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天津科技大学嵌入式系统ppt---第2章 嵌入式系统开发过程

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第二章嵌入式系统开发过程PPT学习教案

第二章嵌入式系统开发过程PPT学习教案
第二章嵌入式系统开发过程
会计学
1
二、嵌入式软件开发的特点
1.嵌入式软件开发需要软硬件开发环境和工具
嵌入式应用系统的开发是属于跨平台开发，即
开发平台使用的处理器和开发对象的处理器往
往不是同一类型，需要交叉的软件集成开发环
境，即进行代码编写、编译、链接和调试应用
程序的集成开发环境。
第1页/共38页
注意：什么是交叉开发环境？
JTAG仿真器该方式是目前采用最多的一 种调试 方式。 •优点：方 便简单 ，价格 便宜， 软硬件 均可调 试。 •缺点：需 要工作 基本正 常(至少 MCU 工作正 常)的目 标板， 仅适用 有调试 接口的 芯片。
第18页/共38页
开发环境的连接
第19页/共38页
4.在线仿真器ICE方式
在线仿 真器ICE是一种 用于替 代目标 机CPU 的设备 ，对目 标机来 说，在 线仿真 器就相 当于它 的CPU 。事实 上，ICE本身 就是一 个嵌入 式系统 ，有自 己的CP U、RA M、ROM和 软件。 仿真器 与目标 板通过 仿真头( 仿真头 是仿真 器的一 部分)连 接，与 主机有 串口、 并口、 以太网 口或U SB 口等连接 方式。 该仿真 器可以 真正地 运行所 有的CP U动作 ，并且 可以在 其使用 的内存 中设置 非常多 的硬件 中断点 ，可以 实时查 看所有 需要的 数据， 从而给 调试过 程带来 很多便 利。 •优点：功 能非常 强大， 软硬件 均可做 到完全 实时在 线调试 。 •缺点：ICE价格昂 贵，而 且每种 CPU都 需要一 种与之 对应的 ICE， 使得开 发成本 非常高 。
第24页/共38页
BSP和BIOS区别
BIOS主要是负责在电脑开启时检测、初始化系统设备（设置栈指 针，中断分配，内存初始化..）、装入操作系统并调度操作系统向 硬件发出的指令。

嵌入式系统开发过程PPT课件

嵌入式系统开发过程PPT课件

2.4.4.2测试阶段-何时测试
1. 分布于开发的每个阶段——debug 2. 单元测试-小模块测试/调试 3. 回归测试
1. 只测试一遍是不够的。每次修改后都应当重新测 试以确认这些修改会不会无意中影响一些看似与 之无关的行为，这被称作回归测试。
2.4.2.6详细设计阶段-软件设计
1. 设计软件子系统
1. 总体设计、模块设计
2. 定义软件接口 3. 模块接口、函数接口
2.4.2.7详细设计阶段-检查设计
小项目
自己审查设计文档
中等项目
拿给同事朋友并向他们解释你的设计
大型项目-审查会
设计者应作一个更正式的报告。由于这是一个设 计审查会，召集一群人，主要由工程师组成，并 尽可能包括一些对项目有不同看法角度的成员， 如做市场的人员、最终用户
OEM板 7、其他。。。
2.4.1.3 对需求的结果进行检查
原因
需求分析阶段可能会发生错误-走弯路
目的
资料的全面性、工作的细致性
方法和内容
干扰的信息（多余） 漏掉的信息（缺少） 超前的信息（一些需要在设计阶段才提出的信息） 矛盾（相互制约） 模棱两可 无法实现
2.4.1.4 确定项目的约束条件
2.4.4 测试阶段
1、测试的原因 2、何时测试 3、测试内容 4、何时停止测试 5、选择测试用例 6、实时失败模式 7、评估测试的覆盖率 8、性能测试 9、维护和测试
2.4.4.1测试阶段-测试的原因
1. 开发过程中已经开始测试了——调试 2. 原因：
1. 在软件中找到错误（在这方面测试是惟一的方法） 2. 减少用户与公司的风险 3. 节约开发与维护成本 4. 提高系统的性能
2.4.2.8详细设计阶段-设计自动化

