嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,1.3 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程,本節(jié)，主要介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟我們將采用自頂向下的方法，從對(duì)系統(tǒng)最抽象的描述開始，一步一步地推進(jìn)到細(xì)節(jié)內(nèi)容如圖1-3所示，,,首先從系統(tǒng)需求開始然后是規(guī)格說明，在這一步對(duì)想要的進(jìn)行更加細(xì)致地描述，但是規(guī)格說明只對(duì)系統(tǒng)如何工作(工作過程)進(jìn)行了描述，這些描述并不涉及它的組成系統(tǒng)內(nèi)部的詳細(xì)構(gòu)造要在開發(fā)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)才能展現(xiàn)出來，這一階段以大的構(gòu)件為單位給出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一旦知道了需要的構(gòu)件，就可以設(shè)計(jì)這些構(gòu)件，包括軟件模塊和任何所需要的專用硬件模塊在這些構(gòu)件的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)造出所需要的完整的系統(tǒng)如圖1-3所示,，首先從系統(tǒng)需求開始然后是規(guī)格說明，在這一步對(duì)想要的進(jìn)行更加細(xì)致地描述，但是規(guī)格說明只對(duì)系統(tǒng)如何工作進(jìn)行了描述，這些描述并不涉及它的組成系統(tǒng)內(nèi)部的詳細(xì)構(gòu)造要在開發(fā)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)才能展現(xiàn)出來，這一階段以大的構(gòu)件為單位給出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一旦知道了需要的構(gòu)件，就可以設(shè)計(jì)這些構(gòu)件，包括軟件模塊和任何所需要的專用硬件模塊在這些構(gòu)件的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)造出所需要的完整的系統(tǒng)。

1．系統(tǒng)需求分析,,確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，,,如輸入輸出信號(hào)，操作方式等；非功能性需求包括系統(tǒng)性能，成本，功耗，體積，重量,,等因素2．體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求,包括對(duì)硬件，軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分.,,以及系統(tǒng)的軟件，硬件選型等一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵3．硬件/軟件設(shè)計(jì),,基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件，硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往,,并行的應(yīng)該說嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作大部分都集中在軟件設(shè)計(jì)上，采用采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，軟件組件技術(shù)，模塊化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代軟件工程經(jīng)常采用的方法4．系統(tǒng)集成,,把系統(tǒng)的軟件，硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤,5．系統(tǒng)測試,,對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測試，看其是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求針對(duì)系統(tǒng)的不同的復(fù)雜程度，目前有一些常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，如瀑布設(shè)計(jì)方法，自頂向下設(shè)計(jì)的方法，自下向上的設(shè)計(jì)方法，螺旋設(shè)計(jì)方法，逐步細(xì)化設(shè)計(jì)方法和并行設(shè)計(jì)方法等，根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象復(fù)雜程度的不同，可以靈活的選擇不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

