下载文档原格式
嵌入式系统的软件开发流程与工具嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，其软件需要被嵌入到硬件设备中，以实现特定的功能。
嵌入式系统的软件开发流程和工具的选择对于产品的质量和开发效率有着重要的影响。
在本篇范文中，我将详细介绍嵌入式系统的软件开发流程和常用工具。
一、需求分析1.1 确定项目的具体需求：对于嵌入式系统开发，首先需要明确项目的具体需求，包括功能和性能等方面的要求。
1.2 进行需求分析和规划：根据项目需求，进行详细的需求分析和规划，确定软件的功能模块和开发阶段。
二、系统设计2.1 架构设计：根据需求分析的结果，进行系统整体架构的设计，包括软件模块的划分和模块之间的关系等。
2.2 接口设计：设计各个模块之间的接口以及与硬件设备的接口，确保系统的可靠性和稳定性。
三、软件开发3.1 编码：根据系统设计的结果，进行具体模块的编码工作。
在编码过程中，需要遵循相关的编码规范和代码质量标准，确保代码的可读性和可维护性。
3.2 软件集成：将各个模块进行集成，并进行功能测试，确保系统的整体功能正常运行。
四、调试和测试4.1 调试：在软件开发过程中，可能会出现各种问题和错误。
通过调试工具和技术，找出并解决这些问题，确保软件的正常运行。
4.2 测试：进行系统功能测试、性能测试和稳定性测试，以验证软件的质量和性能是否符合项目需求。
五、软件发布和维护5.1 软件发布：在完成软件开发和测试后，将软件发布到目标设备中，并进行相关的验证和确认。
5.2 软件维护：随着时间的推移，系统可能会出现一些问题或者需要进行功能升级。
在软件发布后，需要对软件进行维护，及时修复问题和更新功能。
六、常用工具6.1 集成开发环境（IDE）：例如Eclipse、Visual Studio等，提供编码、调试和测试等功能。
6.2 调试工具：例如GDB、JTAG等，用于对系统进行调试和错误定位。
6.3 版本管理工具：例如Git、SVN等，用于管理软件代码的版本和修改记录。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案一、教学目标1. 了解嵌入式系统的概念、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统的基本组成和开发流程。
3. 学习嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统。
4. 掌握嵌入式系统编程方法和常用编程工具。
5. 培养学生的嵌入式系统设计和开发能力。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的特点1.3 嵌入式系统的应用领域2. 嵌入式系统的基本组成2.1 硬件平台2.2 软件系统2.3 中间件和驱动程序3. 嵌入式系统开发流程3.1 需求分析3.2 硬件选型和系统设计3.3 软件开发3.4 系统集成与测试3.5 产品发布与维护4. 嵌入式操作系统原理4.1 嵌入式操作系统的概念4.2 嵌入式操作系统的分类4.3 嵌入式操作系统的特点4.4 常用嵌入式操作系统介绍5. 嵌入式系统编程方法5.1 嵌入式编程语言5.2 嵌入式系统编程工具5.3 嵌入式系统编程规范5.4 嵌入式系统编程实例三、教学方法1. 讲授法：讲解嵌入式系统的基本概念、原理和开发流程。
2. 案例分析法：分析实际项目中的嵌入式系统设计和开发案例。
3. 实验法：动手实践，掌握嵌入式系统编程方法和工具。
4. 小组讨论法：分组讨论，培养团队合作能力。
四、教学资源1. 教材：《嵌入式系统开发与应用》2. 课件：教学PPT3. 实验设备：嵌入式开发板、编程器、仿真器等4. 在线资源：相关论文、博客、教程、论坛等五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况。
2. 作业完成情况：评估学生作业的质量和完成速度。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力。
4. 期末考试：测试学生对嵌入式系统开发与应用知识的掌握程度。
六、教学内容6. 嵌入式系统硬件平台6.1 微控制器(MCU)6.2 应用处理器(AP)6.3 系统级芯片(SoC)6.4 硬件选型的考虑因素7. 嵌入式系统软件系统7.1 固件编程7.2 嵌入式操作系统7.3 中间件与驱动程序开发7.4 软件开发工具与环境8. 嵌入式系统中间件与驱动程序8.1 中间件的概念与作用8.2 常用中间件介绍8.3 驱动程序的概念与开发8.4 设备驱动程序的框架9. 嵌入式系统项目开发流程9.1 需求分析与规格说明书编写9.2 硬件设计与选型9.3 软件设计与开发9.4 系统集成与测试9.5 项目管理与迭代10. 嵌入式系统案例分析与实践10.1 案例选择与分析10.2 系统设计与开发过程10.3 项目实施与调试10.4 项目报告与评审七、教学方法1. 案例分析法：通过分析具体的嵌入式系统项目案例，使学生了解项目开发的实际过程。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案一、教学目标1. 理解嵌入式系统的概念及其在日常生活和工作中的应用。
2. 掌握嵌入式系统的基本组成和开发流程。
3. 学习嵌入式操作系统的基础知识。
4. 培养实际动手能力和团队协作精神。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域。