(嵌入式系统课件)1-2第二讲嵌入式系统原理

(嵌入式系统课件)1-2第二讲嵌入式系统原理
第二讲 嵌入式系统原理 第一部分 嵌入式系统组成
●概述：嵌入式系统的硬件及软件组成。 ●重点：嵌入式系统软硬特点。
●内容：1. 硬件组成 2. 软件组成 3. 嵌入式系统的开发方法
退出
硬件组成
以嵌入式处理器为中心的Soc/Sopc,配置存储器、I/O设备、
通信模块以及电源等必要的辅助部件组成。
1. 处理器
一般来说可以把嵌入式处理器分成以下4类：
① MPU（Micro Processor Unit）嵌入式微处理器；
Байду номын сангаас
② MCU（Micro Controller Unit）嵌入式微控制器；
③ 嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor）； ④ 嵌入式片上系统（SOC）。
⑤
2. 存储器：SRAM、SDRAM、E2PROM、FLASH
⑥
3. 通信接口：RS-232、USB、IrDA、SIO、I2C、IIS、
GPIO、以太网口
退出

嵌入式系统设计与开发第2章基础知识精品PPT课件

嵌入式系统设计与开发第2章基础知识精品PPT课件

6
冯.诺伊曼体系结构特点
数据与指令共享数据总线 每条指令的执行周期：T= TF+TD+TE+TS
取指令（Instruction Fetch)TF 指令译码（Instruction Decode）TD 执行指令（Instruction Execute）TE 存储（Storage）TS 被大多数计算机所采用 ARM7就属于冯.诺伊曼系统结构
信息学院-通信教研室-油海东
14
1.嵌入式系统硬件基础
冯.诺伊曼体系结构和哈曼体系结构 CISC与RISC 影响CPU性能的因素 存储器系统 I/O接口
24.10.2020
信息学院-通信教研室-油海东
15
流水线技术
流水线技术：几个指令可以并行执行
提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通畅流动
高 数据
速 缓
CACHE
CPU
存
主存
控
制
地址
器
数据
24.10.2020
信息学院-通信教研室-油海东
18
总线和总线桥
ARM开发的先进微控制器总线架构AMBA （Advanced Microcontroller Bus Architecture）支持将多个CPU、存储器和外 围设备集成在片上系统中
AMBA包括两条总线。
24.10.2020
信息学院-通信教研室-油海东
7
哈弗体系结构模型
指令寄存器 控制器
地址 指令
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据通道
输入
输出
中央处理器
地址 数据
数据存储器
数据0 数据1 数据2
24.10.2020

嵌入式系统编程语言第二章C语言开发流程及基本结构PPT课件

嵌入式系统编程语言第二章C语言开发流程及基本结构PPT课件
27
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支 持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评 估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和
意见，也请写在上边
28
感谢您的观看与聆听
本课件下载后可根据实际情况进行调整
29
函数主体中的每个语句都以分号结束。
C 程序中的一个语句可以跨越多行，并且用分号通 知编译器该语句已结束。
20
C程序的基本结构
C程序是由函数组成的 函数由说明部分和函数体组成 C程序总是从main函数开始执行的 C程序书写格式自由 每个语句和数据定义后必须有一个分号 C语言本身没有输入输出语句 可以用/*...*/做注释
#define PI 3.14159
#include <stdio.h>
#include <math.h> 示#i例nc程lu序de（<求s圆td面lib积.h）> 有两 个m不ai足n(：) { ▪ f如lo果at要r求,s;多个半径r值时的面积
ps新r，i编n每t译f(次“处I都n理p必u；须t R修=改”）源;程序并重 ▪ s如c果an半f(“径%r为f ”负,&值r);，也会有正常
编译器
编译和执行C程序
目标文件：是编译器的输出结
果。这类文件的常见扩展名为
“.o”或“.obj”
目
标
代 码
可执行文件：是连接器 的输出结果。可执行文
件的扩展名为“.exe”。
连接器
可
执
行
代
码
6
定义程序目标
三、C语言开发流程
设计程序
C程序的开发步骤
编写代码
编译中发现错误， 转回修改源程序

