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嵌入式系统及应用
第九章嵌入式系统软件的开发
主要内容
嵌入式软件开发工具嵌入式系统开发模式实时软件分析设计方法
第一节嵌入式软件开发工具
嵌入式软件开发工具的分类嵌入式软件的交叉开发环境嵌入式软件实现阶段的开发过程嵌入式软件开发工具的发展趋势
嵌入式软件开发工具
“工欲善其事，必先利其器”嵌入式软件开发工具的集成度和可用性将干脆关系到嵌入式系统的开发效率。
嵌入式软件开发工具的分类
嵌入式软件开发阶段
嵌入式软件开发工具的分类
依据不同的阶段，嵌入式软件开发工具可以分为：
需求分析工具（Requirement Analysis Tools）软件设计工具(Software Design Tools) 编码、调试工具(Coding Tools) 测试工具(Testing Tools) 配置管理工具、维护工具等
Rational Rose RealTime ObjectGeode Rhapsody TAU Tornado LambdaTOOL pRISM+ Spectra Win CE Platform Builder CodeWarrior Xray Debugger Logiscope CodeTEST
Phases Requirement Analysis Software Design Coding Test Release
主要嵌入式软件开发工具产品
嵌入式软件开发工具的分类
嵌入式软件的开发可以分为以下几种：
编写简洁的板级测试软件，主要是帮助硬件的调试开发基本的驱动程序开发特定嵌入式操作系统的驱动程序（板级支持包）开发嵌入式系统软件，如：嵌入式操作系统等开发应用软件
嵌入式软件开发工具的分类
从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发工具可以分为：
和嵌入式OS相关的开发工具，用于开发：
基于嵌入式OS的应用部分驱动程序等
和嵌入式OS无关的开发工具，用于开发：
基本的驱动程序帮助硬件调试程序系统软件等
嵌入式软件的交叉开发环境
交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的全部工具软件的集合，一般包括：
文本编辑器交叉编译器交叉调试器仿真器下载器等
交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机和目标机之间在物理连接的基础上建立起逻辑连接。
运行平台Target
目标机应用系统调试代理
开发平台Host
宿主机开发环境运行库
—应用软件—应用中间件—目标机OS 目标机硬件
————
编辑编译连接调试
宿主机 OS 宿主机硬件
交叉开发环境
嵌入式软件的交叉开发环境
宿主机（Host）：是用于开发嵌入式系统的计算机。一般为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软件的开发供应全过程支持。目标机（Target）：即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种叮嘱如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机，协作宿主机各方面的工作。
嵌入式软件的交叉开发环境
物理连接和逻辑连接物理连接是指宿主机和目标机通过物理线路连接物理连接在一起，连接方式主要有三种：
串口以太口 OCD（On Chip Debug）方式，如JTAG、BDM等
物理连接是逻辑连接的基础。逻辑连接指宿主机和目标机间按某种通信协议建逻辑连接立起来的通信连接，目前逐步形成了一些通信协议的标准。
嵌入式软件实现阶段的开发过程
设计完成后，嵌入式软件的开发进入实现阶段，可分为三个步骤：生成、调试和固化运行。
软件的生成主要是在宿主机上进行，利用各种工具完成软件的生成对应用程序的编辑、交叉编译和链接工作，生成可供调试或固化的目标程序。调试是通过交叉调试器完成软件的调试工作。调试完成调试后还需进行必要的测试工作。固化运行是先用确定的工具将应用程序固化到目标机上，固化运行然后启动目标机，在没有任何工具干预的状况下应用程序能自动地启动运行。
嵌入式软件生成阶段
三个过程
源代码程序的编写编译成各个目标模块链接成可供下载调试或固化的目标程序
库文件
源程序
目标模块
可供调试 /固化
编辑器
交叉编译器
交叉链接器
交叉编译
把在宿主机上编写的高级语言程序编译成可以运行在目标机上的代码，即在宿主机上能够编译生成另一种CPU（嵌入式微处理器）上的二进制程序。
嵌入式软件的调试
交叉调试器
是指调试程序和被调试程序运行在不同机器上的调试器调试器通过某种方式能限制目标机上被调试程序的运行方式通过调试器能查看和修改目标机上的内存、寄存器以及被调试程序中的变量等交叉调试调试器和被调试程序运行在不同的计算机上可独立运行，无需操作系统支持可独立运行，被调试程序的装载由调试器完成须要通过外部通信的方式来限制被调试程序可以干脆调试不同指令集的程序
非交叉调试调试器和被调试程序运行在同一台计算机上须要操作系统的支持被调试程序的装载由特地的 Loader程序完成 Loader程序完成不须要通过外部通信的方式来控制被调试程序只能干脆调试相同指令集的程序
嵌入式软件的调试
交叉调试方式
Crash and Burn Rom Monitor Rom Emulator In Circuit Emulator On Chip Debugging
Simulator方式（非交叉）
在宿主机上编写代码反复检查代码，反复检查代码，直到编译通过，通过，生成可执行程序将程序固化（将程序固化（Burn）到目标机的非易失）性存储器（性存储器（E2PROM、FLASH等）中、等
Crash and Burn
启动目标机运行，启动目标机运行，观察程序是否正常工作 N
最早的嵌入式应用软件调试方法。
Y
在宿主机上反复检查码，查找问题根源改写代码
结束
ROM Monitor
ROM Monitor是被固化且运行在目标机上的一段程序，负责监控目标机上被调试程序的运行，和宿主机端的调试器一起完成对应用程序的调试。调试器和ROM Monitor之间的通信遵循远程调试协议。
宿主机调试器
目标机监控程序(ROM 被调试 Monitor) 程序嵌入式硬件物理上的连接 ROM Monitor调试方式调试方式
逻辑上的连接
Windows或其它桌或其它桌面操作系统 PC机等硬件机等硬件
ROM Monitor
在目标机上电或复位后首先执行的就是 ROM Monitor，它对目标机进行一些必要的初始化
初始化要求的外围设备，如最基本的串口和用于内存刷新的系统计时器芯片；初始化用于下载映像的内存系统；初始化中断限制器和安装中断处理程序。
初始化自己的程序空间等待宿主机端的叮嘱
ROM Monitor
ROM Monitor能协作调试器完成：
程序映像下载对目标机系统内存的读写对寄存器的读写设置和清除不同类型的断点单步执行指令
复位系统…等调试功能
ROM Monitor
调试过程（1）启动目标机，监控器驾驭对目标机的限制，等待和调试器建立连接；（2）启动调试器，并和监控器建立起通信连接；（3）运用调试器将应用程序下载到目标机上的RAM空间中；（4）运用调试器进行调试，发出各种调试叮嘱，监控器说明并执行这些叮嘱，通过目标机上的各种异样来获得对目标机的限制，将叮嘱执行结果回传给调试器；（5）假如程序有问题，在调试器的帮助下定位错误；修改之后再重新编译链接并下载程序，起先新的调试，如此反复直至程序正确运行为止。
ROM Monitor
优点