1.3.1 需求分析,,顯然，在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)之前，必須清楚在設(shè)計(jì)什么在設(shè)計(jì)的最初階段，截取這些信息，以此來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)件這一階段的任務(wù)通常通過兩種過程來實(shí)現(xiàn)：,,首先，從客戶那里收集系統(tǒng)的非形式描述（這叫做需求）；,,然后，對(duì)需求進(jìn)行提煉，得到系統(tǒng)的規(guī)格說明，這些規(guī)格說明里包含了進(jìn)行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的足夠信息1,.,需求與規(guī)格說明,區(qū)分需求,和,規(guī)格說明,是必要的，因?yàn)樵诳蛻絷P(guān)于所需系統(tǒng)的描述和體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師所需的信息之間存在極大的距離嵌入式系統(tǒng)的客戶通常不是嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員，甚至也不是最終產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員，他們對(duì)嵌入式系統(tǒng)的理解是建立在他們想象的與系統(tǒng)之間的交互的基礎(chǔ)上的，對(duì)系統(tǒng)可能有一些不切實(shí)際的期望，或者是使用他們自己的話而不是專業(yè)術(shù)語來表達(dá)其需求將客戶的描述轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的描述的結(jié)構(gòu)化方法就是從客戶的需求中獲取一組一致性的需求，然后從中整理成正式的規(guī)格說明通常，需求包括功能部分和非功能部分當(dāng)然，我們必須從中獲取系統(tǒng)的基本功能，但是，只有功能的描述是不夠的非功能需求包括：,,,(1) 性能,,系統(tǒng)的處理速度通常是該系統(tǒng)的實(shí)用性和最終成本的主要決定因素正如我們已經(jīng)注意到的，性能是軟件性能度量(如執(zhí)行一個(gè)用戶級(jí)函數(shù)的大致時(shí)間和必須完成的一個(gè)特定操作的硬時(shí)限)的組合。

2) 價(jià)格,,產(chǎn)品最終的成本或者銷售價(jià)格也是一個(gè)主要的考慮因素產(chǎn)品的成本包含兩個(gè)主要部分：生產(chǎn)成本，包括購買構(gòu)件以及組裝它們的花費(fèi)；不可再生的工程成本(NRE)， 包括人力成本以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的其他花費(fèi)3) 系統(tǒng)的尺寸和重量,,最終產(chǎn)品的物理特性會(huì)因?yàn)槭褂玫念I(lǐng)域不同而大不相同一臺(tái)控制裝配線的工業(yè)控制系統(tǒng)通常裝配在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的柜子里，它對(duì)重量沒有什么約束，但是手持設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的尺寸和重量就有很嚴(yán)格的限制4) 功耗,,對(duì)于那些靠電池來供電的系統(tǒng)以及其他一些電器來說，電源是十分重要的，電源問題在需求階段以電池壽命的方式提出因?yàn)轭櫩屯ǔ２荒軌蛞酝邽閱挝幻枋鲈试S的功率,2. 確認(rèn)需求,確認(rèn)這一系列的需求不僅需要理解什么是用戶需要的，而且需要理解他們是如何表達(dá)這些需求的精煉系統(tǒng)需求的好方法，至少是精煉用戶界面部分的方法是建立一個(gè)模型這個(gè)模型可以使用已存數(shù)據(jù)來模擬功能，并且可以在個(gè)人電腦或工作站上運(yùn)行它應(yīng)該讓用戶了解系統(tǒng)是如何使用的，以及用戶如何和它進(jìn)行交互通常，設(shè)備的非功能模型可以讓用戶了解系統(tǒng)的特性，比如系統(tǒng)的尺寸和重量3. 簡單的需求表格,對(duì)一個(gè)大系統(tǒng)進(jìn)行需求分析是一項(xiàng)復(fù)雜而費(fèi)時(shí)的工作，但是，取得相對(duì)少量的格式清晰、簡單的信息是理解系統(tǒng)需求的一個(gè)好的開始。