2. 嵌入式系统基本组成硬件平台、软件系统和中间件。
3. 嵌入式系统开发流程需求分析、硬件选型、软件设计、系统集成和测试。
4. 嵌入式操作系统基础RTOS、嵌入式Linux和实时性分析。
5. 嵌入式系统实例分析以实际项目为例，分析嵌入式系统的应用和开发过程。
三、教学方法1. 讲授法：讲解嵌入式系统的基本概念、原理和开发方法。
2. 案例分析法：分析实际项目，让学生了解嵌入式系统的应用。
3. 实验法：引导学生动手实践，培养实际操作能力。
4. 小组讨论法：分组讨论，培养团队协作精神。
四、教学环境1. 教室：配备投影仪、计算机、网络等教学设施。
2. 实验室：配备嵌入式开发板、编程器、仿真器等实验设备。
五、教学评价1. 课堂互动：提问、回答问题、讨论等，评价学生对知识的掌握。
2. 课后作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的动手能力和解决问题能力。
4. 课程设计：综合运用所学知识完成一个嵌入式系统项目，评价学生的综合能力。
六、教学资源1. 教材：《嵌入式系统开发与应用》教材，用于引导学生学习基本概念和原理。
2. 案例库：收集各类嵌入式系统应用案例，用于分析讨论。
3. 实验指导书：提供实验步骤、原理和技巧，指导学生动手实践。
4. 在线资源：推荐相关网站、论坛和教程，便于学生自主学习。
七、教学安排1. 课时：共计32课时，包括16次理论课和16次实验课。
2. 进度计划：第1-4课时：嵌入式系统概述及基本组成第5-8课时：嵌入式系统开发流程第9-12课时：嵌入式操作系统基础第13-16课时：嵌入式系统实例分析第17-20课时：实验一：嵌入式系统硬件平台搭建第21-24课时：实验二：嵌入式系统软件设计第25-28课时：实验三：嵌入式操作系统应用第29-32课时：课程设计：完成一个嵌入式系统项目八、教学注意事项1. 注重理论联系实际，让学生了解嵌入式系统在生活中的应用。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案一、教学目标1. 了解嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统的基本组成和工作原理。
3. 熟悉嵌入式系统开发流程和工具。
4. 掌握C语言编程基础，为后续嵌入式系统开发打下基础。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述嵌入式系统的定义、特点和应用领域嵌入式系统的发展历程和趋势2. 嵌入式系统的基本组成硬件平台：处理器、存储器、输入输出接口等软件系统：操作系统、驱动程序、应用程序等3. 嵌入式系统的工作原理嵌入式处理器的工作原理和性能指标嵌入式系统的启动流程和运行机制4. 嵌入式系统开发流程和工具需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发等环节常用的嵌入式开发工具：编程语言、编译器、调试器等5. C语言编程基础C语言的基本语法和数据类型控制结构、函数、数组、指针等关键概念三、教学方法1. 讲授法：讲解嵌入式系统的基本概念、原理和开发流程。
2. 案例分析法：分析典型的嵌入式系统应用案例，让学生了解实际应用。
3. 实践操作法：引导学生动手编写C语言程序，体验嵌入式系统开发。
四、教学资源1. 教材：《嵌入式系统开发与应用》2. 课件：嵌入式系统的基本概念、原理和开发流程3. 案例素材：典型的嵌入式系统应用案例4. 编程环境：集成开发环境（IDE）和相关工具五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对嵌入式系统基本概念的理解。
2. 课后作业：布置相关编程练习，检验学生掌握C语言编程基础。
3. 课程设计：让学生结合所学知识，完成一个嵌入式系统应用项目的方案设计。
4. 期末考试：全面测试学生对嵌入式系统开发与应用知识的掌握。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：嵌入式系统概述（2课时）嵌入式系统的基本组成（3课时）嵌入式系统的工作原理（3课时）嵌入式系统开发流程和工具（4课时）C语言编程基础（6课时）实践环节（10课时）课程设计（5课时）期末考试（2课时）七、教学重点与难点1. 教学重点：嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域嵌入式系统的基本组成和工作原理嵌入式系统开发流程和工具C语言编程基础2. 教学难点：嵌入式系统的工作原理嵌入式系统开发流程和工具的使用C语言的高级编程技巧八、教学过程1. 导入：通过引入生活中的嵌入式系统实例，激发学生对嵌入式系统的兴趣。
嵌入式系统软件开发流程介绍嵌入式系统软件开发是指针对特定硬件平台和应用领域，开发嵌入式软件的过程。
嵌入式系统软件开发流程的设计和执行至关重要，它可以确保开发团队的高效协作，并促进系统软件的稳定性和可靠性。
在本文中，我将介绍嵌入式系统软件开发的流程，并深入探讨每个步骤的关键任务和活动。
第一步：需求分析在嵌入式系统软件开发的起始阶段，开发团队需要与客户和所有相关方一起明确系统的功能和性能需求。
这个阶段的主要任务包括定义系统的功能规格、界定系统的硬件和软件接口，以及确定系统的约束条件。
需求分析的结果将成为开发团队后续工作的依据，因此确保准确收集和明确需求至关重要。
第二步：体系结构设计在体系结构设计阶段，开发团队将系统的功能和性能需求转化为软件系统的结构和模块。