1) 提高调试程序的效率，缩短开发周期，
降低成本
2) 简洁、便利 3) 可扩展性强，可支持许多高级调试功能 4) 成本低廉，不需特地的调试硬件支持 5) 几乎全部的交叉调试器都支持这种方式
ROM Monitor
缺点
1) 2)
Debug Monitor须要用Crash and Burn方法开发。当ROM Monitor占用CPU时，应用程序不响应外部的中断，因此不便调试有时间特性的程序。某些调试功能依靠于CPU硬件的支持（如硬件断点功能） ROM Monitor要占用目标机确定数量的资源，如CPU、 RAM、ROM和通信设备等资源。调试环境不同于实际目标环境。
3) 4)
5)
仿真开发方式
嵌入式应用的开发经常会遭遇缺少目标机环境、缺乏目标机芯片等资源的问题，而开发过程又不行能停止，因此自然就提出了依据不同的应用须要，利用仿真器件、仿真环境进行开发的方法。硬件仿真开发 ROM Emulator ICE OCD
软件仿真开发
ROM Emulator
ROM Emulator是一种用于替代目标机上的 ROM芯片的设备，即ROM仿真器。利用这种设备，目标机可以没有ROM芯片，但目标机的CPU可以读取ROM Emulator设备上 ROM芯片的内容：ROM Emulator设备上的ROM芯片的地址可以实时地映射到目标机的ROM地址空间，从而仿真（Emulation）目标机的ROM。
ROM Emulator
ROM Emulator的调试方式是一种不完全的调试方式：ROM Emulator设备只是为目标机供应ROM芯片和在Target和Host间建立一条高速的通信通道，因此它经常和前面两种调试方式结合起来形成一种完备的调试方式。ROM Emulator的典型应用就是和 ROM Monitor的调试方式相结合。
ROM Emulator
优点目标机可以没有ROM芯片、可以运用ROM Emulator供应的ROM空间且不须要用别的工具来写ROM。缺点目标机必需能支持外部ROM存储空间，而且由于其通常要和ROM Monitor协作运用，因此它拥有ROM Monitor的全部缺点。
ICE
ICE（In-Circuit Emulator）是一种用于替代目标机上CPU的设备，即在线仿真器。它比一般的CPU 有更多的引出线，能够将内部的信号输出到被限制的目标机。 ICE上的Memory也可以被映射到用户的程序空间，这样即使目标机不存在的情形下也可以进行代码的调试。
ICE
连接ICE和目标机时，一般是将目标机的CPU 取下，而将ICE的CPU引出线接到目标机的 CPU插槽。用ICE进行调试时，在Host端运行的调试器通过ICE来限制目标机上运行的程序。
宿主开发平台
ICE调试结构调试结构
目标平台
ICE
ICE
功能特点
同时支持软断点和硬件断点的设置设置各种困难的断点和触发器实时跟踪目标程序的运行，并可实现选择性的跟踪支持“Time Stamp”允许用户设置“Timer”供应“Shadow RAM”，能在不中断被调试程序的运行下查看内存和变量即非干扰调试查询
ICE
适用于：
1) 2) 3) 4)
调试实时的应用系统调试设备驱动程序对硬件进行功能和性能的测试实时性能分析
缺点：
1) 2)
价格太昂贵，不利于团队开发所仿CPU有限
OCD
OCD（On Chip Debugging）是CPU芯片供应的一种调试功能（片上调试），可以认为是一种廉价的ICE 功能：OCD的价格只有ICE的20%，但供应了ICE 80%的功能。
宿主机调试器
目标机
逻辑上的连接
被调试程序
Windows或其它桌或其它桌面操作系统 PC机等硬件机等硬件仿真器物理连接并口、并口、串口或网络接口为特定处理器而建立
OCD接嵌入式接硬件口
针形连接器
OCD调试结构调试结构
OCD
调试方法
1) 2) 3)
将CPU的模式分为一般模式和调试模式一般模式下， CPU从内存读取指令执行调试模式下，CPU首先从调试端口读取指令，通过调试端口可以限制CPU进入和退出调试模式；Host端的调试器可以干脆向目标机发送要执行的指令，读写目标机的内存和各种寄存器，限制目标程序的运行以及完成各种困难的调试功能。
OCD
优点
1) 2) 3) 4) 5)
不占用目标机的资源调试环境和最终的程序运行环境基本一样支持软硬断点、Trace功能精确计量程序的执行时间供应时序分析功能
OCD
缺点
1) 调试的实时性不如ICE 2) 不支持非干扰调试查询 3) CPU必需具有OCD功能
OCD
存在各种实现
BDM（Background Debugging Mode） JTAG（Joint Test Access Group）（主流方式）（）（主流方式）（主流方式） OnCE（On Chip Emulation）
各种OCD仿真器实例
边界扫描技术（JTAG）
JTAG——标准测试访问接口和边界扫描结构（Standard Test Access Port and Boundary Scan Architecture），已被IEEE1149.1标准所接受，是面对用户的测试接口。该接口一般由4个引脚组成：测试数据输入（TDI）测试数据输出（TDO）测试时钟（TCK）测试模式选择引脚（TMS）异步测试复位引脚（TRST，可选）
边界扫描技术（JTAG）
优点
可以通过边界扫描操作测试整个板的电气连接，特殊为表面贴元件供应便利各个引脚信号的采样，并可强制引脚输出用以测试外围芯片可以软件下载、执行、调试和限制，为困难的实时跟踪调试供应路径可以进行多内核和多处理器的板级和芯片级的调试，通过串接，为芯片制造商供应芯片生产、测试的途径不占用系统资源，能够调试没有外部总线的芯片，代价非常小
边界扫描技术（JTAG）
缺点
通过串口依次传递数据，速度比较慢只能进行软件断点级别的调试不能完成实时跟踪和多种事务触发等困难调试功能
几种增加版本
ARM芯片的实时调试方案（E-TRACE）背景调试模式BDM 片上仿真OnCE
Nexus标准
提出一个在JTAG之上的嵌入式处理器调试的统一标准将调试开发分成四级
第一级运用JTAG的简洁静态调试；其次级支持编程跟踪和实时多任务的跟踪，并允许用户用 I/O引脚作为多路复用帮助调试口；第三级包括处理器运行时的数据写入跟踪和存储器的读写跟踪；第四级增加了存储替换并触发困难的硬件断点。
Nexus标准
通过Nexus 标准可以解决以下问题
调试内部总线没有引出的处理器，如含有片内存储器的芯片传统在线仿真器无法实现的高速调试深度流水线和有片上Cache的芯片，能够探测详细哪条指令被取指和最终执行可以稳定地进行多内核处理器的调试
Simulator
交叉开发方式存在如下缺点：硬件支持必需有目标机或评估板易运用性一般编程人员不熟悉廉价性成本高不高可移植性、可扩展性团队开发较难开发周期较长
Simulator
一种软件仿真器，在宿主机上创建一个虚拟的目标机环境，再将应用系统下载到这个虚拟目标机上运行／调试。软件仿真的对象
仿真处理器仿真外设仿真环境
软件仿真的级别
指令级仿真开发 API级仿真开发
用户 IDE 应用编程接口 API 目标操作系统库 TOSLib 编辑：C、C++ 编译、链接调试通信虚拟目标环境仿真调试代理 EDA 应用系统虚拟目标硬件 V-Target
宿主机OS 应用仿真开发环境示意图应用仿真开发环境示意图
设计
编码仿真库仿真编译
N
仿真调试
正确
Y
运行库
编译链接
下载
交叉调试固化运行
调试
固化
测试
结合了仿真的软件开发过程
运行维护
Simulator
优点最大好处就是可以不用真正的目标机，可以在目标机环境并不存在的条件下开发目标机上的应用
系统，并且在调试时可以利用Host资源供应更详细的错误诊断信息。
Simulator
缺点 1) 和实际的运行环境差别很大