表1-2,展示了一個(gè)需求表格的樣本，這個(gè)表格在某項(xiàng)工程的開始時(shí)填寫在考慮系統(tǒng)基本特征時(shí)可以將這個(gè)表格作為檢查表表格內(nèi)容包括：,,(1) 名稱,,這一項(xiàng)十分簡單，但卻十分有用給該項(xiàng)工程取一個(gè)名字不僅在和別人討論這個(gè)工程時(shí)更加方便，也可以使設(shè)計(jì)的目的更加明確2) 目的,,這一項(xiàng)可以是簡單的一到兩行的關(guān)于系統(tǒng)將要滿足的需求的描述，如果你不能用一兩句話來描述你所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的主要特性的話，說明你還不是十分了解它3) 輸入和輸出,,這兩項(xiàng)內(nèi)容比較復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)的輸入和輸出包含了大量細(xì)節(jié)：,,① 數(shù)據(jù)類型：模擬電信號(hào)？數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)？機(jī)械輸入？,,② 數(shù)據(jù)特性：周期性到達(dá)的數(shù)據(jù)，比如數(shù)字音頻信號(hào)?或者是用戶的輸入?每個(gè)數(shù)據(jù)元素多少位?,,③ 輸入／輸出設(shè)備的類型：按鍵?模／數(shù)轉(zhuǎn)換器?視頻顯示器？,,(4) 功能,,,這一項(xiàng)是關(guān)于系統(tǒng)所做的工作的更加詳細(xì)的描述從輸入到輸出進(jìn)行分析是提出功能的一種好方法：當(dāng)系統(tǒng)接收到輸入時(shí)，它執(zhí)行哪些動(dòng)作?用戶通過界面輸入的數(shù)據(jù)如何對(duì)該功能產(chǎn)生影響?不同功能之間是如何相互作用的？,,,(5) 性能,,許多嵌入式系統(tǒng)都要花費(fèi)一定的時(shí)間來控制物理設(shè)備，或是處理從外界輸入的數(shù)據(jù)在大部分情況下，這些計(jì)算必須在一定的時(shí)間內(nèi)處理完，對(duì)性能的要求必須盡早地明確，因?yàn)檫@些要求在執(zhí)行過程中得認(rèn)真加以考慮，以便隨時(shí)檢查我們的系統(tǒng)是否達(dá)到了這些要求。

6) 生產(chǎn)成本,,,這中間主要包含了硬件構(gòu)件的花費(fèi)如果你不能確定將要花費(fèi)在硬件構(gòu)件上的費(fèi)用的確切數(shù)目，那么你起碼得對(duì)最終產(chǎn)品的價(jià)格有一個(gè)粗略的了解因?yàn)閮r(jià)格最終影響了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：一臺(tái)將要以10美元出售的設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一臺(tái)打算以100美元出售的機(jī)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)肯定是不同的7) 功耗,,對(duì)系統(tǒng)的功耗你可能只有一個(gè)粗略的了解但是，沒有關(guān)于這方面的信息是不行的通常，決定系統(tǒng)是靠電池供電還是通過墻上的插座供電是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重大決定靠電池供電的系統(tǒng)必須認(rèn)真地對(duì)功耗問題進(jìn)行考慮8) 物理尺寸和重量,,對(duì)系統(tǒng)的物理尺寸和重量有一定的了解有助于對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一臺(tái)臺(tái)式機(jī)在對(duì)構(gòu)件的選擇上比那些佩帶式錄音機(jī)要寬松得多對(duì)一個(gè)大系統(tǒng)進(jìn)行更加深入的需求分析可以使用與表1-2類似的表格作為更長的需求文檔的總結(jié)在介紹完關(guān)于這個(gè)表格的章節(jié)之后，更長的需求文檔包括上面提到的每一項(xiàng)的細(xì)節(jié)例如，前面用一句話描述的每個(gè)單個(gè)的特征可能在規(guī)格說明中被詳細(xì)描述為一節(jié)4. 需求的內(nèi)部一致性,,在寫完需求分析以后，你應(yīng)該對(duì)它們的內(nèi)部一致性進(jìn)行檢查：,,是否忘記了給某個(gè)功能指定輸入或輸出?,,是否考慮了系統(tǒng)運(yùn)行的所有方式? 是否把一些不切實(shí)際的要求放到了一個(gè)電池供電、低成本的機(jī)器中了?,,為了練習(xí)如何獲得系統(tǒng)需求，示例1.1創(chuàng)建了GPS移動(dòng)地圖系統(tǒng)的需求。

