摘要：本文分析了嵌入式系统软件的特点和开发设计的瓶颈,提出建立统一的嵌入式软件系统框架来解决嵌入式系统软件的开发。关键词：嵌入式系统;嵌入式软件;软件系统框架;操作系统嵌入式系统硬件与软件发展的不平衡嵌入式系统是整合了计算机硬件和软件的集合体,它是通过可编程器件的计算和控制能力完成特定功能的系统。越来越多的嵌入式系统要求有连接网络、多媒体信息处理和无线移动通信的能力。然而,飞速发展不断有突破的嵌入式系统
摘 要： 本文分析了嵌入式系统软件的特点和开发设计的瓶颈,提出建立统一的嵌入式软件系统框架来解决嵌入式系统软件的开发。
关键词： 嵌入式系统;嵌入式软件;软件系统框架;操作系统
嵌入式系统硬件与软件发展的不平衡
嵌入式系统是整合了计算机硬件和软件的集合体,它是通过可编程器件的计算和控制能力完成特定功能的系统。越来越多的嵌入式系统要求有连接网络、多媒体信息处理和无线移动通信的能力。然而,飞速发展不断有突破的嵌入式系统硬件技术与相对发展较慢的软件技术形成明显对比。
认为摩尔定律很快会遭遇物理极限的预测不断被突破,半导体工艺正在向纳米级进军,使计算器件集成度更高、速度更快、体积更小、功耗更低。随着系统芯片(
SoC)技术的发展和成熟,越来越多的嵌入式系统将采用硅知识产权(
SIP),利用ASIC或半定制器件(FPGA/CPLD)技术把
CPU核和外围器件整合到一个芯片中。这将极大的提升硬件系统设计的灵活性、可靠性,以及提高硬件开发的速度和降低系统的成本。
硬件技术的飞速发展和体系结构的不断改进,在很长一段时间内对嵌入式系统软件工程师而言,似乎并未产生很大影响,他们仍然沿用传统的软件设计方法和调试方法。近几年,随着硬件复杂性的增加和对系统功能和性能需求的大幅度提高,特别是要求系统具有灵活方便的网络连接、轻巧节电的无线移动和功能强大的多媒体信息处理等能力,使软件开发工作量急剧增长,甚至可以占到全部工作的70~80%以上。这样的系统不再是单枪匹马可以完成的,需要集合一个开发团队协同工作才能完成。嵌入式系统软件的开发,越来越成为制约嵌入式系统开发的瓶颈。
嵌入式系统软件的特点
及其开发途径
嵌入式系统软件从简单到复杂可以千差万别,天地悬殊。虽然它们结构相对简单,但是不同系统对不同的性能往往有特定的要求,有的要求非常苛刻和严格。对简单系统可以用传统方法,从底层用汇编语言编写程序,利用在线
仿真器(
ICE)、在线调试器(ICD)等开发工具进行调试软件。但是对那些复杂的嵌入式系统,特别是有多个控制环路、并需要在优化级可控的情况下能预测其运行状态时,不利用实时操作系统和嵌入式系统开发平台进行开发,是很难或者几乎不可能达到预定要求的。
利用嵌入式系统开发平台开发嵌入式系统软件,往往需要针对不同的硬件编写实时操作系统内核移植代码。通过编译、链接、定址将操作系统映像固化到(EP)ROM或者
Flash(闪存)中。
对于大的开发项目,可以购买商业化的实时操作系统和嵌入式系统开发套件,甚至将软件开发外包给一些专业的嵌入式软件开发商,但是这需要投入少则几万,多则上百万元人民币购买软件,有些还需要对开发出来的每一件产品再缴纳相应的授权使用费。对于更多大量的小项目而言,显然不能走这条路,使用源代码开放的嵌入式操作系统才是合适的选择。
软件编程接口规范和标准化
硬件器件与软件
模块相比,具有很高的可置换性,这是因为硬件器件的功能特性、电气特性、机械特性等都有明确的定义,这种组件单元标准化的特点是硬件技术的发展始终快于软件发展的原因。在软件技术方面,中间件和面向对象技术在一定程度上正是类比硬件而发展起来的,然而还远未成熟,至今在嵌入式系统软件的开发中还没有能真正地使用起来。