2) 3) 4)
设备模拟的局限性较大实时特性较差对Host的资源要求较高适用范围对时间特性没有严格要求、没有特殊外设、只须要验证逻辑正确的应用程序。
嵌入式软件的测试
测试工具：能够用来帮助测试的工具，主要用来支持测试人员的工作，本身不能干脆用来进行测试。测试工具一般都是通用工具，测试人员应当依据实际状况对它们进行适当的调整。嵌入式软件测试中经常用到的测试工具有：
内存分析工具性能分析工具覆盖分析工具缺陷跟踪工具等
嵌入式软件的测试
内存分析工具
嵌入式系统的内存资源通常是受限的，内存分析工具可以用来处理在进行动态内存支配时产生的缺陷。当动态支配的内存被错误地引用时，产生的错误通常难以再现，出现的失效难以追踪，运用内存分析工具可以很好地检测出这类缺陷。目前常用的内存分析工具有软件和硬件两种：
基于软件的内存分析工具可能会对代码的执行性能带来很大影响，从而影响系统的实时性；来很大影响，从而影响系统的实时性；基于硬件的内存分析工具对系统性能影响小，基于硬件的内存分析工具对系统性能影响小，但价格昂贵，并且只能在特定的环境中运用。昂贵，并且只能在特定的环境中运用。
嵌入式软件的测试
性能分析工具
嵌入式系统的性能通常是一个特殊关键的因素，开发人员一般须要对系统的某些关键代码进行优化来改进性能。性能分析工具
可以供应有关数据，可以供应有关数据，帮助确定哪些任务消耗了过多的执行时间，了过多的执行时间，从而可以确定如何优化软件，以获得更好的时间性能。软件，以获得更好的时间性能。引导开发人员发觉在系统调用中存在的错误以及程序结构上的缺陷。以及程序结构上的缺陷。
嵌入式软件的测试
覆盖分析工具
在进行白盒测试时，可以运用代码覆盖分析工具追踪哪些代码被执行过分析过程一般通过插桩来完成，插桩可以是在测试环境中嵌入硬件，也可以是在可执行代码中加入软件，或者是两者的结合。开发人员通过对分析结果进行总结，可以确定哪些代码被执行过，哪些代码被遗漏了。目前常用的覆盖分析工具一般都供应有关功能覆盖、分支覆盖、条件覆盖等信息。
覆盖分析工具实例
测试工具实例：逻辑分析仪
工作机理：在不打断被测程序运行流程的基础上，对程序运行中的相关信息进行采集和分析，然后通过真实再现程序运行的逻辑流程和分析程序运行数据，帮助用户优化系统设计和解决出现的问题。和调试工具的对比
调试器：调试器：照相机逻辑分析仪：逻辑分析仪：摄像机
测试工具实例：逻辑分析仪
主要功能：
真实再现程序运行流程发觉系统死锁及软件造成的死机发觉系统内存泄漏指导对任务的合理划分指导关键路径设计和验证指导合理支配任务堆栈 CPU运用率统计指导合理设计中断服务程序测试工具实例：逻辑分析仪
嵌入式应用软件运行的逻辑流程
测试工具实例：逻辑分析仪
系统堆栈运用率分析
嵌入式软件的固化运行
当调试完成之后，程序代码须要被完全烧入到目标板的非易失性存储器（如ROM或闪存）中，并且在真实的硬件环境上运行，这个过程叫做固化。调试环境和固化环境的区分：
代码定位不同初始化部分不同
嵌入式软件的固化运行
阶段编译链接调试环境
目标文件须要调试信息应用系统目标代码不须要Boot 应用系统目标代码不须要 Boot 模块，模块，此模块已由目标板上的监控器程序实现。监控器程序实现。程序的全部代码段、程序的全部代码段、数据段都依次被定位到调试空间的RAM 依次被定位到调试空间的 RAM 中。
宿主机上的调试器读入被调试文件，宿主机上的调试器读入被调试文件，并将其下载到目标机上的调试空间中，目标机掉电后全部信息全部丢失。被调试程序在目标监控器的限制下运行，并和后者共享某些资源，运行，并和后者共享某些资源，如 CPU 资源、 RAM 资源以及通信设备如串口、网口等）资源。（如串口、网口等）资源。
固化环境
目标文件不须要调试信息应用系统目标代码必需以Boot 应用系统目标代码必需以 Boot 模块作为入口模块。模块作为入口模块。程序的各逻辑段依据其不同的属性分别定位到非易失性存储空间（ROM）或RAM 中。空间（ROM） RAM中
在宿主机上利用固化工具将可固化的应用程序写入目标机的非易失性存储器中，存储器中，目标机掉电后信息不丢失。
定位
下载
运行
程序在真实的目标硬件环境上运行
嵌入式软件的固化运行
Boot模块：当应用程序在真实的目标环境下运行时将首先执行该程序，它至少由系统加电时执行的代码组成。 Boot Boot模块的主要功能：初始化CPU环境，使目标 CPU 机硬件到已知的状态初始化芯片的引脚初始化系统外部限制寄存器初始化基本输入输出设备初始化MMU，包括片选限制寄存器等执行数据拷贝
嵌入式软件开发工具发展趋势
向着开放的、集成化的方向发展具有系统设计、可视化建模、仿真和验证功能自动生成代码和文档具有更高的灵敏性
其次节嵌入式系统开发模式
概述处理器及硬件开发平台的选定操作系统选定开发环境选定
嵌入式系统开发模式概述
最大特点：软硬件综合开发。最大特点：软硬件综合开发。缘由：缘由：
1) 嵌入式产品是软硬件的结合体软件针对硬件开发、固化， 2) 软件针对硬件开发、固化，不能进行随意修改
系统定义时期系统总体设计硬件设计制作
No
软件设计实现
软硬件集成功能性能测试符合要求
Yes
嵌入式系统开发过程
产品
系统总体设计
系统总体框架
软硬件划分
处理器选定
操作系统选定
开发环境选定
硬件设计制作
功能模块图设计硬件概要设计逻辑电路图设计硬件详细设计
PCB 设计和制作
硬件制作
PCB 测试
硬件测试
软件设计实现
软件概要设计软件详细设计软件实现软件测试
软硬件协同开发
通常的嵌入式系统开发
嵌入式软件开发嵌入式系统集成、测试、集成、测试、验证
嵌入式硬件开发
软/硬件协同开发
嵌入式软件开发
嵌入式系统协同设计、测试、协同设计、测试、验证
嵌入式硬件开发
处理器及硬件开发平台的选定
选择依据：应用的类型及I/O接口主频及功耗对不同类型存储器的支持封装产品生命力和厂家实力、技术支持及第三方软件的支持硬件开发平台的选择
操作系统选定
选择依据：选择嵌入式OS的必要性自建、购买或运用开源软件对嵌入式操作系统的功能、性能要求和硬件平台和开发工具的关系行业标准技术支持版税或服务费
操作系统和硬件平台的关系
操作系统应支持选定的硬件平台假如不支持，需考虑移植工作
不同类型嵌入式微处理器之间的移植：任务上下文切换、时钟、中断等同类型微处理器但不同类型硬件板之间的移植：硬件接口及设备驱动程序
操作系统和开发工具的关系
工具是否能为基于特定操作系统的应用开发供应最大支持：
运行库和OS相结合供应应用工程创建和管理功能，构建基于特定操作系统的应用框架对操作系统的剪裁和配置供应高级调试功能供应配套的应用逻辑分析工具、覆盖测试工具等
开发环境及工具选定
对硬件平台的支持所运用的编程语言
C/C++ 汇编语言 JAVA ……
和嵌入式操作系统的关系
第三节实时软件分析设计方法
DARTS分析设计方法分析设计方法 DARTS分析设计方法
嵌入式实时软件系统的生存周期需求分析和说明系统设计－DARTS设计方法
数据流分析划分任务定义任务接口
任务设计模块构筑任务和系统集成
嵌入式实时软件系统的生命周期
需求分析和详细说明系统设计
任务分解, 任务分解, 定义任务间接口关系
任务设计
按模块方式设计每个任务，定义模块间接口按模块方式设计每个任务，
模块构筑
完成每个模块的详细设计、完成每个模块的详细设计、编码和单元测试
任务和系统集成系统测试
实例说明——机器人限制器系统机器人限制器系统
限制设备由内部控制器和外部限制面板组成限制器限制六个转并和数字I/O 轴，并和数字I/O 传感器交互作用。传感器交互作用。转轴和I/O由程序转轴和I/O由程序 I/O 限制该程序由限制面板操作启动执行
手动上电运行停止断电结束
程序选择
限制面板
限制执行过程