这个阶段的关键任务包括定义系统的模块化、确定软件和硬件的划分，以及设计系统的层次结构。
体系结构设计的目标是实现系统的模块化和可维护性，并为后续的开发工作提供指导。
第三步：详细设计在详细设计阶段，开发团队将体系结构设计转化为具体的软件设计。
这个阶段的主要任务包括定义模块的接口和数据结构，编写详细的设计文档，并确定单元测试和集成测试的策略。
详细设计的目标是确保软件的可扩展性和可维护性，以及满足系统需求的性能和功能。
第四步：编码和单元测试在编码和单元测试阶段，开发团队将详细设计转化为可执行的代码，并进行单元测试以验证代码的正确性。
编码的过程包括选择适当的编程语言和工具，编写可读性好和可维护性好的代码，以及在编码过程中进行适当的注释和文档编写。
单元测试的目标是验证每个模块的功能和性能，确保代码的正确性。
第五步：集成测试在集成测试阶段，开发团队将各个模块和组件整合到一个完整的系统中，并进行集成测试以验证系统的功能和性能。
集成测试的任务包括设计和执行系统级测试用例，收集和分析测试结果，并解决测试中发现的问题。
通过集成测试，开发团队可以确保软件系统的稳定性和相互之间的兼容性。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案第一章：嵌入式系统概述1.1 教学目标让学生了解嵌入式系统的定义、特点和应用领域让学生掌握嵌入式系统的基本组成部分及其工作原理让学生了解嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.2 教学内容嵌入式系统的定义和特点嵌入式系统的基本组成部分：处理器、存储器、输入输出接口等嵌入式系统的应用领域：家电、工业控制、医疗设备等嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统的定义、特点和应用领域采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统的定义、特点和应用领域的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统应用实例第二章：嵌入式处理器2.1 教学目标让学生了解嵌入式处理器的定义、分类和性能指标让学生掌握嵌入式处理器的基本组成和工作原理让学生了解嵌入式处理器的选择方法和应用领域2.2 教学内容嵌入式处理器的定义和分类：单片机、ARM、DSP等嵌入式处理器的主要性能指标：主频、缓存、功耗等嵌入式处理器的基本组成：内核、外围电路、接口等嵌入式处理器的选择方法和应用领域2.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式处理器的定义、分类和性能指标采用实验演示法，展示嵌入式处理器的基本组成和工作原理采用案例分析法，分析具体的嵌入式处理器应用实例2.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式处理器的定义、分类和性能指标的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式处理器应用实例第三章：嵌入式操作系统3.1 教学目标让学生了解嵌入式操作系统的定义、特点和分类让学生掌握嵌入式操作系统的基本组成和工作原理让学生了解嵌入式操作系统的选择方法和应用领域3.2 教学内容嵌入式操作系统的定义和特点：实时性、小型化、可移植性等嵌入式操作系统的分类：裸机、实时操作系统、嵌入式中间件等嵌入式操作系统的基本组成：内核、驱动程序、应用程序等嵌入式操作系统的选择方法和应用领域3.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式操作系统的定义、特点和分类采用实验演示法，展示嵌入式操作系统的基本组成和工作原理采用案例分析法，分析具体的嵌入式操作系统应用实例3.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式操作系统的定义、特点和分类的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式操作系统应用实例第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 教学目标让学生了解嵌入式系统设计的任务和步骤让学生掌握嵌入式系统开发的基本流程和方法让学生了解嵌入式系统开发的工具和环境4.2 教学内容嵌入式系统设计的任务和步骤：需求分析、硬件选型、软件设计等嵌入式系统开发的基本流程：系统设计、硬件实现、软件开发等嵌入式系统开发的工具和环境：集成开发环境、编程语言、调试工具等4.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统设计的任务和步骤采用实验演示法，展示嵌入式系统开发的基本流程和方法采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统开发实例4.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统设计的任务和步骤的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统开发实例第五章：嵌入式系统应用实例分析5.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在各个领域的应用实例让学生掌握第六章：嵌入式系统在家电领域的应用6.