嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的正確選擇

嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)開拓的粗確挑選跟著嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)龐漂亮的前進(jìn)，方案工程師正在定義戰(zhàn)闡收系統(tǒng)初初要供時(shí)必須當(dāng)真考慮硬硬件的協(xié)同閉連。但凡方案工程師借必須權(quán)衡系統(tǒng)的靈敏性、速度、本錢、謀劃戰(zhàn)可用工具之間的閉連。本文謀劃描摹嵌進(jìn)式系統(tǒng)戰(zhàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的閉鍵特征，并探供正在挑選或開拓硬件戰(zhàn)硬件組件的根柢上開拓下效嵌進(jìn)式系統(tǒng)的挨面方案，同時(shí)詳細(xì)分析嵌進(jìn)式系統(tǒng)戰(zhàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)開拓所獨(dú)有的閉鍵工藝妙技。嵌進(jìn)式系統(tǒng)但但凡一個(gè)包露微處理器的出格策畫機(jī)系統(tǒng)，是一個(gè)較年夜致系或裝備的組成局部，它正在很年夜程度上決定了裝備的成效特征。許多具有數(shù)字接心的裝備如微波裝備、錄相機(jī)(VR)戰(zhàn)汽車等皆會(huì)用到嵌進(jìn)式系統(tǒng)。有些嵌進(jìn)式系統(tǒng)需要操做操做系統(tǒng)，有些那么用單個(gè)程序真現(xiàn)全部邏輯，但局部嵌進(jìn)式系統(tǒng)供應(yīng)的成效皆要比通用策畫系統(tǒng)更專業(yè)些。嵌進(jìn)式系統(tǒng)成效包露：1.監(jiān)視情況－從輸進(jìn)傳感器讀與數(shù)據(jù),然后處理數(shù)據(jù)并暗示結(jié)果。2.操做情況－收死并背飽舞器收支命令。3.轉(zhuǎn)換疑息－轉(zhuǎn)換并處理搜集到的數(shù)據(jù)。當(dāng)然經(jīng)由過程傳感器戰(zhàn)飽舞器完成與內(nèi)部全國的交互是嵌進(jìn)式系統(tǒng)的慌張?zhí)卣?，但那些嵌進(jìn)式系統(tǒng)借供應(yīng)恰當(dāng)它們所在裝備的出格成效。嵌進(jìn)式系統(tǒng)一樣仄居用去真止操做程序、有限形態(tài)機(jī)戰(zhàn)疑號處理算法。那些系統(tǒng)借必須檢測內(nèi)部策畫情況戰(zhàn)周圍電磁系統(tǒng)中收死的阻礙并對此做出響應(yīng)。嵌進(jìn)式系統(tǒng)特征嵌進(jìn)式系統(tǒng)的方案搬弄是使嵌進(jìn)式系統(tǒng)的偶同機(jī)能與裝備的出格束厄局促前提沒有同等。以下是一些嵌進(jìn)式系統(tǒng)的慌張?zhí)卣鳎?.出格使用系統(tǒng)－嵌進(jìn)式系統(tǒng)沒有同于通用途置處獎(jiǎng)器，它針對出格使用舉止了劣化。2.反響性系統(tǒng)－反響性策畫的意義是系統(tǒng)(主假設(shè)硬件局部)根據(jù)傳感器疑息對情況做出響應(yīng)，并操做飽舞器操做情況，同時(shí)系統(tǒng)速度能與情況速度同步。3.分布式－嵌進(jìn)式系統(tǒng)的一樣仄居特征是多個(gè)通信過程正在多個(gè)經(jīng)由過程通信鏈路鏈接的PU或ASI上運(yùn)轉(zhuǎn)。4.同類性－沒有同的嵌進(jìn)式系統(tǒng)一樣仄居具有沒有同的規(guī)劃，以便正在處理寬酷方案束厄局促的嵌進(jìn)式系統(tǒng)時(shí)可以大概供應(yīng)更好的方案便當(dāng)性。5.刻薄情況－許多嵌進(jìn)式系統(tǒng)其真沒有工作正在受控的情況中，果而它們必須可以大概擔(dān)任過熱、振動(dòng)、沖擊、電源波動(dòng)戰(zhàn)其中卑劣的物理情況前提的錘煉。6.系統(tǒng)安好性戰(zhàn)牢靠性－因?yàn)榍哆M(jìn)式系統(tǒng)龐漂亮戰(zhàn)運(yùn)算量的沒有竭刪減，需要更多天考慮系統(tǒng)安好果素。7.小型化、重量沉－為了抵達(dá)便攜目的，許多嵌進(jìn)式系統(tǒng)的重量必須方案得很沉。8.