示例1.1 GPS移動(dòng)地圖的需求分析，移動(dòng)地圖是一種手持設(shè)備，該設(shè)備為用戶顯示他當(dāng)前所處位置周圍的地形的一張地圖；地圖的內(nèi)容隨著用戶以及該設(shè)備所處的位置的改變而改變移動(dòng)地圖從GPS上得到其位置信息，GPS是一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)移動(dòng)地圖的顯示,如圖1-4所示,針對(duì)GPS移動(dòng)地圖我們有什么需求?下面是一些最初的清單：,,,功能性 本系統(tǒng)主要針對(duì)高速公路上開車的用戶或類似用戶，而不是需要使用更專用的數(shù)據(jù)庫和功能的航海或航空人員系統(tǒng)應(yīng)展示可在標(biāo)準(zhǔn)地形圖數(shù)據(jù)庫中得到的主要道路和其他陸地標(biāo)志用戶界面 屏幕至少應(yīng)該有,400×600,像素分辨率該設(shè)備的控制按鈕不應(yīng)多于三個(gè)按下按鈕時(shí)菜單系統(tǒng)應(yīng)在屏幕上彈出，允許用戶系統(tǒng)控制做出選擇性能 地圖應(yīng)該平滑滾動(dòng)加電后，顯示在,1,秒鐘內(nèi)出現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)可以核查其位置并在,15,秒內(nèi)顯示當(dāng)前地圖4),成本 單個(gè)設(shè)備售價(jià)(零售價(jià))不高于500美元5),設(shè)備物理尺寸和重量應(yīng)非常適于放在手掌中6),功耗 四節(jié)AA電池至少可以連續(xù)運(yùn)行8小時(shí)注意,：上述許多需求并不是按工程單位規(guī)定的，例如，物理尺寸是相對(duì)于手而不是用厘米標(biāo)出的雖然這些需求必須最終轉(zhuǎn)換成可以被設(shè)計(jì)者使用的某種東西，但是保持某種顧客想要的記錄將有助于解決設(shè)計(jì)期間后期出現(xiàn)的有關(guān)規(guī)格說明的問題。

基于上述討論，讓我們?yōu)橐苿?dòng)地圖系統(tǒng)編寫一份需求表格，如表1-3：,名稱,CPS移動(dòng)地圖,目的,為駕駛者提供的用戶級(jí)移動(dòng)地圖,輸入,一個(gè)電源按鈕，兩個(gè)控制按鈕,輸出,逆光LCD，顯示400×600像素分辨率,功能,使用5種接收器的GPS系統(tǒng)；三種用戶可選的分辨率總是顯示當(dāng)前的經(jīng)緯度,性能,0.25s內(nèi)即可更新一次屏幕,生產(chǎn)成本,100美元,功耗,100mW,物理尺寸和重量,不大于2×16m2,12盎司（約340g）,,,表1-3,加上了設(shè)計(jì)人員所要使用的某些用工程術(shù)語表述的需求例如,它提供了設(shè)備的實(shí)際尺寸生產(chǎn)成本與銷售價(jià)格有關(guān)，通過使用簡單的經(jīng)驗(yàn)法則可以得到：銷售價(jià)4~5倍于所售商品的成本(所有構(gòu)件的成本之和)1.3.2,規(guī)格說明,,,規(guī)格說明更精確一些，它起到客戶和生產(chǎn)者之間的合同的作用正因?yàn)槿绱?，?guī)格說明必須小心編寫，以便精確地反映客戶的需求并且作為設(shè)計(jì)時(shí)必須明確遵循的要求規(guī)格說明應(yīng)該足夠明晰，以便別人可以驗(yàn)證它是否符合系統(tǒng)需求并且完全滿足客戶的期望它亦不能有歧義，設(shè)計(jì)者應(yīng)知道什么是他們需要構(gòu)造的設(shè)計(jì)者可能碰到各種不同類型的由于不明確的規(guī)格說明而導(dǎo)致的問題如果在某個(gè)特定的狀況下的,某些特性,的行為在規(guī)格說明中不明確，那么設(shè)計(jì)者可能實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤的功能。

如果規(guī)格說明的,全局特征,是錯(cuò)的或者是不完整的，那么由該規(guī)格說明建造的整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可能就不符合實(shí)現(xiàn)的要求GPS,系統(tǒng)的規(guī)格說明包括下列構(gòu)件：,從GPS衛(wèi)星接收到的數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)用戶界面必須執(zhí)行的滿足客戶需求的操作保持系統(tǒng)運(yùn)行所需的后備動(dòng)作，如操縱GPS接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,規(guī)格說明不講系統(tǒng)如何做，而只是講系統(tǒng)做什么描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)那些功能是體系結(jié)構(gòu)的目的體系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)計(jì)劃，而后用于設(shè)計(jì)搭建整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建是許多設(shè)計(jì)者認(rèn)為的設(shè)計(jì)的第一階段為了理解體系結(jié)構(gòu)描述是什么，讓我們來看一下示例1.1的移動(dòng)地圖樣例的體系結(jié)構(gòu)圖1-5,以框圖形式展示了樣例系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),這些框圖展示了它的主要操作和其間的數(shù)據(jù)流.,,框圖仍很抽象，還沒有規(guī)定運(yùn)行在CPU上的軟件執(zhí)行什么操作，專用硬件完成什么等等.