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在家电领域的应用实例让学生掌握家电领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解家电领域中嵌入式系统的发展趋势6.2 教学内容嵌入式系统在家电领域的应用实例：电视、冰箱、空调等家电领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：人机界面设计、网络通信等家电领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、网络化、节能化等6.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在家电领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在家电领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论家电领域中嵌入式系统的发展趋势6.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在家电领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在家电领域的应用实例第七章：嵌入式系统在工业控制领域的应用7.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在工业控制领域的应用实例让学生掌握工业控制领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势7.2 教学内容嵌入式系统在工业控制领域的应用实例：PLC、等工业控制领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：实时性、稳定性等工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势：自动化、智能化等7.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在工业控制领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在工业控制领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势7.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在工业控制领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在工业控制领域的应用实例第八章：嵌入式系统在医疗设备领域的应用8.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例让学生掌握医疗设备领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势8.2 教学内容嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例：心电监护仪、超声波设备等医疗设备领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：精度、可靠性等医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、小型化等8.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势8.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例第九章：嵌入式系统在交通领域的应用9.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在交通领域的应用实例让学生掌握交通领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解交通领域中嵌入式系统的发展趋势9.2 教学内容嵌入式系统在交通领域的应用实例：智能交通系统、车辆导航等交通领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：实时性、安全性等交通领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、高效化等9.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在交通领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在交通领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论交通领域中嵌入式系统的发展趋势9.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在交通领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在交通领域的应用实例重点和难点解析一、嵌入式系统概述：理解嵌入式系统的定义、特点和应用领域，以及嵌入式系统的基本组成和工作原理。