嵌入式系统原理第2章 嵌入式系统开发技术v0PPT课件

嵌入式系统原理第2章 嵌入式系统开发技术v0PPT课件

13.11.2020
有志者,事竟成.路在脚下!
7
2.1.2 中间层-嵌入式系统硬件初始化
系统初始化可以分为3个主要环节，依次为：片级初始化、板 级初始化和系统级初始化。 片级初始化: 完成嵌入式微处理器的初始化，包括设置嵌入式微处 理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和 嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器 从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个 纯硬件的初始化过程。 板级初始化: 完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。 另外，还需设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始 化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬 件两部分在内的初始化过程。 系统初始化: 该初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统 的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系 统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件 无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软 件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建应用程序 环境，并将控制权交给应用程序的入口。
CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕 中心的可编程互连矩阵单元组成。
其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可 由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。
由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连， 所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连 结构时序不完全预测的缺点。
1. 嵌入式系统的结构设计
2. 嵌入式系统的设计方法
3.嵌入式系统开发技术
4. 嵌入式系统的调试技术
5. 嵌入式系统的开发技术的发展趋势及其挑战

嵌入式系统--课件


7
外围设备
第1章 嵌入式系统基础
外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外 的完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
存储器：静态易失型存储器(RAM，SRAM)、动态存储器 (DRAM)和非易失型存储器(Flash)。其中，Flash以可擦写 次数多、存储速度快、容量大及价格低等优点在嵌入式领域 得到了广泛的应用。
嵌入式操作系统常常有实时要求，所以嵌入 式操作系统往往又是“实时操作系统”。
9
应用软件
第1章 嵌入式系统基础
嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域的，基于相 应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期任务的计算机软件。
嵌入式软件的特点如下： (1)软件要求固态化存储。 (2)软件代码要求高质量、高可靠性。 (3)系统软件的高实时性是基本要求。 (4)多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的必需。
目前主要的嵌入式处理器类型有ARM 、MIPS、 Am186/88、386EX、PowerPC、68000系列等。
18
微控制器
第1章 嵌入式系统基础
又称单片机，这种８位的电子器件目前在嵌入式设 备中仍然有着极其广泛的应用。
单片机芯片内部集成Flash、RAM、总线逻辑、定 时器/计数器、WatchDog、I/O，串行口、脉宽 调制输出、A/D，D/A等各种必要的功能模块和外 围部件。
10
第1章 嵌入式系统基础
1.1.3 嵌入式系统的特点
软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行 业技术为一体； 需要操作系统支持，代码小、执行速度快； 专用紧凑，用途固定，成本敏感； 可靠性要求高； 多样性，应用广泛、种类繁多。

嵌入式系统开发过程.ppt

第二章 嵌入式系统开发过程
思考
先看两个例子
1.嵌入式系统的开发流程
1. 需求分析阶段 2. 设计阶段 3. 生成代码 4. 测试 5. 固化阶段
1.嵌入式系统的开发方法
1. 嵌入式系统的设计准则 2. 嵌入式系统的设计流程 3. 嵌入式系统的开发方法 4. 嵌入式系统的开发模式 5. 嵌入式系统的 测试
1.3 嵌入式系统的开发流程
什么是瀑布模型？
那啥叫做 迭代 呢？
1.4从生命周期看嵌入式系统的设计流程
迭代 （diédài）
现代汉语词典--词语解释： 更相代替;轮换。[iterative] 更替。例：四时迭代，迭代法
更相代替；轮换。 汉 仲长统 《昌言·理乱》：“存亡以之迭代，政乱从此周復，天道常 然之大数也。” 北周 庾信 《哀江南赋》序：“春秋迭代，必有去故之悲。”
嵌入式产品设计需要一个小组的技术人员协作完成 设计过程会受内外因素的影响而变化
1.6嵌入式系统分层设计模型
1.7嵌入式系统的软硬件并行设计
1.8嵌入式系统的开发模式
宿主机
串口线
目标机
网线
1.8嵌入式系统的开发模式
嵌入式系统的软件使用交叉开发平台进行开发
系统软件和应用软件在主机开发平台上开发 系统软件和应用软件在嵌入式硬件平台上运行。
测试目的:
找到软硬件设计中的错误 减少风险 节约成本 提高性能
测试什么:
功能调试(黑盒测试)
压力测试,边界测试,异常测试 错误测试,随机测试,性能测试
覆盖测试(白盒测试)
语句测试,判定和分支测试,条件覆盖
迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需 目标或结果。每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而 每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。

嵌入式系统原理与开发PPT参考课件

嵌入式系统原理与开发
第二章 嵌入式处理器(上)

