嵌入式系统开发简介

嵌入式系统设计的主要任务是定义系统功能，确定系统架构，并将功能映射到系统实现架构。这里，系统架构包括软件系统架构和硬件系统架构。架构可以映射到不同的物理实现。每个实现代表不同的选择。同时，它必须满足一些设计指标，并优化其他设计指标。嵌入式系统的设计方法不同于一般的硬件设计和软件开发。它采用硬件和软件协同设计的方法。开发过程不仅涉及软件领域的知识，还涉及硬件领域的综合知识，甚至包括机械领域的知识。设计者必须熟悉并能够自由使用这些领域中的各种技术，这样设计的系统才能达到最佳状态。尽管嵌入式系统应用软件的设计方案因不同的应用领域而异，但嵌入式系统的分析和设计方法也遵循软件工程的一般原则。许多成熟的分析和设计方法可以应用于嵌入式领域。嵌入式系统的开发过程还包括需求分析、系统设计、实现和测试等几个基本阶段，每个阶段都有其独特的特点和重点。

测量嵌入式系统设计的一些主要技术指标。

1.NRE成本（非重复工程成本）：设计系统所需的一次性货币成本，即一旦设计完成，可以制造任何数量的产品，而无需支付额外的设计费用。

2.单位成本：生产单个产品所需的货币成本，不包括NRE成本。

3.大小：指系统占用的空间。对于软件，它通常以字节为单位；对于硬件，它是通过逻辑门或晶体管的数量来测量的。

4.性能：系统完成指定任务所需的时间是设计期间最常用的设计指标。衡量它的主要方法有两种。一种是响应时间，即从开始执行到任务结束之间的时间。第二个是完成的任务量，即单位时间内完成的任务数量。

5.功率：系统消耗的功率，它决定电池的寿命或电路的冷却要求。

6.灵活性：在不增加NRE成本的情况下改变系统功能的能力。

7.原型建立时间：建立系统可操作版本所需的时间。系统原型可能比最终产品更大、更昂贵，但它可以验证系统的使用和正确性，并改进系统的功能。

8.上市时间：从系统开发到可以销售给消费者，主要影响因素包括设计时间、制造时间和测试时间。

9.可维护性：系统启动或启动后易于修改，特别是对于非原创开发人员。

10.正确性：系统功能已正确实现。您可以在整个设计过程中检查系统的功能，也可以插入测试电路以检查其是否正确。

11.安全性：系统不会造成伤害的概率。每个设计指标之间一般都具有竞争性，一个指标的提高往往会导致其他指标的恶化。

嵌入式系统的开发也可以采用软件工程中的通用开发模型。

1.瀑布模型。瀑布模型由五个主要阶段组成：需求分析阶段确定目标系统的基本特征；在系统结构设计阶段，将系统功能分解为主要架构；在编码阶段，程序主要是编译和调试；检测测试阶段的错误；最后是维护阶段，主要负责修改代码以适应环境的变化、纠正错误和升级。从高级抽象到详细设计步骤，每个阶段的工作和信息总是朝着一个方向流动，这是一个理想的自上而下的设计模型。

2.螺旋模型。螺旋模型假设将建立多个版本的系统。早期版本是一个简单的测试模型，用于帮助设计者建立对系统的直觉，并积累开发系统的经验。随着设计的进展，将创建更复杂的系统。在每一层设计中，设计师将经历三个阶段：需求分析、结构设计和测试。在后期，当一个更复杂的系统