什么是嵌入式系统设计

[嵌入式系统的设计流程是什么]嵌入式计算系统将必须紧密工作的硬件和软件相结合。嵌入式系统设计人员已将擅长的设计方法发展到用软件来体现系统的部分功能。早期的硬件/软件协同设计领域的研究人员强调...+阅读

什么是嵌入式系统设计

嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。

3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。

嵌入式系统的设计流程是什么

嵌入式计算系统将必须紧密工作的硬件和软件相结合。嵌入式系统设计人员已将擅长的设计方法发展到用软件来体现系统的部分功能。早期的硬件/软件协同设计领域的研究人员强调同时进行设计的重要性。系统体系结构一旦确定，硬件和软件可以相对独立地进行设计。协同设计的目标是做出恰当的体系结构决策，允许在以后的实现阶段中独立完成。好的体系结构决策需要恰当的分析方法，因为它们必须满足严格的度量标准，例如实时性能和功耗。图1-15显示了一般的协同设计方法。给定可行的规格说明，大部分方法进行初始系统分析来确定并行设计的可能性，并可能将规格说明分解为过程。硬件/软件划分选取体系结构，其中一些操作直接由硬件完成，而另一些则由运行在可编程平台上的软件完成。

硬件/软件划分生成可以独立实现的模块设计。那些模块随后结合，进行性能或功耗测试，并调试以创建最终的系统。（点击查看大图）图1-15硬件/软件协同设计的设计流基于平台的设计是片上系统通常采用的方法。平台允许若干用户将相同的基本平台定制成不同的产品。平台对于基于标准的市场尤其有用，在这种市场中，产品必须支持一些基本功能，而其他功能必须进行定制。如图1-16所示，基于平台的设计是一个两阶段过程。首先，平台的设计必须建立在系统总体需（例如，某种标准）和平台应如何定制之上。平台一旦设计完，就可用于设计产品。产品利用平台的功能并添加自己的功能。图1-16基于平台的设计平台设计需要几个设计阶段：应用特征分析将系统需和软件模型变为基于平台硬件体系结构的更明确的需。

设计空间搜索评估硬件选项。体系结构模拟帮助评估和优化体系结构的细节。必须为平台开发基础软件（硬件抽象层、操作系统端口、通讯、应用库、调试）。平台的使用比较复杂，因为平台需要用户编程环境。程序员已经习惯了标准平台上丰富的开发环境。那些环境以图形用户界面的方式提供了很多工具—编译器、编辑器、调试器、模拟器。然而丰富的编程环境通常只支持单处理器。多处理器编程更困难，而异构多处理器相比同构多处理器更复杂。平台开发人员必须提供工具使得软件开发人员能够使用平台。有此工具来自CPU组件，其他工具必须从头开发。由于调试访问是依赖于硬件的，因而它尤为重要和困难。进程间通讯也很复杂，但它是应用开发人员的重要工具。

什么是嵌入式系统

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应的最高性能的嵌入式微处理器。4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：1.

嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。2.

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。3.

嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。4.

嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。5.

为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。6.

嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

嵌入式架构设计什么是嵌入式架构设计

1.1嵌入式Linux系统硬件环境

图4.1开发环境硬件连接

通常基于嵌入式linux系统的开发环境一般由目标机、开发板、交叉编译工具链、远程调试工具和下载机制组成。本课题的工作是在装有linux操作系统（RedHat 9.0）的目标机和基于S3C2410a的目标板上进行的。

设置串行接口

串行接口主要是用来目标板发送命令并监测目标板在程序运行过程中的输出信息。

要讲开发板COM1口与PC机的COM口分别用串口线连接好，而在主机端，用minicom与armsys2410用串口线连接好后进行通讯。

首先，设置minicom。用键盘在命令行输入minicom，输入后选定Serial port setup然后按设置健A健设置Serial Device，接着输入PC上接入的串行接口号，如果这个系统与串口1相接，相应写入/dev/ttyS0。接着需要设置传输速率，我们需要设置的传输速率为11520，按下E键，设置波特率为11520，设置完成后，没有奇偶校验，没有软件控制流和硬件控制流。设置完成后，选择为默认设置并保存退出。

设置完成后讲开发板复位，这时系统就会显示系统启动打印的信息。

1.2 嵌入式linux系统软件环境

笔者的研究方向主要着重点在于嵌入式linux系统的软件开发层面。嵌入式linux系统可以开发的上层软件多种多样，如果从从软件分析的角度来看大致可以分为四个层次：

一、操作系统的引导。操作系统中要有引入加载程序，主要包括固件（firmware）和Bootloader（引导加载程序）两部分。

二、系统的管控内核。为了更好的分配系统资源，必须要对特定的硬件平台和实际应用移植操作系统linux，这是进程管理的一个重要的部分，这里主要包含了定制内核以及控制内核引导系统的参数。

三、系统文件的引导建立。文件的建立是指文件存在的物理空间，linxu系统中每一个分区都是一个文件系统，都包含自己的目录层次结构，这其中也包括根文件系统（RamDisk）和建立于Flash之上的文件系统。一个系统的操作离不开文的操作，因此要有而且要维护自己的文件系统。

四、软件上的程序用户。经过多年的积累和开发，在自由软件中不断努力的人们为开放源码领域贡献了许多优秀的软件。针对客户的不同需，为客户量身打造，甚至可以加入图形界面，可以更方便用户的使用。但是嵌入式linux系统不管如何构建，都离不开以下几点：

1）在嵌入的目标机装上交叉编译工具。

2)Bootloader是依赖于开发板硬件而实现编写的。

3）根据客户需编译嵌入式Linux内核和裁剪冗余。

4）根据客户需要和系统运行的需要来编写设备驱动程序和嵌入式linux应用程序。

5）最后也是最重要的一个部分构建系统文件的目录。