嵌入式软件开发流程一、嵌入式软件开发流程1.1 嵌入式系统开发概述由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。
嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图1.1所示。
图1.1 嵌入式系统开发流程图在系统总体开发中，由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密，往往某些需求只能通过特定的硬件才能实现，因此需要进行处理器选型，以更好地满足产品的需求。
另外，对于有些硬件和软件都可以实现的功能，就需要在成本和性能上做出抉择。
往往通过硬件实现会增加产品的成本，但能大大提高产品的性能和可靠性。
再次，开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。
这里的开发环境包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。
比如，对开发成本和进度限制较大的产品可以选择嵌入式Linux，对实时性要求非常高的产品可以选择Vxworks等。
1.2 嵌入式软件开发概述嵌入式软件开发总体流程为图4.15中“软件设计实现”部分所示，它同通用计算机软件开发一样，分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。
其中嵌入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一，故没有分开画出。
由于在嵌入式软件开发的工具非常多，为了更好地帮助读者选择开发工具，下面首先对嵌入式软件开发过程中所使用的工具做一简单归纳。
嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分，比如在需求分析阶段，可以选择IBM的Rational Rose等软件，而在程序开发阶段可以采用CodeWarrior（下面要介绍的ADS 的一个工具）等，在调试阶段所用的Multi-ICE等。
同时，不同的嵌入式操作系统往往会有配套的开发工具，比如Vxworks有集成开发环境Tornado，WindowsCE的集成开发环境WindowsCE Platform等。
此外，不同的处理器可能还有对应的开发工具，比如ARM的常用集成开发工具ADS、IAR和RealView等。
在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。
图4.16是嵌入式开发的不同阶段的常用软件。
图1.2 嵌入式开发不同阶段的常用软件嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。
1．交叉编译嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。
所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。
在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。
因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。
要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。
嵌入式系统交叉编译环境如图4.17所示。
图4.17 交叉编译环境小知识与交叉编译相对应，平时常用的编译称为本地编译。
这里一般将进行交叉编译的主机称为宿主机，也就是普通的通用PC，而将程序实际的运行环境称为目标机，也就是嵌入式系统环境。
由于一般通用计算机拥有非常丰富的系统资源、使用方便的集成开发环境和调试工具等，而嵌入式系统的系统资源非常紧缺，无法在其上运行相关的编译工具，因此，嵌入式系统的开发需要借助宿主机（通用计算机）来编译出目标机的可执行代码。
由于编译的过程包括编译、链接等几个阶段，因此，嵌入式的交叉编译也包括交叉编译、交叉链接等过程，通常ARM的交叉编译器为arm-elf-gcc、arm-linux-gcc等，交叉链接器为arm-elf-ld、arm-linux-ld 等，交叉编译过程如图4.18所示。
图4.18 嵌入式交叉编译过程2．交叉调试嵌入式软件经过编译和链接后即进入调试阶段，调试是软件开发过程中必不可少的一个环节，嵌入式软件开发过程中的交叉调试与通用软件开发过程中的调试方式有很大的差别。
在常见软件开发中，调试器与被调试的程序往往运行在同一台计算机上，调试器是一个单独运行着的进程，它通过操作系统提供的调试接口来控制被调试的进程。
而在嵌入式软件开发中，调试时采用的是在宿主机和目标机之间进行的交叉调试，调试器仍然运行在宿主机的通用操作系统之上，但被调试的进程却是运行在基于特定硬件平台的嵌入式操作系统中，调试器和被调试进程通过串口或者网络进行通信，调试器可以控制、访问被调试进程，读取被调试进程的当前状态，并能够改变被调试进程的运行状态。
嵌入式系统的交叉调试有多种方法，主要可分为软件方式和硬件方式两种。
它们一般都具有如下一些典型特点。
•调试器和被调试进程运行在不同的机器上，调试器运行在PC机（宿主机），而被调试的进程则运行在各种专业调试板上（目标板）。
•调试器通过某种通信方式（串口、并口、网络、JTAG等）控制被调试进程。
•在目标机上一般会具备某种形式的调试代理，它负责与调试器共同配合完成对目标机上运行着的进程的调试。