按下“上电”按钮，系统进入了上电状态。按下“上电”按钮，系统进入了上电状态。上电成功后，系统进入了手动状态。此时，上电成功后，系统进入了手动状态。此时，操作者可以通过程序选择开关程序选择开关选择程序作者可以通过程序选择开关选择程序按下“运行”按钮，则选定的程序起先运行，按下“运行”按钮，则选定的程序起先运行，系统转为运行态。系统转为运行态。程序运行中假如按下“停止”程序运行中假如按下“停止”键，程序被挂起。程序被挂起。之后，操作者可以按下“运行”之后，操作者可以按下“运行”键，使程序恢复执行，也可按下“结束”结束程序。复执行，也可按下“结束”键，结束程序。按下“结束”键后，系统进入终止态。按下“结束”键后，系统进入终止态。当程序最终终止执行时，系统返回手动状态。最终终止执行时，系统返回手动状态。
需求分析和说明
断电态上电通电态上电成功断电程序选择程序终止终止态手动态启动结束启动停止运行态
挂起态
状态变迁图
系统设计
系统设计说明该系统如何被分解成多个任务，如何定义任务间的关系任务划分方法—— DARTS DARTS 设计方法
DARTS设计方法设计方法
数据流分析：每个数据流图都包含：
变换圈, 表示系统完成的功能箭头，表示变换间的数据流淌数据存储区，表示数据的存储场所数据字典，定义了数据流和数据存储区所包含的数据项
按下按钮
程序读面板输入说明程序各语句运行起先结束有效的面板输入处理面板输入动作叮嘱处理动作叮嘱动作块 I/O 叮嘱处理 I/O叮嘱叮嘱输入传感器值读传感器传感器输入面板输入面板输入有效性检查
传感器输出向传感器输出输出
面板输出显示灯输出到面板
运行停止重启动输出动作轴数据
动作确认接收确认轴确认
轴块轴限制器轴输入轴输出
机器人限制器数据流图
DARTS设计方法设计方法
划分任务就是识别出并行性的功能须要考虑的是系统内功能的异步性。分析数据流图中的变换，确定哪些变换可以并行，哪些变换本质上是依次的。一个任务可对应一个变换，也可对应多个变换。
DARTS设计方法设计方法
划分任务原则
I/O 依靠性功能的时间关键性计算需求功能内聚时间内聚周期执行
I/O 依靠性
Device I/O Task App.Task
假如变换依靠于I/O，速度受限I/O，可独立成任务在系统中创建和I/O设备数目相当的I/O任务 I/O 任务只实现和设备相关的代码 I/O任务的执行只受限于I/O设备的速度，而不是处理器在任务中分别设备相关性
功能的时间关键性
event 1 Task 1 event 2 Task 3 Task 2 deadline 1 deadline 2 Task 3
将有时间关键性（deadline）的功能分别出来，组成独立运行的任务赐予这些任务高的优先级，以满足对时间的须要
计算需求
计算量大的功能占用CPU的时间多，把计算功能捆绑成任务，以消耗CPU的剩余时间赐予计算任务较低优先级, 能被高优先级的任务抢占，保持高优先级的任务是轻量级的多个计算任务可支配成同优先级，按时间片循环轮转
功能内聚
event 1 F1(x) + F3(x) event 2 F2(x)
将紧密相关的功能变换组成一个任务，削减通信的开销把每个变换都作为同一任务中一个个独立的模块，不仅保证了模块级的功能内聚，也保证了任务级的功能内聚
时间内聚
event Clock Tick F1(x) + F2(y)+F3(z) F4(x)+F5(y)
将在同一时间内完成的各功能（即使这些功能是不相关的）形成一个任务功能组的各功能是由相同的外部事务驱动的（如时钟等），这样每次任务接收到一个事务，它们都可以同时执行由于削减了任务调度及切换的次数，削减了系统的开销
周期执行
10HZ 15HZ F2 F1 F1 15HZ F2 10HZ
一个须要周期执行的变换可以作为一个独立的任务，按确定的时间间隔被激活将在相同周期内执行的各功能组成一个任务频率高的任务赐予高优先级
I/O
功能内聚
时间内聚
时间内聚
DARTS设计方法设计方法
定义任务接口
任务间通信模块TCM（Task Communication Module）任务同步模块TSM（Task Synchronization Module）任务间通信模块
消息通信模块信息隐藏模块
写数据任务A 任务读数据
数据存储区
读数据任务B 任务
信息隐藏模块
任务同步模块
源S：发事务信号：发事务信号(E)
目标D：等待事务目标：等待事务(E)
S D
任务设计
详细说明系统中各任务的设计考虑和执行流程，以利于程序员编制程序。行流程，以利于程序员编制程序。任务体系结构：任务体系结构：详细定义任务包含的子模块和模块间的关系任务执行流程：任务执行流程：尽可能详细地描述任务的处理过程任务内数据结构任务内模块间接口
任务设计
任务设计
模块构筑
系统和任务设计完成后，进行每个模块的详细设计，直到每个详细的函数在单元测试前不必编完模块全部程序，可以分阶段编码和测试模块的详细设计应一挥而就，避开系统以非结构化方式形成函数设计
给出对该函数的简要描述，函数描述给出对该函数的简要描述，说明设计目的、计目的、意义以及特点说明该函数应具有的功能，可接受IPO IPO图功能说明该函数应具有的功能，可接受IPO图输入一处理一输出图）（输入一处理一输出图）形式性能说明对该函数的性能要求，包括精度、说明对该函数的性能要求，包括精度、灵敏性和时间特性等定义每个输入项的特性，包括名称、输入定义每个输入项的特性，包括名称、标数据类型和格式、取值范围、输入方式、识、数据类型和格式、取值范围、输入方式、数据来源、数据来源、保密方式等定义每个输入项的特性，输出定义每个输入项的特性，特征同输入
函数设计
详细说明本函数所选用的算法，算法详细说明本函数所选用的算法，详细的计算公式和计算步骤流程用流程图辅以必要的说明来表示本函数的逻辑流程说明本函数和其他函数的调用关系，接口说明本函数和其他函数的调用关系，包括说明参数赋值和调用方式以及相关数据结构（如数据库、文件）。值和调用方式以及相关数据结构（如数据库、文件）。存储支配说明本函数的存储支配限制条件说明本函数运行所受限制说明对本函数的测试支配，包括技术要求、测试支配说明对本函数的测试支配，包括技术要求、输入数据、预期结果、数据、预期结果、人员支配等
任务和系统集成
模块逐个连接、测试以构成任务任务被逐个连接和测试形成最终系统可分两步集成
在宿主机上模拟集成（软集成）在目标机上集成
感谢！感谢！
嵌入式系统的开发流程 随着智能化程度的不断提高，嵌入式系统已成为现代社会中最重要的一部分。嵌入式系统指集成了计算机技术、电子技术、通信技术和控制技术等多学科技术的一种系统。它通常包含一个运行在微处理器或数字信号处理器上的嵌入式软件和与之配合的硬件系统。本文从嵌入式开发过程入手，阐述了现代嵌入式系统的开发流程及其各个阶段的工作内容。 嵌入式系统开发的基础 嵌入式系统具有很高的复杂性和可靠性要求，不同的系统所使用的软硬件环境也有所不同，因此嵌入式系统开发的基础非常重要。在进行开发前，需要确定采用的开发平台，编译器、调试器和其他开发工具等，并对硬件和软件环境等做出详尽的设计。 嵌入式系统开发流程 嵌入式系统开发的流程大致可分为以下几个步骤： 1. 系统设计
系统设计是开发嵌入式系统的第一步，包括确定功能需求、硬件配置、软件构架和实现细节等。在这个阶段，需要完成的主要工作包括： a. 早期系统规划，确定系统的需求、业务场景和功能要求。 b. 进行流程设计，对整个系统进行流程分析，确定数据流程的主要路径、流程特点和交互方式。 c. 分析系统瓶颈并解决问题，确定高并发、高可靠、高性能等关键性能指标。 2. 硬件设计 硬件是嵌入式系统的重要组成部分，需要对硬件做出详尽的设计，这包括采用的芯片、模式或器件、电源管理、外围接口等。在这个阶段，需要完成的主要工作包括：