第二章 嵌入式处理器
2.1 引言 2.2 嵌入式处理器概述 2.3 ARM处理器基础 2.4 ARM指令系统 2.5 ARM程序设计基础
嵌入式系统原理与开发》
2.1 引言
嵌入式处理器是嵌入式系统最核心的部件。 RISC结构已经被证明是嵌入式处理器最适合的 结构。 ARM处理器是真正意义上的RISC结构的处理器， 且具有处理速度快、功耗低、价格便宜等方面 的优点，得到了广泛使用。
1. 嵌入式微控制器(MicroController)
比较有代表性的通用系列包括8051、C166/167、 MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、MC 68HC05/11/12/16、68300等。
半通用系列，如支持USB接口的MCU8XC930/931、 C540、C541；支持I2C、CAN、LCD及众多专用MCU和 兼容系列。
嵌入式系统原理与开发》
例：Intel 8085 Microprocessor
➢ Introduced in 1974
➢ 8-bit architecture
➢ Still used in some
➢ microcontroller ➢ applications !
嵌入式系统原理与开发》
2.2.1 嵌入式处理器的分类
SoC最大的特点就是成功实现了软硬件无缝结合，直 接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块，满足了单片系 统所要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压和 低功耗等指标。
嵌入式系统原理与开发》
2.2.1 嵌入式处理器的分类
4. 嵌入式片上系统 (System on Chip )
目前比较典型的几款SoC产品包括Siemens 的TriCore、Philips的Smart XA、Motorola的 M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和 Motorola联合研制的Neuron芯片等。

最新嵌入式系统2PPT课件


是否包括目标硬件设备驱动程序
是否具有可裁剪性
选择编程语言
大部分系统使用C、C++、Java
有严格时间要求和访问硬件部分使用汇编语言
可视化应用使用Embedded Visual Tools
8
评估板的选择
具有设计参考价值，使系统的硬件、软件开发同时进行，可
加快开发进度，降低开发风险。
编写板级支持包BSP代码
与硬件结构有关。不同操作系统供应商会提供BSP的开发方
法和开发模板。
软件开发过程
开发过程
建立交叉开发环境（如gcc、ARM SDT、Tornado等）
交叉编译和链接
重定位和下载
联机调试
9
在主机系统上对软件进行仿真验证 在目标系统上运行，测试软件功能 代码优化
清除无用代码 清除调试代码 浮点运算尽量使用浮点处理器 访问最频繁的变量使用寄存器型或自动变量 耗时大的函数使用汇编语言编写 编译时设置较高的优先级（通常0～3级，3级最高）
10
2.4 系统测试
硬件测试
部件功能测试、可靠性测试、电磁兼容性测试、性 能指标测试（如通信系统的误码率）等
软件测试
功能测试（黑盒测试）
输入测试数据，观察输出是否为预期结果。 极限情况测试（如使输入通道、内存缓冲区、磁盘控制器
等超载） 边界测试（输入特定输入范围边界的值） 异常测试（测试触发异常模式） 随机测试（如测试用户界面代码的健壮性）
特定部分。
性能测试
对系统的综合性能进行测试
12
第2章 嵌入式系统开发过程
本章主要介绍以下内容：
需求分析 系统设计 系统实现 系统测试
1
选择操作系统
实时系统？非实时系统？有无人机界面要求？无需操作 系统？
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

13
9
第2章 嵌入式系统开发过程
生成代码阶段
交叉编译和链接
嵌入式软件开发编码完成后，要进行编译和链接 以生成可执行代码。但是，在开发过程中设计人员普 遍使用Intel的x86系列CPU的计算机进行开发，而目 标环境的处理芯片却是多种多样的，如ARM，DSP， PowerPC，DragonBall系列等，这就要求开发机上的 编译器能支持交叉编译。 嵌入式集成开发环境都支持交叉编译、链接，如 WindRiver 公司的 TornadoⅡ 以及 GNU 套件等。交叉编 译链接生成两种类型的可执行文件：调试用的可执行 文件和固化的可执行文件。
–需要交叉开发环境：交叉开发环境是指实现编译、链接和调试应
用程序代码的环境。与运行应用程序的环境不同，它分散在有通信 连接的宿主机与目标机环境之中。 宿主机(Host)是一台通用计算机，一般是PC机。它通过串口 或网络连接与目标机通信。

