Linux高手进阶嵌入式系统设计开发过程

嵌入式系统设计的过程

按照常规的工程设计方法, 嵌入式系统的设计可以分成 3 个阶段: 分析, 设计和实现。分析阶段是确定要解决的问题及需要完成的目标, 也常常被称为需求阶段; 设计阶段主要是解决如何在给定的约束条件下完成用户的要求; 实现阶段主要是解决如何在所选择的硬件和软件基础上进行整个软、硬件系统的协调实现。在分析阶段结束后, 开发者通常面临的一个棘手的问题就是硬件平台和软件平台的选择, 因为它的好坏直接影响着实现阶段任务的完成。

通常, 硬件和软件的选择包括处理器、硬件部件、操作系统、编程语言、软件开发工具、硬件调试工具、软件组件等。在上述选择中, 处理器往往是最重要的, 操作系统和编程语言也是非常关键的。处理器的选择常常会限制操作系统的选择,操作系统的选择又会限制开发工具的选择。

硬件平台的选择

处理器的选择

嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。据不完全统计, 目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过 1000 多种, 流行体系有 30 几个系列。但与全球 PC 市场不同的是。没有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统, 仅以 32 位的CPU 而言, 就有 100 种以上嵌入式微处理器。由于嵌入式系统设计的差异性很大, 因此选择是多样化的。ARM 是近年来在嵌入式系统有影响力的微处理器架构,arm的设计非常适用于小型的嵌入式设备。

设计者在选择处理器时要考虑的主要因素有：

① 处理性能。一个处理器的性能取决于多个方面的因素，如时钟频率，内部寄存器的大小，指令是否对等处理所有的寄存器等。对于许多需用处理器的嵌入式系统设计来说，目标不是在于挑选速度最快的处理器，而是在于选取能够完成作业的处理器和I/O子系统。如果是面向高性能的应用设计，那么建议考虑某些新的处理器，其价格相对低廉，如IBM和Motorola Power PC。

② 技术指标。当前，许多嵌入式处理器都集成了外围设备的功能，减少了芯片的数量，降低了整个系统的开发费用。开发人员首先考虑的是，系统所要求的一些硬件能否无需过多的胶合逻辑(GL，Glue Logic)就可以连接到处理器上。其次是考虑该处理器的一些支持芯片，如DMA控制器，内存管理器，中断控制器，串行设备、时钟等的配套。

③ 功耗。嵌入式微处理器最大并且增长最快的市场是手持设备、电子记事本、PDA、手机、GPS导航器、智能家电等消费类电子产品。这些产品中选购的微处理器，典型的特点是要求高性能、低功耗。许多CPU生产厂家已经进入了这个领域。今天，用户可以买到一颗嵌入式的微处理器，其速度像笔记本中的Pentium一样快；而它仅使用普通电池供电即可，并且价格很便宜。如果用于工业控制，则对这方面的考虑较弱。

④ 软件支持工具。仅有一个处理器，没有较好的软件开发工具的支持也是不行的，因此选择合适的软件开发工具对系统的实现会起到很好的作用。

⑤ 是否内置调试工具。处理器如果内置调试工具可以大大缩小调试周期，降低调试的难度。

⑥ 供应商是否提供评估板。许多处理器供应商可以提供评估板来验证理论是否正确，决策是否得当。

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