a. 选择适合的物料和器件，包括微型元器件、外部设备和各种传感器，同时调整数据的输入电平和电源电压。 b. 编写测试案例，对方案进行测试，检测元器件的质量和可靠性。 c. 软硬件接口的实现，包括接口的调试和程序的编写。 3. 软件设计 主要的软件设计分为三个主要的阶段：编写代码、测试代码、发布代码。在这个阶段，需要完成的主要工作如下： a. 开发技术方案和需求概要，在确定功能需求的基础上，开发对应的技术方案，并编写详细用例和需求概要。 b. 编写测试用例，编写测试用例，对软件进行初步测试，迭代开发，及时修复bug。
本文由hquwgz贡献 ppt文档可能在WAP端阅读体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 嵌入式系统及应用 第九章嵌入式系统软件的开发 主要内容 嵌入式软件开发工具嵌入式系统开发模式实时软件分析设计方法 第一节嵌入式软件开发工具 嵌入式软件开发工具的分类嵌入式软件的交叉开发环境嵌入式软件实现阶段的开发过程嵌入式软件开发工具的发展趋势 嵌入式软件开发工具 “工欲善其事，必先利其器”嵌入式软件开发工具的集成度和可用性将干脆关系到嵌入式系统的开发效率。 嵌入式软件开发工具的分类 嵌入式软件开发阶段 嵌入式软件开发工具的分类 依据不同的阶段，嵌入式软件开发工具可以分为： 需求分析工具（Requirement Analysis Tools）软件设计工具(Software Design Tools) 编码、调试工具(Coding Tools) 测试工具(Testing Tools) 配置管理工具、维护工具等 Rational Rose RealTime ObjectGeode Rhapsody TAU Tornado LambdaTOOL pRISM+ Spectra Win CE Platform Builder CodeWarrior Xray Debugger Logiscope CodeTEST Phases Requirement Analysis Software Design Coding Test Release 主要嵌入式软件开发工具产品 嵌入式软件开发工具的分类 嵌入式软件的开发可以分为以下几种： 编写简洁的板级测试软件，主要是帮助硬件的调试开发基本的驱动程序开发特定嵌入式操作系统的驱动程序（板级支持包）开发嵌入式系统软件，如：嵌入式操作系统等开发应用软件 嵌入式软件开发工具的分类 从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发工具可以分为： 和嵌入式OS相关的开发工具，用于开发： 基于嵌入式OS的应用部分驱动程序等 和嵌入式OS无关的开发工具，用于开发： 基本的驱动程序帮助硬件调试程序系统软件等 嵌入式软件的交叉开发环境 交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的全部工具软件的集合，一般包括： 文本编辑器交叉编译器交叉调试器仿真器下载器等 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机和目标机之间在物理连接的基础上建立起逻辑连接。 运行平台Target 目标机应用系统调试代理 开发平台Host 宿主机开发环境运行库 —应用软件—应用中间件—目标机OS 目标机硬件 ———— 编辑编译连接调试 宿主机 OS 宿主机硬件 交叉开发环境 嵌入式软件的交叉开发环境 宿主机（Host）：是用于开发嵌入式系统的计算机。一般为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软件的开发供应全过程支持。目标机（Target）：即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种叮嘱如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机，协作宿主机各方面的工作。 嵌入式软件的交叉开发环境 物理连接和逻辑连接物理连接是指宿主机和目标机通过物理线路连接物理连接在一起，连接方式主要有三种： 串口以太口 OCD（On Chip Debug）方式，如JTAG、BDM等 物理连接是逻辑连接的基础。逻辑连接指宿主机和目标机间按某种通信协议建逻辑连接立起来的通信连接，目前逐步形成了一些通信协议的标准。 嵌入式软件实现阶段的开发过程 设计完成后，嵌入式软件的开发进入实现阶段，可分为三个步骤：生成、调试和固化运行。 软件的生成主要是在宿主机上进行，利用各种工具完成软件的生成对应用程序的编辑、交叉编译和链接工作，生成可供调试或固化的目标程序。调试是通过交叉调试器完成软件的调试工作。调试完成调试后还需进行必要的测试工作。固化运行是先用确定的工具将应用程序固化到目标机上，固化运行然后启动目标机，在没有任何工具干预的状况下应用程序能自动地启动运行。 嵌入式软件生成阶段 三个过程 源代码程序的编写编译成各个目标模块链接成可供下载调试或固化的目标程序 库文件 源程序 目标模块 可供调试 /固化 编辑器 交叉编译器 交叉链接器 交叉编译 把在宿主机上编写的高级语言程序编译成可以运行在目标机上的代码，即在宿主机上能够编译生成另一种CPU（嵌入式微处理器）上的二进制程序。 嵌入式软件的调试 交叉调试器 是指调试程序和被调试程序运行在不同机器上的调试器调试器通过某种方式能限制目标机上被调试程序的运行方式通过调试器能查看和修改目标机上的内存、寄存器以及被调试程序中的变量等交叉调试调试器和被调试程序运行在不同的计算机上可独立运行，无需操作系统支持可独立运行，被调试程序的装载由调试器完成须要通过外部通信的方式来限制被调试程序可以干脆调试不同指令集的程序 非交叉调试调试器和被调试程序运行在同一台计算机上须要操作系统的支持被调试程序的装载由特地的 Loader程序完成 Loader程序完成不须要通过外部通信的方式来控制被调试程序只能干脆调试相同指令集的程序 嵌入式软件的调试 交叉调试方式 Crash and Burn Rom Monitor Rom Emulator In Circuit Emulator On Chip Debugging
嵌入式软件开发流程 嵌入式软件开发流程是指在嵌入式系统的开发过程中，进行软件编写、调试、测试和优化的一系列步骤。嵌入式软件是指嵌入在硬件设备中，用于控制和管理硬件功能的软件。下面将介绍一下嵌入式软件开发的基本流程。 第一步：需求分析 在开始嵌入式软件的开发之前，首先需要进行需求分析。开发团队需要与产品经理和硬件工程师合作，详细了解产品的功能要求和硬件设计。根据产品的需求和硬件的限制，制定软件开发的目标和需求规格。 第二步：设计阶段 在需求分析的基础上，开发团队进行软件设计。软件设计主要包括系统结构设计、模块设计和接口设计。在设计过程中，需要考虑到实际的硬件环境和资源限制，保证软件的可靠性和性能。 第三步：编码实现 在软件设计完成后，开发团队开始进行编码实现。根据设计阶段的设计文档，开发人员使用相关的编程语言（如C、C++等）编写嵌入式软件的代码。编码实现过程需要遵循软件开发的规范和约定，并进行代码的注释和文档编写。 第四步：调试和测试 在编码实现完成后，开发团队开始进行调试和测试。调试和测试的目的是发现和修复软件中的错误和问题。调试过程中需要