目标机(Target) 可以是嵌入式应用软件的实际运行环境，也 可以是能替代实际环境的仿真系统。
7
第2章 嵌入式系统开发过程
生成代码阶段
生成代码阶段需要完成的工作包括代码编程、 交叉编译和链接、交叉调试和测试等。
8
第2章 嵌入式系统开发过程
生成代码阶段
代码编程
在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是先在 通用PC上编程，然后通过交叉编译链接，将程序做成目标 平台上可以运行的二进制代码格式。最后将程序下载到目 标平台上的特定位置，在目标板上启动运行这段二进制代 码。
6
第2章 嵌入式系统开发过程
设计阶段
系统的设计阶段包括系统设计、任务设计和任务的详细 设计。由于嵌入式系统中任务的并发性，嵌入式软件开发中 引入了DARTS的设计方法。 DARTS设计方法：是结构化分析 /结构化设计的扩展。它 给出划分任务的方法，并提供定义任务间接口的机制。 DARTS设计方法的设计步骤如下： •(1)数据流分析 •(2)划分任务 •(3)定义任务间的接口
第2章 嵌入式系统开发过程
第2章 嵌入式系统开发过程
主要内容
1
嵌入式软件开发的特点
2
嵌入式软件的开发流程
2
第2章 嵌入式系统开发过程
2.1 嵌入式软件开发的特点

嵌入式系统与通用计算机系统的差别：
–
人机交互界面 有限的功能 时间关键性和稳定性
–
–
3
第2章 嵌入式系统开发过程

嵌入式软件开发的特点：
需求分析阶段 设计阶段 生成代码阶段 固化阶段
5
第2章 嵌入式系统开发过程
需求分析阶段
嵌入式系统应用需求中最为突出的是注重应用的时 效性，需求分析阶段的主要任务是：
(1)对问题的识别和分析 对用户提出的问题进行抽象识别用以产生以下的需求：功能需求、性能 需求、环境需求、可靠性需求、安全需求、用户界面需求、资源使用需求、 软件成本与开发进度需求。 (2)制订规格说明文档 经过对问题的识别，产生了系统各方面的需求。通过对规格的说明，文 档得以清晰、准确地描述。这些说明文档包括需求规格说明书和初级的用 户手册等。 (3)需求评审 需求评审作为系统进入下一阶段前最后的需求分析复查手段，在需求分 析的最后阶段对各项需求进行评估，以保证软件需求的质量。需求评审的 内容包括正确性、无歧义性、安全性、可验证性、一致性、可理解性、可 修改性、可追踪性等多个方面。
–引入任务设计方法 –需要固化程序 –软件开发难度大
嵌入式应用软件对实时性、稳定性、可靠性、抗干扰性等性 能的要求都比通用软件的要求更为严格和苛刻。

4
第2章 嵌入式系统开发过程
2.2 嵌入式系统开发的流程
嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程 大同小异，但开发所使用的设计方法具有嵌入式 开发的特点。整个开发流程可分为：
测试
嵌入式系统开发的测试与通用软件的测试相似， 分为单元测试和系统集成测试。
11
第2章 嵌入式系统开发过程
固化阶段
嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域的，基于相 应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期任务的计算机软件。
嵌入式软件的特点如下： (1)软件要求固态化存储。 (2)软件代码要求高质量、高可靠性。 (3)系统软件的高实时性是基本要求。 (4)多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的必需。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12
第2章 嵌入式系统开发过程
总结：嵌入式软件开发的要点
嵌入式应用软件高度依赖目标应用的软硬件环 境，软件的部分任务功能函数由汇编语言完成， 具有高度的不可移植性。 为了保证实时性能，使用效率高和速度快的汇 编语言是不可避免的。 尽可能提高嵌入式应用软件的可移植性方法： (1)尽量用高级语言开发，少用汇编语言 (2)局域化不可移植部分 (3)提高软件的可重用性
10
第2章 嵌入式系统开发过程
生成代码阶段
交叉调试 交叉调试，又叫远程调试，具有以下特点：
调试器和被调试的程序运行在不同的机器上。调试器 运行在PC或工作站上，而被调试程序运行在各式的专用 目标机上； 调试器通过某种通信方式与目标机建立联系，如串口、 并口、网络、JTAG或者专用的通信方式； 在目标机上一般具有某种调试代理，这种代理能与调 试器一起配合完成对目标机上运行程序的调试。这种代 理可以是某种能支持调试的硬件，也可以是某种软件； 目标机可以是一种仿真机。通过在宿主机上运行目标 机的仿真软件，仿真一台目标机，使整个调试工作只在 一台计算机上进行。