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        嵌入式系統的開發流程是什么?

        • 發布:嵌入式培訓
        • 來源:嵌入式問答
        • 時間:2017-11-09 10:33

        由于嵌入式系統運行于特定的目標環境,該目標環境又面向于特定的應用領域,功能比較專一,需要實現預期要實現的功能,并且需要軟硬件協同設計。考慮到系統的實現成本,在應用系統器件選型時,各種資源一般只需要滿足需求,恰到好處即可,不同于通用PC系統,預留給用戶許多資源。因此,嵌入式系統的開發必然有其自身的許多特點。

        一:嵌入式開發考慮的要素

        嵌入式系統是以實際應用為主要考慮對象的專用計算機系統,嵌入式的特點就是軟硬件可配置,功能可靠,成本低,體積小,功耗低,實時性強。因此,嵌入式系統受功能和具體應用環境的約束,其開發流程就不同于一般的通用計算機系統。在嵌入式系統設計開發時必須考慮一下因素:

        功能可靠實用,便于升級

        實時并發處理,及時響應

        體積符合要求,結構緊湊

        接口符合規范,易于操作

        配置精簡穩定,維護便利

        功耗管理嚴格,成本低廉

        二:軟硬件協同設計

        嵌入式系統設計是使用一組物理硬件個軟件來完成所需功能的過程。系統是指任何由硬件、軟件或者兩者的結合來構成的功能設備。由于嵌入式系統是一個專用系統,所以在嵌入式產品的設計過程中,軟件設計和硬件設計師緊密結合、互相協調的。這就產生了一種全新發展中的設計理論——軟硬件協同設計。這種方法的特點是,在設計時從系統功能的實現考慮,把實現時的軟硬件同時考慮進去,硬件設計包括芯片級的“功能定制”設計。既可最大限度地利用有效資源,縮短開發周期,又能取得更好的設計效果。

        系統協同設計的整個流程從確定系統要求開始,包含系統要求的功能、性能、功耗。成本、可靠性和開發時間等。這些要求形成了由項目開發小組和市場專家共同定制的初步說明文檔。

        系統設計首先確定所需的功能。復雜系統設計最常用的方法是將整個系統劃分為比較簡單的子系統及這些子系統的模塊組合,然后以一種選定的語言對各個子對象加以描述,產生設計說明文檔。

        其次,是把系統功能轉換成組織結構,將抽象的功能描述模型轉換成組織結構模型。由于針對一個系統可建立多種模型,因此應根據系統的仿真和先前的經驗來選擇模型。一般的軟硬件協同設計方法學流程圖如圖所示。軟硬件設計師復雜的系統工程,是一門學科。

        嵌入式系統開發流程

        三:嵌入式系統開發的基本流程

        嵌入式系統開發必須將硬件、軟件、人力資源等元素結合起來。任何一個嵌入式產品都是軟硬件的結合體,是軟硬件的綜合開發,這是嵌入式開發的最大特點。在嵌入式開發的過程中,必須始終綜合考慮各個方面的因素。面向具體應用的嵌入式開發決定了嵌入式開發的方法、流程各有不同。

        1.系統定義與需求分析

        確定系統開發最終需要達到的總目標、系統實現的可行性、系統開發所采取的策略,估計系統完成所需的資源和成本,制定工程進度安排計劃。需求分析應確定目標系統要具備哪些功能。用戶了解他們在實際應用中所面對的是什么問題,也知道必須要做什么,但是通常不一定能完整、準確地表達出他們的需求,更不知道怎樣利用計算機去實現他們需要的功能。需求分析就是要求密切配合用戶,經過充分的交流和考察,得出經過用戶確認的、明確的系統實現邏輯模型,以便使設計開發人員能夠最終的設計目標。由此確定的系統邏輯模型是以后設計和實現的目標系統的基礎,必須能夠準確、完整的體現出用戶的需求。

        2.系統設計方案的初步確立

        包括系統設計的初步說明文檔、設計方案和設計描述文檔,具體包含以下文檔:系統總體設計、系統功能劃分與軟硬件協同設計、處理器選擇與基本接口器件選擇、操作系統選擇和開發環境選擇。這些文檔的確立是使用系統流程圖或其他工具,描述每一種可能的系統組成,估計每一種方案的成本和效益,在充分權衡各種方案利弊的基礎上,選擇一個較好的方案,并且制定出該系統的詳細計劃。

        3.初步設計方案性價比評估與方案評審論證

        在系統開始軟硬件具體設計之前,需要最后確定設計方案與用戶需求之間的合理性,并對設計方案的正確性、無歧義性、安全性、可驗證性、可理解性、可修改性等多個方面進行綜合評估,以確定是否進入下一步的實施階段。

        1.完善初步方案及初步方案的實施

        本階段是整個設計階段中最基本的一個環節,它決定了以后軟硬件設計的方向與各自完成的目標,通常需要反復對比和權衡利弊才能最后決定。劃分的結果對軟硬件的設計工作量往往有很大的影響,特別是印象軟件的設計與實現,而且隨系統的性能和成本有著較大的影響。劃分完系統的軟硬件結構之后,就可同時開始系統的軟硬件設計與系統方案的實時。

        2.軟硬件集成測試

        將測試完成的軟件系統裝入制作好的硬件系統中,進行系統的綜合測試,驗證系統功能是否能被正確無誤的實現。本階段的工作在整個開發過程中最復雜、最費時,特別需要相應的輔助工具支持,才能確保系統的正常運行

        3.系統性能測試及可靠性測試

        測試最終完成的系統性能是否滿足設計任務書的各項性能指標和要求。若滿足,則可將正確無誤的軟件固化在目標硬件中;若不滿足,則需要回到設計的初始階段重新進行系統的設計方案的制定。

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