使用调试工具和硬件设备进行代码的调试和跟踪，同时也需要进行功能测试和性能测试。 第五步：优化和验证 在调试和测试完成后，开发团队开始对软件进行优化和验证。优化包括提高软件的运行效率、减少资源占用和提高响应速度等。验证的目的是确保软件的功能和性能达到预期的要求，同时也需要进行可靠性测试和安全性测试。 第六步：发布和部署 在软件优化和验证通过后，开发团队可以将软件发布和部署到嵌入式系统中。发布过程中需要将软件文件整理、打包和上传到目标设备，同时也需要进行软件的安装和配置。部署后需要进行功能验证和系统集成测试，确保软件在目标设备上的正确运行。 第七步：维护和升级 嵌入式软件的开发并不是一个一次性的过程，开发团队还需要进行后续的维护和升级工作。维护包括对软件的bug修复和功能改进等，升级则是为了兼容新的硬件、添加新的功能和优化现有的功能。 综上所述，嵌入式软件开发流程包括需求分析、设计阶段、编码实现、调试和测试、优化和验证、发布和部署以及维护和升级等多个步骤。每个步骤都有其特定的任务和目标，通过严格遵循流程，可以提高嵌入式软件开发的效率和质量。
嵌入式系统的模块化设计与开发流程 嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它通常被嵌入到其他电子设备中，用于 控制和管理设备的各种功能。嵌入式系统的设计与开发过程中，模块化设计是一种重要的思想和方法，可以提高系统的可维护性、可扩展性和可复用性。本文旨在探讨嵌入式系统的模块化设计与开发流程，以帮助读者更好地理解和应用此方法。 首先，对于嵌入式系统的模块化设计，我们需要明确每个模块的功能和接口。 通常情况下，嵌入式系统可以划分为硬件和软件两个部分。在硬件方面，可以将系统分成不同的模块，比如中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等。而在软件方面，可以将系统划分为不同的功能模块，比如驱动程序、操作系统、应用程序等。每个模块应具备清晰的功能和接口定义，以便在系统的设计和开发过程中进行协作和集成。 其次，我们需要明确模块之间的依赖关系和通信方式。模块之间的依赖关系是 指某些模块需要依赖于其他模块的功能或数据，这种依赖关系通过接口的方式来体现。在模块化设计过程中，我们需要明确每个模块的输入、输出和数据传输方式，以确保模块之间的正确协作和通信。例如，某个模块需要接收其他模块的数据输入，我们可以通过定义相应的接口来实现数据的传输和共享。 第三，模块化设计需要按照一定的设计原则和标准进行。对于硬件模块的设计，我们可以采用模块化设计原则，比如高内聚、低耦合等，以确保每个模块具备独立且清晰的功能，同时尽量减少模块之间的依赖关系。对于软件模块的设计，可以采用面向对象的设计方法，将系统划分为多个类或对象，每个类或对象对应一个模块。此外，我们还需要制定相应的编码规范和文档标准，以便程序员可以遵循统一的开发规范进行开发和维护。 最后，模块化设计需要进行适当的测试和验证。在模块化开发过程中，我们可 以先独立开发和测试每个模块，确保其功能和接口的正确性和稳定性。然后，通过整体集成测试和系统测试来验证模块之间的协作和通信是否完善。在测试过程中，
嵌入式系统设计开发流程分析嵌入式系统是一种特定应用场景下的计算机系统，它具有小型、高效、低功耗、实时性等特点，已经广泛应用于汽车、医疗、家电、工业自动化等各个领域。嵌入式系统不同于普通计算机系统，它的硬件和软件紧密结合，需要经过一系列的设计、开发、调试 和测试工作。本文就嵌入式系统设计开发流程进行分析。 一、需求分析与规划 在设计嵌入式系统之前，需要明确系统的需求和目标，包括功 能需求、性能要求、系统架构、接口标准、开发工具、成本预算等。这些信息需要在项目初期进行详细的调研和分析，确定好系 统设计的方向和目标。 二、硬件设计 硬件设计是嵌入式系统设计的重要组成部分。在硬件设计之前，需要根据需求分析确定系统应该采用的处理器、存储器、接口、 外设等部件。然后根据这些部件进行电路设计，以满足功能要求、性能需求和成本预算等要求。硬件设计中需要进行电路原型制作、样板调试和测试等步骤。 三、软件设计 软件设计也是嵌入式系统设计的重要部分。软件设计可以分为 系统层、应用层及驱动层设计。系统层的设计需要遵循系统架构
和软件模块分层规范。应用层的设计根据系统的需求开发相应的 应用程序。驱动层的设计主要是根据硬件的功能需求开发相应的 驱动程序。软件设计中需要进行软件原型编写、模块测试和集成 测试等步骤。 四、调试和测试 对嵌入式系统的调试和测试是必不可少的工作。调试和测试主 要分为单元测试、集成测试和系统测试三个阶段。单元测试主要 是对软、硬件模块进行测试，集成测试主要是对软、硬件模块的 集成进行测试，系统测试主要是对整个系统进行测试。在测试中 会涉及到测试设备的选用、测试方法的确定、测试数据的采集和 分析等步骤。 五、生产 嵌入式系统设计完成之后，需要进行量产和生产。在生产过程中，需要对产品的加工、装配、测试、包装等环节进行管理，确 保产品符合质量、性能、功耗等要求。同时，还需要考虑成本、 产能、交期等因素，实现产品的市场化和商业化。 六、维护和升级 对于嵌入式系统设计来说，维护和升级是一个不断进行的过程。随着技术的发展和市场的需求，嵌入式系统需要不断进行更新、 优化和升级。在维护和升级过程中，需要进行软、硬件的拓展和
嵌入式系统的设计流程与步骤 嵌入式系统是指集成了计算机硬件与软件的特定功能系统，广泛应用于各种领域，如家电、汽车、医疗设备等。设计一种高效、稳定、可靠的嵌入式系统是复杂而关键的任务。本文将介绍嵌入式系统设计的流程与步骤。 1.需求分析 在设计任何系统之前，首先需要进行需求分析。嵌入式系统设计亦不例外。需求分析的目的是确定系统需要完成的功能和性能要求。这一步骤需要与客户或最终用户沟通，明确系统的目标和用户的需求。通过详细了解用户的要求，设计团队可以为系统确定关键特性并制定开发计划。 2.系统架构设计 系统架构设计是嵌入式系统设计的重要一步。在这一阶段，设计团队将确定系统应包含的模块、子系统及其间的交互方式。系统架构设计需要考虑到硬件与软件的集成、数据流和处理逻辑等因素。同时，设计团队还需考虑到系统的可扩展性和可维护性，以便将来对系统的升级和维护工作。 3.硬件设计 硬件设计是嵌入式系统设计的核心环节之一。在硬件设计阶段，设计团队将确定系统所需的主要部件和器件。这些部件和器件的选择要考虑到系统性能要求、功耗、成本等因素。设计团队还需要绘制硬件电路图和进行仿真测试，以确保硬件设计的正确性和稳定性。 4.软件设计 软件设计是嵌入式系统设计的另一重要环节。在软件设计阶段，设计团队将根据系统需求和硬件设计结果，编写嵌入式软件。这个过程包括系统功能的编程、实
时任务的调度和优化，以及与硬件进行交互的驱动程序的编写。软件设计的目标是实现系统功能并保持系统的高效性和可靠性。 5.系统集成与调试 在完成硬件和软件设计之后，设计团队需要进行系统集成与调试工作。这个过程包括将硬件和软件集成到一个完整的系统中，并进行调试和测试。集成工作涉及到硬件和软件的连接、接口的测试、系统的功能验证等。通过集成与调试工作，设计团队可以确保系统的各个部分协调工作，并符合之前制定的需求和设计指标。 6.验证与验证 最后，设计团队需要对设计的嵌入式系统进行验证与验证工作。验证和验证是确保嵌入式系统满足需求和设计指标的关键一步。在这个阶段，设计团队将对系统进行各种测试，例如功能测试、性能测试、稳定性测试等。通过验证和验证工作，设计团队可以确定嵌入式系统是否满足客户的需求和预期，并对系统的问题进行修复和改进。 总结而言，嵌入式系统的设计流程包括需求分析、系统架构设计、硬件设计、软件设计、系统集成与调试，最后是验证与验证。每个步骤都是设计过程中不可或缺的环节，缺一不可。通过精心的设计流程和合理的步骤，设计团队可以开发出高效、稳定和可靠的嵌入式系统，满足用户的需求和预期。
