軟硬件開發(fā)

一、嵌入式軟件特點

（1） 實時性：環(huán)境特定；快速啟動

（2）異步事件的并發(fā)處理：多任務；隨機性

（3）應用／操作系統(tǒng)一體化：VxWorks； Linux

（4）應用固化：不可修改性

（5）實用性：面向行業(yè)；定向開發(fā)

（6）適用性：可裁減，適應應用

（7）魯棒性：容錯

（8）夠用即可：成本、資源

（9）可信性：安全、防危、可靠等

二、嵌入式軟件開發(fā)過程各個階段的任務劃分

嵌入式開發(fā)應該具有以下的8個過程以及任務劃分：

（1）確定嵌入式軟件的需求：

確認功能需求： 基本功能/擴展功能，對應于軟件功能的硬件

確認非功能需求： 外觀、尺寸、功耗、成 本、實時、安全、可靠等面向開發(fā)者的需求選擇

（2）微處理器和相關硬件設備

確定嵌入式處理器：應用規(guī)模、領域

確定功能硬件：處理器相關、應用功 能確定

確定目標板設計需求：配套芯片、外 觀、尺寸、功耗、成本

（3）選擇操作系統(tǒng)

確定來源：自己編寫、使用現(xiàn)成的系統(tǒng)

確定選擇：應用領域、實時 CPU支持、功能、成本、資源占用情況、語言支持

(4) 確定軟件體系結構：核心因素

(5) 選擇開發(fā)平臺

確定開發(fā)平臺：考慮操作系統(tǒng)、編碼工具、仿真工具、調試工具

(6)嵌入式軟件設計

確定軟件設計：任務劃分、約束（實 時、安全等）保障

(7)編碼測試

編碼，交叉編譯、下載并且調試，進行測試

(8) 軟件測試

基本方法：類似于一般軟件測試

考慮特殊性、可靠性測試、實時性測試、并發(fā)性測試和資源占用測試

三、嵌入式軟件開發(fā)方法

嵌入式軟件開發(fā)方法有:

（1）語言描述

（2）形式化描述

（3）流程圖

（4）結構圖

（5）偽代碼

（6）有限狀態(tài)機

四、有限狀態(tài)機的基本概念

（1）基本概念：有限狀態(tài)機是一種以描述有限個狀態(tài)在動作/事件行為驅動下，系統(tǒng)控制狀態(tài)及其狀態(tài)轉移為主的數(shù)學模型有限狀態(tài)機實現(xiàn)了以下兩個基本功能：根據(jù)當前狀態(tài)和輸入條件決定狀態(tài)機的內部狀態(tài)轉換；根據(jù)當前狀態(tài)和輸入條件確定產生輸出信號序列。

（2）具體實現(xiàn)方法

在任意時刻，系統(tǒng)只能處于給定數(shù)量狀態(tài)中的一個，當其接收到一個輸入事件（動作）時，狀態(tài)機產生一個輸出，同時可能伴隨狀態(tài)的轉移.

五、嵌入式軟硬件協(xié)同設計流程

嵌入式軟硬件協(xié)同設計流程如下：

（1）嵌入式系統(tǒng)的需求獲取與需求分析

（2）軟硬件功能劃分，設計系統(tǒng)的體系結構：選擇處理器 和相關外部設備，操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺以及軟硬件的分割和 總體系統(tǒng)集成

（3）硬件的結構設計、軟件的系統(tǒng)設計

（4）軟硬件詳細設計

（5）軟件代碼開發(fā)，軟件測試與調試

（6）軟硬件的聯(lián)調和系統(tǒng)集成

（7）系統(tǒng)的仿真驗證和測試

（8）實現(xiàn)最終系統(tǒng)

六、嵌入式系統(tǒng)的硬件可靠性設計

在設計硬件系統(tǒng)的時候，應先根據(jù)系統(tǒng)的性能指標和功能要求決定系統(tǒng)的結構形式、劃分軟硬件的分工，確 定具體電路形式及元器件選型等設計工作。應該考慮以下因素：

（1）簡化方案

（2）避免片面追求高性能指標和過多的功能

（3）合理劃分軟/硬件功能

（4）盡可能用數(shù)字電路代替模擬電路

（5）變被動為主動

七、嵌入式系統(tǒng)的軟件可靠性設計類型

嵌入式系統(tǒng)的軟件可靠性設計一般有四種類型：避錯設計、查錯設計、改錯設計和容錯設計

八、嵌入式系統(tǒng)的硬件測試流程和軟件測試流程

硬件調試

（1）通電前硬件檢測：連線是否正確，電源是否短路以及元器件的安裝情況。

（2）通電檢測：觀察電路有無異常狀況（如冒煙現(xiàn)象）， 靜態(tài)調試，動態(tài)調試。

（3）靜態(tài)調試：一般指在不加輸入信號，或只加固定的電平信號的條件下進行的測試，可用萬用表測量各點的電位，與理論值比較，判斷電路中 電壓電流是否正常。

（4）動態(tài)調試：在電路中加入合適的信號，按信號的流向，順序檢測各點的輸出信號，如若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應分析其原因，并排除故障，再進 行調試，直到滿足要求。

（5）環(huán)境測試，震動測試，產品外型測試等。

軟件調試：

（1）模塊測試（單元測試）： 完成對最小的軟件設計單元的驗證工作，只有在該基礎之 上才能保證后續(xù)的測試工作。主要采用白盒測試技術，用來保證單元的最大覆蓋率和發(fā)現(xiàn)編碼和詳細設計中的錯誤。

（2）集成測試： 是把經過單元測試的模塊按軟件的結構組合在一起作為一個系統(tǒng)或一個子系統(tǒng)來綜合測試。主要是用來發(fā)現(xiàn)程序的架構和體系結構設計方面的錯誤。

（3）系統(tǒng)測試和確認測試： 將系統(tǒng)的測試軟件系統(tǒng)和其他資源(硬件、人機交互信息 資源和數(shù)據(jù)庫等)都綜合起來構成完整的計算機應用系統(tǒng)進行測試的。

九、電磁兼容性

電磁兼容，是指設備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中性能不降級的狀態(tài)。電磁兼容性，一方面要求系統(tǒng)內沒有嚴重的干擾源，一方面要求設備或系統(tǒng) 自身有較好的抗電磁干擾性。