嵌入式系统开发流程PPT幻灯片课件

嵌入式系统简介嵌入式系统的配置嵌入式系统开发过程，第9章嵌入式系统概述，第1章，从广义上讲，具有微处理器的专用硬件和软件系统可以说是嵌入式系统。像各种微控制器和DSP系统。这些系统在执行更单一的专业功能时，具有简洁高效的功能。但是，由于没有操作系统，管理系统硬件和软件的能力有限，实现复杂的多任务功能往往存在困难，从狭义上说，使用嵌入式微处理器配置独立系统，拥有自己的操作系统，在特定情况下使用的专用硬件和软件系统称为嵌入式系统。9.1嵌入式系统简介，2，嵌入式系统的一些重要特征，1。系统内核小：嵌入式系统通常应用于小型电子设备，系统资源相对有限，因此内核比传统操作系统小得多。3、2。特殊性：软件系统和硬件紧密结合，一般需要硬件系统移植的嵌入式系统的个性化程度很强。在同一品牌、同一系列内，随着系统硬件的变化和增减，需要不断修改。同时，许多操作需要对系统进行重大更改，程序的编译和下载与系统相结合，这种修改和一般软件的“升级”是完全不同的概念。4、3。简化系统：嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明确区分，不需要功能设计和实现，在控制系统成本的同时有助于系统安全。5、4。高实时操作系统：这是嵌入式软件的基本要求，软件需要固态存储以提高速度。软件代码需要高质量、高可靠性、实时性。6、5。将嵌入式软件开发转换为标准化：嵌入式系统上的应用程序可以在芯片上直接运行，无需操作系统。合理安排多任务处理，利用系统资源、系统函数和专家库函数界面，需要选择实时操作系统(RTOS)开发平台，以确保程序执行的实时性、可靠性和开发时间，并确保软件质量。7、6。嵌入式系统需要开发工具和环境。因为没有自己的开发功能，所以在设计完成后，用户通常不能修改这些程序功能，开发需要一套开发工具和环境。这些工具和环境通常基于通用计算机的硬件和软件设备以及各种逻辑分析器、混合信号示波器等。开发时通常需要主机和目标系统的概念、程序开发的主机、作为最终执行机器的目标机器，以及开发时的替代组合。8，9.2嵌入式系统的配置，9，嵌入式系统由嵌入式硬件和嵌入式软件组成。内置硬件以芯片、模板、组件和控制器的形式存储在设备内部。嵌入式软件是实时多任务操作系统和多种专用软件，通常固化在ROM或闪存中。嵌入式系统将硬件和软件集成在一起成为产品，但在开发过程中需要用于辅助开发的开发工具。10，嵌入式系统的整体体系结构，11，嵌入式微处理器，对实时多任务处理的强大支持，多任务处理和短中断响应时间，从而最大限度地减少内部代码和实时内核的执行时间。具有强大的存储保护功能。这是因为嵌入式系统的软件结构模块化，为了避免软件模块之间的错误交互，设计了强大的存储区域保护功能，同时也有助于软件诊断。12，嵌入式微处理器，可扩展处理器结构，可快速开发满足应用需要的产品。嵌入式微处理器的功耗必须很低。特别是在便携式无线和移动计算及通信设备中以电池供电的嵌入式系统中，功耗仅为mW或W级别。13，嵌入式微处理器分类，14，嵌入式系统硬件核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器是嵌入式微处理器嵌入式微处理器微处理器嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式数字信号处理器嵌入式digitalsignalsignalspu(edsp)应用程序通常将微处理器安装在专门设计的电路板上，只需在母板上保留内置相关功能，从而满足嵌入式系统体积小、功耗低的要求。嵌入式微处理器制造商：摩托罗拉、英特尔、IBM、日立、NEC、东芝、AMD、国家半导体、Zilog、IDT、Fujitsu、Atmel、太阳、微系统、夏普、主要嵌入式微处理器包括MotorolaPowerPC、IntelPentium、Motorola68000、strongARM、MIPS和AMDX86系列。