不過,為描述如何實(shí)現(xiàn)在規(guī)格說明中規(guī)定的功能框圖還要做許多事情例如，可以清楚地看到需要搜索地形圖數(shù)據(jù)庫、繪制顯示的結(jié)果我們已經(jīng)選擇分離那些功能以便可能并行地完成這些工作，比如從搜索數(shù)據(jù)庫分離出繪制功能可以有助于更平滑地更新屏幕只有在設(shè)計(jì)了一個(gè)并未偏向于太多實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的初始體系結(jié)構(gòu)之后，才可能把系統(tǒng)框圖細(xì)分成,兩部分框圖,：一部分針對(duì)硬件，另一部分針對(duì)軟件。

這兩部分細(xì)化過的框圖,如圖1-6所示硬件框圖清楚地展示了有一個(gè)CPU，周圍有存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備尤其是，我們已選擇使用兩種存儲(chǔ)器：一種是針對(duì)像素顯示的幀緩沖器，另一種是CPU使用的通用程序／數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器軟件框圖基本上與系統(tǒng)框圖一致，但是增加了一個(gè)計(jì)時(shí)器，控制何時(shí)讀取用戶界面上的按鈕，并在屏幕上繪制數(shù)據(jù)為了得到一個(gè)真正完整的體系結(jié)構(gòu)描述，我們需要更多細(xì)節(jié)，比如軟件框圖中的單元在硬件框圖的什么地方執(zhí)行，何時(shí)操作準(zhǔn)時(shí)執(zhí)行等體系結(jié)構(gòu)描述必須同時(shí)滿足功能上和非功能上的需求不僅所需求的功能要體現(xiàn)，而且必須符合成本、速度、功率和其他非功能上的約束先從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)開始，逐步把這一結(jié)構(gòu)細(xì)化為硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)是確保系統(tǒng)符合所有規(guī)格說明的一種好方法．,,首先集中考慮系統(tǒng)框圖中的功能元素然后在建造硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)時(shí)考慮非功能約束如何知道硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)實(shí)際上符合速度、成本等方面的限制呢?,,必須有某種方式估算框圖中的構(gòu)件，如移動(dòng)地圖系統(tǒng)中的搜索和繪制功能的特性精確估算源于經(jīng)驗(yàn)，既有一般的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也有類似系統(tǒng)的特定經(jīng)驗(yàn)不過，有時(shí)建造一個(gè)簡化的模型有助于做出更精確的估算在體系結(jié)構(gòu)建造階段所有非功能約束的合理估算是至關(guān)重要的，因?yàn)榛谟袉栴}的數(shù)據(jù)的決策在設(shè)計(jì)的最后階段會(huì)顯現(xiàn)出來，表明我們的設(shè)計(jì)實(shí)際上不符合規(guī)格說明。

1.3.4 設(shè)計(jì)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件,體系結(jié)構(gòu)描述告訴我們需要什么樣的構(gòu)件構(gòu)件設(shè)計(jì)使得構(gòu)件與體系結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明一致構(gòu)件通常既包括硬件——現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) ﹑電路板等等，還包括軟件模塊一些構(gòu)件是現(xiàn)成的，例如CPU在任何情況下都是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，同樣的還有存儲(chǔ)器芯片和很多其他構(gòu)件在移動(dòng)地圖中，GPS接收器雖然是預