嵌入式软件开发流程 1.需求分析： 在需求分析阶段，开发团队与客户一起明确并详细定义系统的功能和性能需求。这包括与客户沟通、需求文档编写、用例分析等活动。在这个阶段，开发团队还会定义项目的时间和资源限制。 2.系统设计： 在系统设计阶段，开发团队根据需求分析阶段的结果，进行整体架构设计和模块化设计。在这个阶段，团队成员会设计软件组件之间的交互方式，并制定开发和集成的计划。此外，还需要选择合适的开发工具和实现技术、定义通信接口和数据格式等。 3.编码： 在编码阶段，开发团队根据系统设计的说明书进行实际的软件编写工作。此时，开发人员应该按照规范编写源代码，并使用适当的编程语言、集成开发环境、版本控制工具等完成编码工作。在这个阶段，开发团队应该注意代码的可维护性和可重用性。 4.测试和集成： 在测试和集成阶段，开发团队将已编写的模块进行集成测试，以验证模块之间的交互是否正常，以及整个系统的功能是否达到预期。在这个阶段，开发人员需要编写单元测试、集成测试和系统测试的测试用例，并执行测试用例，以确保软件的质量。 5.发布和维护：
在软件经过测试，并达到稳定状态后，开发团队会进行软件发布的准备。这包括编写用户文档、安装向导等。软件发布后，开发团队可能需要对软件进行维护，以解决用户反馈的问题和改进软件性能。 除了以上主要阶段，嵌入式软件开发还可能涉及一些技术活动和支持工作，例如： -配置管理：确保开发过程中的所有源代码、文档、配置文件等都得到正确和有效的管理。 -软件验证：根据ISO等相关标准和规范，验证软件是否满足规定的质量要求。 -软件维护和更新：及时修复软件中的错误和缺陷，以及对软件进行版本更新和功能改进。 总之，嵌入式软件开发流程是一个有条理、规范和可迭代的过程，旨在确保高质量的嵌入式软件的开发和交付。通过良好的流程管理和团队协作，可以提高软件开发效率和质量，满足客户的需求。
嵌入式系统开发的基本步骤与技巧 嵌入式系统是一种特定的计算机系统，它被设计用于控制特定的硬件设备或完 成特定的任务。与传统的个人计算机不同，嵌入式系统通常需要更高的稳定性、可靠性和实时性。因此，在进行嵌入式系统开发时，需要遵循一系列基本步骤和技巧，以确保系统的有效功能和良好性能。 1. 确定系统需求和功能： 在开发嵌入式系统之前，首先需要明确系统的需求和功能。这包括确定系统所 要实现的任务、硬件平台的选择、系统性能要求和业务需求等。透彻了解系统需求并将其明确化可以确保开发过程中的目标一致性，以及更好地组织开发工作流程。 2. 进行软硬件设计： 嵌入式系统的开发需要对软件和硬件进行设计。软件设计涉及到系统的功能模 块划分、任务调度、驱动程序的编写以及数据流的控制等。硬件设计则需要选择合适的芯片、外设以及各种传感器，完成电路设计、原理图设计和PCB布局等工作。 3. 进行软硬件的集成： 在完成软硬件的设计后，需要进行软硬件的集成工作。这通常需要编写特定的 驱动程序、处理器初始化代码等，以确保软件可以正确地与硬件进行通信和交互。同时，还需要进行模块之间的接口对接，确保各个模块之间的数据传输正确无误。 4. 进行系统调试和测试： 系统调试和测试是确保嵌入式系统功能正常运行的关键步骤。在这个阶段，开 发人员需要使用合适的调试工具和测试方法，检测和排除软硬件中的错误和故障。可以利用仿真器、示波器以及逻辑分析仪等工具进行调试，同时也需要对系统的性能和稳定性进行全面测试。
5. 进行系统优化和验证： 在系统调试和测试之后，还需要进行系统优化和验证。这包括对系统性能进行优化，减少资源的使用和提高系统的响应速度。同时，还需要验证系统是否满足之前确定的需求和功能。 嵌入式系统开发的技巧： 1. 选择适当的开发平台和工具： 根据系统需求和功能，选择合适的开发平台和工具是嵌入式系统开发的关键。不同的开发平台和工具具有不同的特点和优势，开发人员需要根据项目需求进行选择。 2. 设计模块化和可重用的代码： 嵌入式系统开发中，模块化的代码设计是极为重要的。通过将整个系统划分为多个模块，使得代码更易于理解和维护。另外，合理设计可重用的代码可以大大提高开发效率和代码质量。 3. 注意系统的实时性和可靠性： 嵌入式系统通常需要满足实时性和可靠性的要求。在开发过程中，需要注意及时响应外部事件和任务的调度，确保系统能够按时、稳定地完成所需的任务。 4. 严格进行版本管理： 版本管理是嵌入式系统开发过程中不可忽视的一项工作。通过使用版本控制工具，可以更好地管理和跟踪项目的代码变化，方便团队协作和错误追踪。 5. 学习和实践嵌入式系统开发的最新技术和标准： 嵌入式系统的开发技术和标准不断发展和更新。作为开发人员，需要与时俱进地学习和实践最新的技术和标准，以便更好地应对日益复杂的系统需求。
嵌入式开发步骤 嵌入式开发是指在特定硬件平台上进行软件开发的过程，这些硬件平台通常是微处理器或微控制器。嵌入式开发的目标是将软件嵌入到硬件设备中，从而实现特定的功能。嵌入式开发的步骤通常包括需求分析、系统设计、软件开发、调试和测试等阶段。下面将逐步介绍嵌入式开发的具体步骤。 一、需求分析 在嵌入式开发的开始阶段，需要明确设备的功能需求。这包括确定设备的输入输出接口、通信接口、存储器要求等。同时，还需要分析设备的性能需求，如处理速度、功耗等。在需求分析阶段，开发团队需要与客户或系统需求方进行沟通，确保对需求的理解一致。 二、系统设计 系统设计是嵌入式开发的重要环节，它包括硬件设计和软件设计两个方面。 硬件设计主要包括选择合适的微处理器或微控制器、设计电路图、选择外设和接口等。在硬件设计过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本等因素。 软件设计是嵌入式开发中的核心环节，它包括确定软件框架、编写算法和代码等。在软件设计过程中，需要考虑实时性、可靠性和可
维护性等因素。设计人员应该熟悉相关的编程语言和开发工具，并根据需求选择合适的软件开发平台。 三、软件开发 软件开发是嵌入式开发的主要内容。根据系统设计的要求，开发团队开始编写代码并进行调试。在软件开发过程中，需要考虑代码的可读性、可靠性和效率等因素。同时，还需要进行代码的版本管理和文档编写，以便后续的维护和升级。 四、调试和测试 在软件开发完成后，需要进行调试和测试。调试是指通过检查和修复代码中的错误来确保程序的正确性。测试是指通过运行程序并对其进行输入输出的验证来确保程序的功能和性能满足需求。调试和测试是嵌入式开发过程中不可或缺的环节，它们可以帮助发现和解决潜在的问题。 五、系统集成和验证 系统集成是指将开发好的软件和硬件组合在一起，并进行整体的功能验证。在系统集成过程中，需要进行硬件和软件的连接和配置，确保它们能够正常工作。验证是指通过运行各种测试用例来验证整个系统的功能和性能。系统集成和验证是嵌入式开发的最后一步，也是最重要的一步，它决定了最终产品的质量和可靠性。 总结：
简述嵌入式系统的开发流程 一、前言 嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中的计算机系统。 嵌入式系统的开发流程是指从需求分析开始，到设计、实现、测试、 维护和升级等各个阶段的过程。本文将从需求分析、设计、实现、测 试和维护等方面详细介绍嵌入式系统的开发流程。 二、需求分析 在嵌入式系统开发流程中，需求分析是至关重要的一步。在这个阶段，需要明确产品的功能和性能要求，并确定硬件和软件资源的限制条件。具体步骤如下： 1.收集用户需求：通过与用户交流，了解用户对产品功能和性能的要求。 2.制定产品规格书：根据用户需求，制定产品规格书，明确产品功能和性能要求，并确定硬件和软件资源限制条件。 3.确定硬件平台：根据产品规格书，选择合适的硬件平台，并确定硬件资源配置。
