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嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程
時(shí)間：2020-05-06 來源：原創(chuàng)
通常，在任何類型的工作中，在實(shí)現(xiàn)旨在通過該工作實(shí)現(xiàn)的目的和目標(biāo)的過程中，都需要完成幾個(gè)任務(wù)。在處理“需要完成什么類型的任務(wù)”時(shí)，以邏輯方式定義和計(jì)劃了許多輸入和輸出以及這些任務(wù)的完整內(nèi)容，這統(tǒng)稱為“過程”。為了完成軟件作為產(chǎn)品的擴(kuò)展，需要像在其他任何產(chǎn)品中一樣，通過層來完成幾種類型的任務(wù)。在以邏輯方式進(jìn)行計(jì)劃時(shí)，估計(jì)在軟件開發(fā)過程中進(jìn)行必要的活動(dòng)將共同成為所謂的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程。
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程主要包括硬件設(shè)計(jì)過程和軟件設(shè)計(jì)過程。與典型平臺(tái)上的軟件設(shè)計(jì)過程不同，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)意味著硬件和軟件的設(shè)計(jì)都相似。盡管情況并非一直如此，但對(duì)于許多設(shè)計(jì)而言，這是事實(shí)。這種并行設(shè)計(jì)過程的更深層次含義深刻地影響了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。
什么是嵌入式系統(tǒng)？
嵌入式系統(tǒng)可以定義為包括處理器，相關(guān)外圍設(shè)備和用于特定目的的軟件的系統(tǒng)。它執(zhí)行定義明確的任務(wù)，嵌入式系統(tǒng)的類別包括以下內(nèi)容。
嵌入式系統(tǒng)
獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)
實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)
聯(lián)網(wǎng)設(shè)備
移動(dòng)設(shè)備
嵌入式系統(tǒng)的要素
處理器
微處理器
微控制器
數(shù)字信號(hào)處理器
相關(guān)外圍設(shè)備
協(xié)議轉(zhuǎn)換器
通訊接口
車手
軟件
嵌入式系統(tǒng)的程序以任何語言編寫，以控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的不同步驟包括以下內(nèi)容。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期
確定要求
設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)
選擇操作系統(tǒng)
選擇處理器和外圍設(shè)備
選擇開發(fā)平臺(tái)
編寫應(yīng)用程序代碼并進(jìn)行優(yōu)化
驗(yàn)證主機(jī)系統(tǒng)上的軟件
驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng)上的軟件
確定要求
功能性和非功能性
多�；蚨喙δ芟到y(tǒng)
尺寸，成本，重量等
選擇硬件組件
專用硬件
外部接口
輸入輸出設(shè)備
設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)
嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)取決于
系統(tǒng)是否實(shí)時(shí)
是否需要嵌入操作系統(tǒng)
成本，尺寸，功耗等
選擇操作系統(tǒng)
如果我們選擇操作系統(tǒng)，
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，例如RTLinux，VX，pSOS，QNX，VRTX等。
非真實(shí)的操作系統(tǒng)，例如Windows CE，嵌入式Windows XP等。
選擇處理器
以下處理器可用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)
通常，在任何類型的工作中，在實(shí)現(xiàn)旨在通過該工作實(shí)現(xiàn)的目的和目標(biāo)的過程中，都需要完成幾個(gè)任務(wù)。在處理“需要完成什么類型的任務(wù)”時(shí)，以邏輯方式定義和計(jì)劃了許多輸入和輸出以及這些任務(wù)的完整內(nèi)容，這統(tǒng)稱為“過程”。為了完成軟件作為產(chǎn)品的擴(kuò)展，需要像在其他任何產(chǎn)品中一樣，通過層來完成幾種類型的任務(wù)。在以邏輯方式進(jìn)行計(jì)劃時(shí)，估計(jì)在軟件開發(fā)過程中進(jìn)行必要的活動(dòng)將共同成為所謂的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程。
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程主要包括硬件設(shè)計(jì)過程和軟件設(shè)計(jì)過程。與典型平臺(tái)上的軟件設(shè)計(jì)過程不同，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)意味著硬件和軟件的設(shè)計(jì)都相似。盡管情況并非一直如此，但對(duì)于許多設(shè)計(jì)而言，這是事實(shí)。這種并行設(shè)計(jì)過程的更深層次含義深刻地影響了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。
什么是嵌入式系統(tǒng)？