这种调试代理可能是某些支持调试功能的硬件设备，也可能是某些专门的调试软件（如gdbserver）。
•目标机可能是某种形式的系统仿真器，通过在宿主机上运行目标机的仿真软件，整个调试过程可以在一台计算机上运行。
此时物理上虽然只有一台计算机，但逻辑上仍然存在着宿主机和目标机的区别。
下面分别就软件调试桩方式和硬件片上调试两种方式进行详细介绍。
（1）软件方式。
软件调试主要是通过插入调试桩的方式来进行的。
调试桩方式进行调试是通过目标操作系统和调试器内分别加入某些功能模块，二者互通信息来进行调试。
该方式的典型调试器有gdb调试器。
gdb的交叉调试器分为GdbServer和GdbClient，其中的GdbServer就作为调试桩在安装在目标板上，GdbClient就是驻于本地的gdb调试器。
它们的调试原理图如图4.19所示。
图4.19 gdb远程调试原理图gdb调试的工作流程。
•首先，建立调试器（本地gdb）与目标操作系统的通信连接，可通过串口、网卡、并口等多种方式。
•然后，在目标机上开启GdbServer进程，并监听对应端口。
•在宿主机上运行调试器gdb，这时，gdb就会自动寻找远端的通信进程，也就是GdbServer的所在进程。
•在宿主机上的gdb通过GdbServer请求对目标机上的程序发出控制命令。
这时，GdbServer将请求转化为程序的地址空间或目标平台的某些寄存器的访问，这对于没有虚拟存储器的简单的嵌入式操作系统而言，是十分容易的。
•GdbServer把目标操作系统的所有异常处理转向通信模块，并告知宿主机上gdb当前有异常。
•宿主机上的gdb向用户显示被调试程序产生了哪一类异常。
这样就完成了调试的整个过程。
这个方案的实质是用软件接管目标机的全部异常处理及部分中断处理，并在其中插入调试端口通信模块，与主机的调试器进行交互。
但是它只能在目标机系统初始化完毕、调试通信端口初始化完成后才能起作用，因此，一般只能用于调试运行于目标操作系统之上的应用程序，而不宜用来调试目标操作系统的内核代码及启动代码。
而且，它必须改变目标操作系统，因此，也就多了一个不用于正式发布的调试版。
（2）硬件调试。
相对于软件调试而言，使用硬件调试器可以获得更强大的调试功能和更优秀的调试性能。
硬件调试器的基本原理是通过仿真硬件的执行过程，让开发者在调试时可以随时了解到系统的当前执行情况。
目前嵌入式系统开发中最常用到的硬件调试器是ROMMonitor、ROMEmulator、In-CircuitEmulator和In-CircuitDebugger。
采用ROMMonitor方式进行交叉调试需要在宿主机上运行调试器，在宿主机上运行ROM 监视器（ROMMonitor）和被调试程序，宿主机通过调试器与目标机上的ROM监视器遵循远程调试协议建立通信连接。
ROM监视器可以是一段运行在目标机ROM上的可执行程序，也可以是一个专门的硬件调试设备，它负责监控目标机上被调试程序的运行情况，能够与宿主机端的调试器一同完成对应用程序的调试。
在使用这种调试方式时，被调试程序首先通过ROM监视器下载到目标机，然后在ROM 监视器的监控下完成调试。
优点：ROM监视器功能强大，能够完成设置断点、单步执行、查看寄存器、修改内存空间等各项调试功能。
确定：同软件调试一样，使用ROM监视器目标机和宿主机必须建立通信连接。
其原理图如图4.20所示。
图4.20 ROMMonitor调试方式采用ROMEmulator方式进行交叉调试时需要使用ROM仿真器，并且它通常被插入到目标机上的ROM插槽中，专门用于仿真目标机上的ROM芯片。
在使用这种调试方式时，被调试程序首先下载到ROM仿真器中，因此等效于下载到目标机的ROM芯片上，然后在ROM仿真器中完成对目标程序的调试。
优点：避免了每次修改程序后都必须重新烧写到目标机的ROM中。
缺点：ROM仿真器本身比较昂贵，功能相对来讲又比较单一，只适应于某些特定场合。
其原理如图4.21所示。
图4.21 ROMEmulator调试方式采用In-CircuitEmulator（ICE）方式进行交叉调试时需要使用在线仿真器，它是目前最为有效的嵌入式系统的调试手段。
它是仿照目标机上的CPU而专门设计的硬件，可以完全仿真处理器芯片的行为。
仿真器与目标板可以通过仿真头连接，与宿主机可以通过串口、并口、网线或USB口等连接方式。
由于仿真器自成体系，所以调试时既可以连接目标板，也可以不连接目标板。
在线仿真器提供了非常丰富的调试功能。
在使用在线仿真器进行调试的过程中，可以按顺序单步执行，也可以倒退执行，还可以实时查看所有需要的数据，从而给调试过程带来了很多的便利。
嵌入式系统应用的一个显著特点是与现实世界中的硬件直接相关，并存在各种异变和事先未知的变化，从而给微处理器的指令执行带来各种不确定因素，这种不确定性在目前情况下只有通过在线仿真器才有可能发现。
优点：功能强大，软硬件都可做到完全实时在线调试。
缺点：价格昂贵。
其原理如图4.22所示。
图4.22 ICE调试方式采用In-CircuitDebugger（ICD）方式进行交叉调试时需要使用在线调试器。
由于ICE的价格非常昂贵，并且每种CPU都需要一种与之对应的ICE，使得开发成本非常高。
一个比较好的解决办法是让CPU直接在其内部实现调试功能，并通过在开发板上引出的调试端口发送调试命令和接收调试信息，完成调试过程。
如使用非常广泛的ARM处理器的JTAG 端口技术就是由此而诞生的。
JTAG是1985年指定的检测PCB和IC芯片的一个标准。
1990年被修改成为IEEE的一个标准，即IEEE1149.1。
