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技術(shù)專題
嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)
嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是由軟件和硬件兩部分組成，其中軟硬件要達(dá)到不同的功能，同時(shí)還要必須達(dá)到嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的要求。所以要求設(shè)計(jì)者必須熟悉并能自如的運(yùn)用這些領(lǐng)域的各種技術(shù)，才能使開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品達(dá)到最完美。
雖然嵌入式開(kāi)發(fā)應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案隨不同的領(lǐng)域不同的應(yīng)用，但是嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的分析與設(shè)計(jì)方法也是遵循軟件工程的一般原則，許多成熟的設(shè)計(jì)方法和分析理念都是可以在嵌入式領(lǐng)域得到直接的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)也是包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、出產(chǎn)品、測(cè)試等幾個(gè)基本階段，并且每個(gè)階段都有著自己的特征與重點(diǎn)。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
與通常的系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：
1、軟、硬件協(xié)同并行開(kāi)發(fā)
2、微處理器的類型多種多樣
3、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)具有多樣性
4、與通用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相比，可利用系統(tǒng)資源很少
5、應(yīng)用支持少
6、要求特殊的開(kāi)發(fā)工具
7、軟、硬件必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
8、調(diào)試
嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)有以下幾個(gè)方面。
（1）硬件選型：嵌入式開(kāi)發(fā)工程師不僅要選擇使用何種處理器，而且可以選擇存儲(chǔ)器的數(shù)量、所使用的外設(shè)等，因?yàn)樵O(shè)計(jì)不僅要滿足性能的需求，還要受到制造費(fèi)用的約束，硬件的選擇十分重要
（2）如何滿足時(shí)限：使用提高處理器速度的方法使程序運(yùn)行速度加快來(lái)解決時(shí)間約束的方法是不可取的，因?yàn)檫@樣會(huì)使系統(tǒng)的價(jià)格上升。同時(shí)，提高了處理器的時(shí)鐘頻率，有時(shí)并不能提高執(zhí)行速度，因?yàn)槌绦虻乃俣扔锌赡苁艽鎯?chǔ)系統(tǒng)的限制。
（3）如何減少系統(tǒng)的功耗：對(duì)采用電池供電的系統(tǒng)，功耗是一個(gè)十分敏感的問(wèn)題。對(duì)于非電池供電的系統(tǒng)，高功率意味著高散熱。降低系統(tǒng)功耗的一種方法是降低它的運(yùn)算速度，但是單純地降低運(yùn)算速度顯然會(huì)導(dǎo)致性能不能滿足，因此，必須認(rèn)真設(shè)計(jì)在降低功耗的同時(shí)滿足性能的約束。
（4）如何保證系統(tǒng)的可升級(jí)性：系統(tǒng)的硬件平臺(tái)可能使用幾代，或者使用同一代的不同級(jí)別的產(chǎn)品，這些僅需要一些簡(jiǎn)單的改變，設(shè)計(jì)者必須通過(guò)改變軟件來(lái)改變系統(tǒng)的特性，設(shè)計(jì)一種機(jī)器使它能夠提供現(xiàn)在仍未開(kāi)發(fā)的軟件的性能。
（5）如何保證系統(tǒng)的可靠性：可靠性是產(chǎn)品銷售時(shí)一項(xiàng)重要的指標(biāo)，產(chǎn)品能夠很好地工作是消費(fèi)者的合理要求，可靠性在一些系統(tǒng)中尤為重要，如安全控制系統(tǒng)。
（6）測(cè)試的復(fù)雜性：測(cè)試一個(gè)嵌入式系統(tǒng)比僅僅輸入一些數(shù)據(jù)困難得多，所以不得不運(yùn)行整臺(tái)機(jī)器以產(chǎn)生正確的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間是十分重要的，即不能離開(kāi)嵌入式系統(tǒng)工作的整個(gè)環(huán)境來(lái)測(cè)試嵌入式系統(tǒng)。
（7）可視性和可控制性有限：嵌入式系統(tǒng)通常沒(méi)有顯示設(shè)備和鍵盤，這將導(dǎo)致開(kāi)發(fā)者很難了解系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生了什么，也不能響應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作，有時(shí)候不得不通過(guò)觀察微處理器的信號(hào)來(lái)了解。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，一般無(wú)法為了觀察而讓系統(tǒng)停機(jī)。
嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
一個(gè)良好的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是十分重要的，這是因?yàn)椋?/span>
（1）良好的設(shè)計(jì)方法可以使設(shè)計(jì)者清楚地了解他們所做工作的進(jìn)度，這樣可以確保不遺漏其中的任何一項(xiàng)工作。
（2）允許使用計(jì)算機(jī)輔助工具幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)行工作，將整個(gè)過(guò)程分成幾個(gè)可控的步驟進(jìn)行。
（3）良好的設(shè)計(jì)方法方便設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的成員之間相互交流，通過(guò)定義全面的設(shè)計(jì)過(guò)程，使團(tuán)隊(duì)里的每個(gè)成員可以很好地理解他們所要做的工作及完成分配給他們的任務(wù)時(shí)所達(dá)到的目標(biāo)。