嵌入式系統(tǒng)可以定義為包括處理器，相關(guān)外圍設(shè)備和用于特定目的的軟件的系統(tǒng)。它執(zhí)行定義明確的任務(wù)，嵌入式系統(tǒng)的類別包括以下內(nèi)容。
嵌入式系統(tǒng)
獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)
實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)
聯(lián)網(wǎng)設(shè)備
移動(dòng)設(shè)備
嵌入式系統(tǒng)的要素
處理器
微處理器
微控制器
數(shù)字信號(hào)處理器
相關(guān)外圍設(shè)備
協(xié)議轉(zhuǎn)換器
通訊接口
車手
軟件
嵌入式系統(tǒng)的程序以任何語言編寫，以控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的不同步驟包括以下內(nèi)容。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期
確定要求
設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)
選擇操作系統(tǒng)
選擇處理器和外圍設(shè)備
選擇開發(fā)平臺(tái)
編寫應(yīng)用程序代碼并進(jìn)行優(yōu)化
驗(yàn)證主機(jī)系統(tǒng)上的軟件
驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng)上的軟件
確定要求
功能性和非功能性
多模或多功能系統(tǒng)
尺寸，成本，重量等
選擇硬件組件
專用硬件
外部接口
輸入輸出設(shè)備
設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)
嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)取決于
系統(tǒng)是否實(shí)時(shí)
是否需要嵌入操作系統(tǒng)
成本，尺寸，功耗等
選擇操作系統(tǒng)
如果我們選擇操作系統(tǒng)，
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，例如RTLinux，VX，pSOS，QNX，VRTX等。
非真實(shí)的操作系統(tǒng)，例如Windows CE，嵌入式Windows XP等。
選擇處理器
以下處理器可用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)
微處理器-8085、8086，奔騰
微控制器-PIC，MCS-51，MSP-430，AVR
數(shù)字信號(hào)處理器-dsPIC，Sharp，Blackfin，Tigersharc
選擇開發(fā)平臺(tái)
選擇開發(fā)平臺(tái)
嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)包括以下內(nèi)容
硬件平臺(tái)
編程語言
作業(yè)系統(tǒng)
開發(fā)工具
編寫應(yīng)用程序代碼并優(yōu)化
嵌入式系統(tǒng)的編碼可以通過使用以下編程語言來完成。
匯編語言
C語言
面向?qū)ο蟮恼Z言，例如C ++，Java等。
優(yōu)化代碼
驗(yàn)證主機(jī)系統(tǒng)上的軟件
將源代碼編譯并匯編到目標(biāo)文件中
使用模擬器來模擬系統(tǒng)的工作情況
驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng)上的軟件
使用編程器設(shè)備下載程序
使用仿真器或片上調(diào)試工具來驗(yàn)證軟件
將程序安裝在芯片中
要將開發(fā)的代碼安裝到微控制器中，需要以下兩項(xiàng)
編程器硬件
嵌入式系統(tǒng)的硬件可以與微控制器和PC通信。這使它能夠獲得個(gè)人計(jì)算機(jī)所說的內(nèi)容并將其寫入微控制器芯片。在此，USB接口用于與PC進(jìn)行通信，而ISP接口用于與MCU進(jìn)行通信。
程序員軟件
嵌入式系統(tǒng)的編程器軟件在運(yùn)行IDE工具的PC上運(yùn)行。該工具的主要功能是從“ C”編譯器生成的十六進(jìn)制文件中讀取數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)経SB端口上的專用硬件。
開發(fā)委員會(huì)
最后也是最重要的部分是開發(fā)板。在整個(gè)學(xué)習(xí)階段中，該板均可輕松使用微控制器。一個(gè)簡單的硬件開發(fā)板具有一些重要的功能。
電源電路
電源電路有助于與直流電動(dòng)機(jī)的簡單連接。它有助于連接直流適配器。它可以將適配器的12V電壓更改為5V電壓，以實(shí)現(xiàn)微控制器的操作。這也使這些5V電壓可通過公頭連接器訪問，從而使操作員能夠獲得5v的操作電壓。例如，要為模塊供電，您需要與微控制器接口。為了使操作更舒適，此設(shè)備還包括一個(gè)電源開關(guān)，用于打開/關(guān)閉整個(gè)板卡以及一個(gè)用于指定板卡電源狀態(tài)的LED。
晶體振蕩器
晶體振蕩器是微控制器單元的心臟。為了精確地確定應(yīng)用的時(shí)序，您需要一個(gè)晶體振蕩器。它提供與溫度和電壓無關(guān)的CLK源。
ISP標(biāo)頭
ISP標(biāo)頭用于更新MCU的程序，而無需從板上進(jìn)行更改。在這里，編程器使用電纜鏈接。
I / O端口
I / O端口用于將微控制器板連接到外部環(huán)境，所有外圍設(shè)備都使用這些端口進(jìn)行連接。它們存在于公頭中，因此用戶可以非常簡單地對(duì)其進(jìn)行構(gòu)造。
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子，辦公自動(dòng)化，工業(yè)自動(dòng)化，生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，現(xiàn)場儀表，電信，無線技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，安全和金融。