16，集成微控制器，也称为单芯片微控制器，将CPU、内存(少量RAM、ROM或两者)和其他外围接口封装在同一集成电路中。嵌入式微控制器制造商：摩托罗拉、英特尔、infinium技术、Atmel、日立、NEC、三菱、东芝、松下、微软、富士、飞利浦、德克萨斯仪器主要嵌入式微控制器包括MCS-51、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K、Z8、C540、PIC、嵌入式微控制器EMCU，17，嵌入式DSP提高编译的效率和执行速度，特别是离散时间信号的快速处理计算。广泛应用于数字过滤、FFT、频谱分析、图像处理等领域。DSP正大举进入嵌入式市场，与目前广泛使用的TI产品TMS320C2000/C5000系列一起，英特尔和西门子也有相应的产品。嵌入式数字信号处理器EDSP，18，ESoC:在单硅片上实现更复杂的系统。各种通用处理器核心是SoC设计公司的标准库，将成为使用标准VHDL等语言描述的VLSI设计的标准设备。用户可以定义整个应用系统，模拟通过后，将设计图发送到半导体工厂进行样品制作。这可以将整个嵌入式系统(不集成的单个设备除外)集成到一个或多个芯片上，应用系统电路板简化，从而减少体积和功耗，提高稳定性，非常有用。嵌入式片上ESoC，19，嵌入式系统软件核心包括：系统软件：嵌入式操作系统支持软件：嵌入式软件开发平台和工具应用：嵌入式应用，嵌入式系统软件核心，20，1。软件要求为了提高固态存储的运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件通常固化在内存芯片或微控制器本身上，而不是磁盘上。2.随着软件代码高质量、高可靠性半导体技术的发展，处理器速度不断提高，片上内存容量不断增加，但对于大多数应用程序来说，存储空间仍然是宝贵的，实时要求仍然存在。这要求程序编写和编译工具的质量高，以缩短程序二进制代码长度并提高执行速度。嵌入式系统软件的功能，21，3。在操作系统软件的高实时多任务嵌入式系统中，全面平衡所有任务，合理调度是系统功能的核心。提高处理器的速度并不能满足这些要求，而且效率也不高。由于这些任务调度只能由编写的系统软件执行，因此操作系统软件的高实时性能是基本要求。4嵌入式系统应用语言：据统计，嵌入式系统设计中最受欢迎的前三种编程语言分别为C(74.6%)、汇编(69.6%)和C (50.1%)。嵌入式系统软件的特性，22，通用计算机具有完整的操作系统，应用程序开发和完成的软件运行在操作系统平台上，但通常不是实时的。嵌入式系统不同。应用程序以汇编语言和c语言开发，可以在芯片上直接运行，无需操作系统。但是，为了合理安排多任务处理和利用系统资源，用户必须选择自己的RTOS开发平台选项，以确保程序执行的实时性、可靠性和缩短开发时间，从而确保软件质量。嵌入式实时操作系统，23，通常，操作系统内核仅提供基本功能，如进程建立和管理、设备管理等。但是，某些桌面操作系统(如Windows)将许多功能引入内核，操作系统的内核越来越大。内核越大，占用的资源越多，裁剪也就越麻烦。嵌入式操作系统使用微内核体系结构，内核仅提供基本功能，如任务调度、任务间通信和同步、内存管理、时钟管理等。其他应用程序组件(如网络功能、文件系统等)在用户状态下工作，作为系统进程或函数调用。因此，系统可以全部缩小，用户可以根据需要选择相应的组件。嵌入式实时操作系统功能1。微内核结构、24、作业调度有三种方法：可抢占调度、不可抢占调度和时间切片旋转调度。无法抢占的时间表：作业获得CPU后将独占运行CPU，除非出于任何原因取消CPU许可证。可抢占调度：根据作业优先级，您可以随时将当前运行的作业分配给具有更高优先级的“就绪”状态的其他作业。时间片旋转调度：当两个或多个作业具有相同的优先级时，其他作业将循环CPU，直到系统分配的CPU时间片全部用完。目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务使用基于优先级的抢占调度方法，对相同优先级的任务使用时间片旋转调度方法。