜化 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 概括地說 ， 嵌入式系統(tǒng)的設計框架包括系統(tǒng)定義 、 系統(tǒng)設計分割 、 軟硬件合成 、 軟硬件估計 、 設計確認等階段 。 ?系統(tǒng)設計分割 ：提供多個設計方案 ， 并進行分析評估 ， 從而選擇一個最能滿足系統(tǒng)技術指標要求的最優(yōu)方案 。 硬件一旦確認 ， 不易出錯 ， 而軟件實現(xiàn)起來非常復雜 ， 易出問題 。 ?軟硬件估計 ：對執(zhí)行時間和開銷進行估計 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 3 實現(xiàn)階段 2． 3． 1 選擇開發(fā)平臺 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺包括四部分： 硬件平臺 、 操作系統(tǒng) 、 編程語言 和 開發(fā)工具 。 開發(fā)工具包括 交叉編譯器 、 連接定位器 、 加載程序 和 調試器 等 。 嵌入式操作系統(tǒng)廠商也提供必要的開發(fā)工具 ， 如基于 EOS的 API、 調試器等 。 除此之外 ， 可能還需要如下工具： 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 ※ 編程器 ：用于對 Flash、 EPROM等編程 。 ※ ROM仿真器 ：用于方便程序的調試 ， 非必須 。 ※ 指令集模擬器 ：一個軟件 ， 模擬目標系統(tǒng)的處理器和存儲器 ，如 ARMulator。 ※ 測試儀器 ：示波器 、 邏輯分析儀 、 萬用表等用于調試硬件 。 對于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)者來說 ， 往往更愿意選擇自己熟悉的處理器 ， 節(jié)省時間 ， 降低風險 。 理想的方案是根據(jù)用戶的需求和項目的要求選擇處理器 。 原則是應當讓處理器的能力同項目的技術指標匹配 ， 參考需求分析和系統(tǒng)設計文檔資料 。 如 32位的處理器有 ARM系列 、 MIPS系列 、 PowerPC系列等 。 夠用即可 。 開發(fā)人員應權衡處理器成本和開發(fā)成本 。 嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量可能很大 ， 錯誤的選擇可能會帶來無法估量的損失 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 （ 3） I/O功能 。 目前 ， 大量外設可被集成到處理器上 ， 如 UART、 以太網(wǎng)控制器 、 LCD控制器等 ， 但并非所有I/O都被集成 ， 不同型號有不同的定位 ， 過多集成無用的部件 ， 增加系統(tǒng)成本 。 （ 4） 軟件支持工具 。 一種新的處理器并非所有的 EOS都支持 ， 還要考慮開發(fā)語言和交叉編譯器的支持 。 內置調試器 /在線仿真器的選擇問題 。 現(xiàn)在大多數(shù)嵌入式處理器具備了集成的調試方式 ， 價格增加不多 。 考慮制造商的供貨能力 、 技術支持和開發(fā)水平 ，盡量選擇大的處理器供應商 ， 或者某一方面的專業(yè)處理器供應商 ， 有成功案例的方案 ， 避免錯誤的決策 。 ARM內核的處理器的用途不斷在擴展 。 包括單 IC、 單元電路板 、 磁盤驅動器 ， 甚至整個自成體系的系統(tǒng) ， 主要根據(jù)預算進行 。 量越大 ， 越值得自己設計和制備硬件 ， 降低成本 。如常用的 PC/104模塊 、 配套的 I/O板卡和模塊等 。 如果需要盡快發(fā)售產(chǎn)品 ， 從而獲得競爭力 ， 盡可能購買硬件 ， 自制的越少越好 。 （ 3） 軟件對硬件的依賴程度 。 大多數(shù)嵌入式處理器的制造商提供評估板供用戶使用 ， 功能很全面 ， 可以在評估板上進行軟件開發(fā) ， 硬件設計者只需參考評估板進行定制設計即可 。 考慮： （ 1） OS的功能 。 （ 2） 配套開發(fā)工具 。 如果OS使用廣泛并有第三方工具可用 ， 則多些選擇余地 。 包括應用開發(fā)和板級支持包 （ BSP） 的開發(fā) 。 通常差別不大 ， 廠商一般會提供一些移植的模板和范例供用戶參考 ， 不同 OS的移植難度不同 。 有些 OS允許用戶打開特殊的調試層 ，深入 OS內部去跟蹤調用一些有助于解決應用程序問題的功能；有的 OS提供源碼 。 注意： 提供源代碼的 OS并不一定更方便用戶的使用 ， 因為用戶開發(fā)的重點在于應用 ， 而不是 OS本身 。 （ 5） OS的內存需求 。 （ 6） OS的熟悉程度 。 如果不熟悉 ， 需要增加額外的時間學習并掌握 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 （ 7） OS是否包括所有需要的組件 。 包括網(wǎng)絡支持 （ TCP/IP協(xié)議支持等 ） 、 文件系統(tǒng) 、 快速文件系統(tǒng) 、 計算機板卡支持 、 CDROM支持 、 浮點仿真運算 、 人機界面以及串行 I/O（ RS232C、 USB、 1394） 支持等 。 針對某一種嵌入式處理器的 OS，一般會提供處理器上的設備驅動程序 。 （ 9） OS是否有可伸縮性 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 2． 3． 1． 4 選擇編程語言 選擇編程語言比較簡單 。 考慮： （ 1） 選擇開發(fā)人員最熟悉的語言 。 C/C++是最廣泛使用的開發(fā)系統(tǒng)軟件和應用軟件的語言 ， 如果需要開發(fā)可移植性好的程序 ， 或二次開發(fā) ， 也可使用JAVA語言 。 越高級的語言 ， 其編譯器和運行庫附加的開銷越大 ， 應用程序也越大 、 越慢 。 第 2講 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程 目前開發(fā)嵌入式系統(tǒng)普遍選擇 C語言 和 匯編語言 混合編程 的方式 。 因此 ， 用戶在開發(fā)項目時 ，大多數(shù)程序使用 C語言開發(fā) ， 時間關鍵部分和訪問硬件部分可以使用匯編語言開發(fā) 。 如果 EOS提供了 JVM， 也可以使用 Java語言 來編寫應用程序 ， 但要考慮性能問題 ，