4.确定软件平台：根据产品规格书，选择合适的软件平台，并确定软件资源配置。 5.编写需求文档：根据以上步骤编写需求文档，为后续设计提供参考依据。 三、设计 在嵌入式系统开发流程中，设计是指根据需求文档，确定系统的结构和模块划分，以及编写程序代码。具体步骤如下： 1.系统结构设计：根据需求文档，确定系统的结构和模块划分，并确定各个模块之间的接口。 2.编写程序代码：根据系统结构设计，编写程序代码，并完成各个模块之间的接口。 3.硬件电路设计：根据需求文档和系统结构设计，完成硬件电路设计，并进行原理图绘制、PCB布线等工作。 4.软件算法设计：根据需求文档和系统结构设计，完成软件算法设计，并进行程序编写、调试等工作。
5.集成测试：将硬件电路和软件程序进行集成测试，验证整个系统的功能和性能是否符合要求。 四、实现 在嵌入式系统开发流程中，实现是指将设计好的硬件和软件部分组装起来，并进行调试、烧录等工作。具体步骤如下： 1.组装硬件部分：将完成的硬件电路板组装起来，并连接各种传感器、执行器等外围设备。 2.烧录程序代码：将编写好的程序代码烧录到MCU芯片中。 3.调试硬件电路：通过示波器、逻辑分析仪等工具，对硬件电路进行调试。 4.调试软件程序：通过仿真器、调试器等工具，对软件程序进行调试。 5.测试整个系统：对整个系统进行测试，验证其功能和性能是否符合要求。 五、测试
嵌入式系统开发了解嵌入式系统的设计和开 发过程 嵌入式系统开发：了解嵌入式系统的设计和开发过程 嵌入式系统是指集成在其他设备或系统中的计算机系统，它负责控制、监测或处理特定的任务。这些系统常见于各种日常用品，包括智能手机、电视机、冰箱、汽车等。本文将针对嵌入式系统的设计和开发过程进行详细介绍。 一、嵌入式系统的设计过程 嵌入式系统的设计过程主要包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计以及系统集成等阶段。 1. 需求分析 在开始设计嵌入式系统之前，必须首先明确系统的需求。这需要与相关的利益相关者进行沟通，包括产品经理、业务团队和终端用户。通过深入了解他们的期望和要求，设计团队能够清楚地确定系统需要实现的功能和特性。 2. 系统设计 系统设计阶段是将需求转化为具体设计的过程。设计团队根据需求规格书绘制系统结构图和模块图，并明确定义各个模块之间的关系和功能。此外，团队还需要选择合适的处理器、传感器、通信接口等硬件组件，并进行系统资源规划和预算。
3. 硬件设计 硬件设计是嵌入式系统设计的重要组成部分，主要涉及电路设计、PCB设计以及硬件接口设计等。设计团队需要根据系统设计阶段的要求，选择合适的元器件和芯片，并绘制各个电路板的原理图。然后， 使用PCB设计软件设计电路板布局，并完成相应的元器件布线。 4. 软件设计 嵌入式系统的软件设计是将系统设计转化为可执行代码的过程。在 这个阶段，设计团队会编写嵌入式软件，并进行模块化设计，以实现 系统的各个功能。软件设计需要根据硬件设备和操作系统的特性进行 相关的优化和配置。 5. 系统集成 在软件和硬件设计完成后，就需要进行系统的集成和测试。这一阶 段包括硬件和软件的调试、系统的验证以及性能测试等。通过严格的 测试流程，设计团队可以确保系统的稳定性和可靠性，以满足客户的 需求。 二、嵌入式系统的开发过程 嵌入式系统的开发过程通常包括原型开发、系统开发、验证和调试、生产以及迭代更新等阶段。 1. 原型开发
简述嵌入式系统产品的设计和开发过程 一、嵌入式系统产品的概述 嵌入式系统是一个特定应用领域中的计算机系统。它通常包含硬件和软件两部分，具有紧凑型、低功耗、高可靠性等特点。嵌入式系统广泛应用于智能家居、智能交通、医疗设备等领域。 二、嵌入式系统产品开发流程 嵌入式系统产品的开发流程包括需求分析、设计、实现、测试和维护五个主要环节。 1. 需求分析 需求分析是整个开发流程中最重要的环节。在这个阶段，需要明确产品的功能需求和性能指标，制定详细的需求规格说明书，明确产品的硬件和软件平台选择。 2. 设计阶段 在设计阶段，需要根据需求规格说明书进行软硬件设计。包括电路原理图设计、PCB布局设计等硬件设计以及软件架构设计等方面。 3. 实现阶段 在实现阶段，需要进行硬件电路制板和软件编码工作。其中硬件电
路制板需要进行原型板制作和样机生产两个步骤；而软件编码则包括 驱动程序编写、操作系统移植、应用程序开发等方面。 4. 测试阶段 在测试阶段，需要对整个系统进行全面的测试，包括功能测试、性 能测试、可靠性测试等方面。其中功能测试主要针对产品功能是否符 合需求规格说明书；性能测试主要是针对产品的响应速度和处理能力；而可靠性测试则主要是针对产品的稳定性和可靠性。 5. 维护阶段 在维护阶段，需要对已经交付的产品进行后期维护工作。包括故障 排查和修复、软件升级等方面。 三、嵌入式系统产品开发中需要注意的问题 1. 硬件与软件协同设计 硬件和软件是嵌入式系统中两个最为重要的组成部分。在开发过程中，需要进行协同设计，确保硬件与软件之间的兼容性和互通性。 2. 选型与评估 嵌入式系统中硬件和软件平台选择非常重要。在选型时需要考虑芯 片型号、外设接口、操作系统等因素，并根据实际需求进行评估选择。 3. 测试与验证
嵌入式系统的开发流程与步骤详解 嵌入式系统是一种特殊的计算系统，它被嵌入到各种电子设备中，以实现特定的功能。嵌入式系统的开发流程与步骤是指设计、开发和测试嵌入式系统所需的一系列过程。本文将详细介绍嵌入式系统开发的流程和步骤。 1. 需求分析 嵌入式系统的开发首先需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。这包括与客户沟通，了解他们的需求并将其转化为具体的系统要求。需求分析阶段的工作包括定义系统功能、性能、接口等方面的要求，并进行需求验证和确认。 2. 架构设计 在需求分析的基础上，进行嵌入式系统的架构设计。架构设计决定了系统的整体结构和组成部分，包括硬件和软件的划分。在架构设计阶段，需要考虑系统的可扩展性、可靠性、安全性等因素，并确定适合的硬件平台、操作系统和开发工具。 3. 硬件设计 硬件设计是嵌入式系统开发的重要环节。根据系统需求和架构设计，设计电路图和PCB板。硬件设计的过程中，需要考虑电路的稳定性、功耗、信号完整性等方面的问题，并进行相应的仿真和调试。 4. 软件开发 软件开发是嵌入式系统开发的核心步骤。根据系统需求和架构设计，编写相应的软件代码。软件开发包括嵌入式系统的驱动程序开发、应用程序开发和操作系统的移植与定制等方面的工作。在软件开发过程中，需要进行单元测试和综合测试，确保软件的正确性和稳定性。 5. 系统集成
系统集成是将硬件和软件组合成完整嵌入式系统的过程。此阶段包括将硬件连接、软件加载和调试嵌入式系统的各个组成部分。在系统集成过程中，需要进行各种测试，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等，以确保系统的正常运行。 6. 验证与验证 验证和验证是嵌入式系统开发的最后阶段。验证是指对系统是否满足规定的需 求进行验证，包括功能验证、性能验证和接口验证等。验证过程中，需要进行各种测试，包括单元测试、集成测试、系统测试等。验证的目标是确保系统的功能和性能达到预期的要求。验证后，进行验证，即对整个系统进行评估，并与需求进行比较，以确保系统满足客户的期望。 总结： 嵌入式系统的开发流程与步骤包括需求分析、架构设计、硬件设计、软件开发、系统集成、验证与验证。这些步骤互相关联，紧密合作，确保最终开发出满足客户需求的可靠嵌入式系统。在每个阶段都需要进行详细的规划、设计和测试，以确保项目的成功完成。嵌入式系统的开发是一个复杂的过程，需要团队合作和专业知识的运用。但是，通过合理的流程和步骤规划，可以最大程度地提高开发效率和系统质量，达到客户的期望。