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件利用標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊，訪問標(biāo)準(zhǔn)地形數(shù)據(jù)庫這些數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不僅使用預(yù)定義的格式，而且被高度地壓縮以節(jié)省存儲(chǔ)空間在這些訪問函數(shù)中使用標(biāo)準(zhǔn)軟件不僅節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，也較快地實(shí)現(xiàn)像數(shù)據(jù)解壓縮這樣的專用函數(shù)但是，我們必須自己設(shè)計(jì)一些構(gòu)件，即使使用標(biāo)準(zhǔn)集成電路，也必須設(shè)計(jì)連接它們的印刷線路板同時(shí)，很有可能要做大量定制編程當(dāng)然,建立嵌入式軟件模塊時(shí)，你必須用你的專業(yè)技能確保系統(tǒng)實(shí)時(shí)性良好并且在允許的范圍內(nèi)不占用更多的存儲(chǔ)空間移動(dòng)地圖軟件例子中的電能消耗特別重要，你可能要非常小心地讀寫存儲(chǔ)器以減小功耗，例如，由于存儲(chǔ)器訪問是主要的功耗來源，存儲(chǔ)器事務(wù)必須精心安排以避免多次讀取同樣的數(shù)據(jù)1.3.5 系統(tǒng)集成,只有建立構(gòu)件后才能將它們合并得到一個(gè)能運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，當(dāng)然這個(gè)階段不僅僅是把所有的東西插在一起。

在系統(tǒng)集成中通?？梢园l(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而好的計(jì)劃能幫助我們快速找到這些錯(cuò)誤按階段架構(gòu)系統(tǒng)并且正確運(yùn)行選好的測試，經(jīng)常能更容易地找到這些錯(cuò)誤如果每次只對(duì)一部分模塊排錯(cuò)，很可能更容易發(fā)現(xiàn)和識(shí)別簡單的錯(cuò)誤只有在早期修正這些簡單的錯(cuò)誤，才能發(fā)現(xiàn)那些只有在系統(tǒng)高負(fù)荷時(shí)才能確定的、比較復(fù)雜或是含混的錯(cuò)誤我們必須確保在體系結(jié)構(gòu)和各構(gòu)件設(shè)計(jì)階段盡可能容易地按階段組裝系統(tǒng)和相對(duì)獨(dú)立地測試系統(tǒng)功能因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)使用的調(diào)試工具比在桌面系統(tǒng)中可找到的工具有限得多，因此，要在系統(tǒng)集成時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，需要詳細(xì)地觀察系統(tǒng)以準(zhǔn)確確定錯(cuò)誤1.3.6 系統(tǒng)測試,對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測試，看其是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求針對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜程度不同，目前有一些常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，如瀑布設(shè)計(jì)方法、自頂向下的設(shè)計(jì)方法、自下向上的設(shè)計(jì)方法、螺旋設(shè)計(jì)方法、逐步細(xì)化設(shè)計(jì)方法和并行設(shè)計(jì)方法等，根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象復(fù)雜程度的不同，可以靈活地選擇不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法1.4 本章小結(jié),,本章主要介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)及分類、嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域、主流嵌入式微處理器、主流嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，希望讀者能夠通過對(duì)本章的閱讀，對(duì)以上知識(shí)作到初步掌握，為學(xué)習(xí)以后章節(jié)知識(shí)打好基礎(chǔ)。