嵌入式实时操作系统功能2。作业调度，25，大多数嵌入式系统都有高时间要求，称为实时系统。有两种类型的实时系统：硬实时系统和软实时系统。软实时系统不规定必须在特定时间内完成任务。但是，必须使每个作业运行得更快。硬实时系统对系统响应时间有严格的要求，一旦系统响应时间不满足，通常会导致工业控制中更多应用的系统崩溃或致命错误。嵌入式实时操作系统功能3。硬实时和软实时，26，某些桌面操作系统使用虚拟存储的概念。使用基于段的管理、基于页的管理或基于段的管理。但是，大多数嵌入式系统不使用虚拟内存技术，对内存的访问直接且使用物理地址；此外，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有保护，各个进程共享相同的执行空间。在运行一个进程之前，系统必须在此处分配足够的连续地址空间，然后将它们全部加载到主存储中。因此，嵌入式系统的开发人员必须参与系统的内存管理，特别注意软件中的一些内存操作。内置实时操作系统功能4。内存管理，27，嵌入式操作系统内核可以直接在Flash中运行，也可以加载到内存中运行。Flash会将核心的执行影像写入Flash，以便在系统启动时从其中一个Flash位址开始执行。这实际上是许多嵌入式系统中使用的方法。内核以在Flash中存储内核的压缩文件的方式加载，在系统启动时读取压缩文件，将其解压缩到内存中，然后开始运行。此方法相对复杂，但RAM访问速度比Flash快，因此运行速度更快。，嵌入式实时操作系统功能5。内核加载方法，28，通用实时操作系统，国内RTOS: Hopen sanxia 2000DeltaOS上的软Linux 2.0 Linux hardtinux(monta vista)red flag Linux(red flag Linux)(美国软件)threadx(express logic)TNT/RTX(venturcom)windows nt embedded/XP(Microsoft)，30 Java工具内存分析工具软件模拟/建模工具WinCE工具测试软件事件跟踪工具内部电路模拟器(ICE)ROM模拟器JTAG模拟器JTAG模拟器逻辑分析器示波器，31，9.3嵌入式系统开发流程，32，1嵌入式软件开发的特点，嵌入式系统与通用计算机系统的区别：人机界面有限的功能时间键和稳定性，33 与运行应用程序的环境不同，它分布在具有通信连接的主机和目标系统环境中。主机(Host)是通用计算机，通常是PC机器。通过串行或网络连接与目标计算机通信。目标系统(Target)可以是嵌入式应用程序的实际操作环境，也可以是替代实际环境的模拟系统。34，嵌入式软件开发的特点：引入工作设计方法对固化程序软件开发难度高的嵌入式应用软件的实时、可靠性、可靠性、抗干扰等性能要求比一般软件更严格、更苛刻。35，2.2嵌入式系统开发过程，嵌入式软件的开发过程与一般软件的开发过程几乎不同，但是用于开发的设计方法具有嵌入式开发的特点。整个开发过程包括需求分析阶段设计阶段生成代码阶段硬化阶段、36阶段、需求分析阶段、嵌入式系统应用要求中最重要的是应用程序的时效性，需求分析阶段的主要任务是：(1)识别和分析用户提出的问题，以确定功能要求、性能要求、环境要求、可靠性要求、安全要求、用户界面要求、资源使用要求、资源使用要求，37，需求分析阶段，(2)开发规范文档并确定问题，从而生成系统各个方面的要求。规格的描述可让您清楚、准确地描述文件。此说明文件包括需求规格指南和初级使用者指南等。(3)需求审查要求审查是进入系统下一阶段之前的最终要求分析审查手段，在需求分析的最后阶段，对每个要求进行评估，以确保软件要求的质量。需求审查的内容有很多方面，包括准确性、无歧义、安全性、可验证性、一致性、可理解性、可修改性和可跟踪性。38，设计阶段，系统的设计阶段包括系统设计、作业设计和作业的详细设计。由于嵌入式系统中任务的并行性，嵌入式软件开发是结构化分析/结构化设计