嵌入式系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法,,通常在單片機(jī)系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用中，是按照,如圖1-7所示,的流程進(jìn)行的可見，在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的過程中，因?yàn)閷?duì)應(yīng)每一個(gè)處理器的硬件平臺(tái)都是通用的，固定的，成熟的所以，再開發(fā)過程中減少了硬件系統(tǒng)錯(cuò)誤的引入機(jī)會(huì)；同時(shí)，因?yàn)榍度胧讲僮飨到y(tǒng)屏蔽掉了底層硬件的很多復(fù)雜信息，使得開發(fā)者通過操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)可以完成大部分工作，大大地簡化了開發(fā)過程，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性綜上所述，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)可以說是把開發(fā)者從反復(fù)進(jìn)行硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中解放出來，從而可以把主要的精力放在編寫特定的應(yīng)用程序上這個(gè)過程更類似于系統(tǒng)機(jī)（如PC機(jī)）上的某個(gè)操作系統(tǒng)下開發(fā)程序練 習(xí) 題,1．嵌入式系統(tǒng)的定義2．嵌入式系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)?,,3．嵌入式系統(tǒng)是如何分類的?,,4．簡述嵌入式處理器、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的種類和特點(diǎn)5．如何選擇嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)？,,6．簡述嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程圖 1-3 設(shè)計(jì)過程的主要抽象層次,,,需求分析,規(guī)格說明,體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì),系統(tǒng)集成,系統(tǒng)測試,產(chǎn)品,軟件設(shè)計(jì),執(zhí)行裝置設(shè)計(jì),返回,,名稱,,目的,,輸入,,輸出,,功能,,性能,,生產(chǎn)成本,,功耗,,物理尺寸和重量,,,表1-2需求表格樣本,返回,,圖 1-4 GPS移動(dòng)地圖,,,緯度：4013 經(jīng)度：3219,1-78,蘇格蘭路,用戶所在位置經(jīng)緯度,用戶當(dāng)前位置,返回,,基于上述討論，讓我們?yōu)橐苿?dòng)地圖系統(tǒng)編寫一份需求表格，如表1-3：,名稱,CPS移動(dòng)地圖,目的,為駕駛者提供的用戶級(jí)移動(dòng)地圖,輸入,一個(gè)電源按鈕，兩個(gè)控制按鈕,輸出,逆光LCD，顯示400×600像素分辨率,功能,使用5種接收器的GPS系統(tǒng)；三種用戶可選的分辨率總是顯示當(dāng)前的經(jīng)緯度,性能,0.25s內(nèi)即可更新一次屏幕,生產(chǎn)成本,100美元,功耗,100mW,物理尺寸和重量,不大于2×16m2,12盎司（約340g）,返回,,GPS接受信號(hào),數(shù)據(jù)庫,顯示器,搜索引擎,轉(zhuǎn)換器,用戶界面,圖1-5 移動(dòng)地圖框圖,返回,,顯示器,Zhen,,緩沖器,ＣＰＵ,ＧＰＳ信號(hào)接收器,Ｉ/Ｏ面板,存儲(chǔ)器,硬件,數(shù)據(jù)庫搜索,轉(zhuǎn)換器,位置,用戶界面,時(shí)鐘,像素,軟件,返回,圖１－６移動(dòng)地圖的硬件和軟件系統(tǒng),,用戶需求,開發(fā)結(jié)束,整個(gè)系統(tǒng)測試,按照設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)編寫軟件,軟件測試通過,選擇處理器設(shè)計(jì)硬件平臺(tái),否,是,遇到硬件問題,修改硬件平臺(tái),否,是,單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)流程,,用戶需求,開發(fā)結(jié)束,整個(gè)系統(tǒng)測試,選擇合適的嵌入式操作系統(tǒng),在操作系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用程序,應(yīng)用程序測試通過,選擇嵌入式處理器,,及硬件平臺(tái),否,是,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程,返回,,。