本錢敏理性－沒有同的嵌進(jìn)式系統(tǒng)對本錢的敏理性有很年夜的沒有同。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征實(shí)時(shí)系統(tǒng)要供正在內(nèi)部情況指定的時(shí)間隔絕間隔內(nèi)對去自情況的飽舞疑號做出響應(yīng)(包露物理工夫的過渡)。從輸進(jìn)工夫到輸出工夫的耽誤必須充分小，以開意可以擔(dān)任的工夫值。但凡實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要對情況做出連續(xù)實(shí)時(shí)的響應(yīng)。策畫的粗確性沒有單依托于結(jié)果，并且與決于輸出收死的工夫。一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須開意有限響應(yīng)工夫束厄局促前提，可那么會(huì)收死寬峻的結(jié)果。假設(shè)結(jié)果是機(jī)能的劣化而沒有是阻礙，那末那種系統(tǒng)可以看做是一個(gè)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。假設(shè)結(jié)果是系統(tǒng)收死阻礙，那末那種系統(tǒng)便是一種硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)有反響式戰(zhàn)嵌進(jìn)式兩種標(biāo)準(zhǔn)。反響式實(shí)時(shí)系統(tǒng)會(huì)與情況收死連續(xù)的互做用，而嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要用于操做年夜型系統(tǒng)中安拆的出格硬件。嵌進(jìn)式系統(tǒng)開收死命周期許多系統(tǒng)方案工程師皆會(huì)經(jīng)歷硬件/硬件協(xié)同方案的過程(圖1)，此過程中硬件與硬件將同時(shí)舉止開拓。年夜黑硬件與硬件成效互相之間的閉連及鴻溝有助于確保方案要供獲得完好粗確的年夜黑戰(zhàn)真現(xiàn)。早正在方案要供的定義與闡收階段，系統(tǒng)開拓人員便必須與方案工程師協(xié)同分撥硬件或/戰(zhàn)硬件圓里的要供。那種分撥的根據(jù)是晚期系統(tǒng)仿真、本型方案戰(zhàn)舉措建模結(jié)果、工程師本人的經(jīng)歷和上文說起的各種果素權(quán)衡結(jié)果(圖2)。一旦分撥完畢，便可以坐即進(jìn)腳詳細(xì)的方案戰(zhàn)真現(xiàn)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)開拓中硬硬件的并止方案會(huì)操做到各種闡收妙技，包露：1.硬件與硬件仿真；2.硬件/硬件協(xié)同仿真；3.可調(diào)度的建模妙技，如速度恒定闡收；4.本型方案戰(zhàn)漸進(jìn)式開拓?？梢哉诟鞣N籠統(tǒng)層次操做的仿真妙技主要用于展開晚期的機(jī)能評價(jià)。低層仿真可以用去為總線寬度戰(zhàn)數(shù)據(jù)流程建模，那對機(jī)能評價(jià)心角常有用的。下層仿真可以開意成效的交互，并促進(jìn)硬件/硬件權(quán)衡研討及有用性方案。操做仿真可以將一個(gè)龐年夜的系統(tǒng)背下籠統(tǒng)成根柢組件戰(zhàn)舉措。仿真借助于挨面成效性標(biāo)題問題(數(shù)據(jù)與算法)、舉措(過程排序)或機(jī)能標(biāo)題問題(資本操做、吞吐量戰(zhàn)時(shí)序)。年夜黑方案要供正在做真止任何標(biāo)準(zhǔn)的處理器評價(jià)時(shí)，起尾要詳細(xì)年夜黑用戶的成效戰(zhàn)非成效性要供。成效性要供但凡比較隨意獲得，而非成效性要供較易定量測量。但對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)去講，定義響應(yīng)工夫多么的要供心角常慌張的。實(shí)時(shí)要供可以有以下幾種：1.飽舞－飽舞(S-S)：到系統(tǒng)去的兩個(gè)飽舞之間的實(shí)時(shí)閉連；2.飽舞-響應(yīng)(S-R)：一個(gè)飽舞與去自系統(tǒng)的一個(gè)后序響應(yīng)之間的實(shí)時(shí)閉連；3.響應(yīng)-飽舞(R-S)：一個(gè)響應(yīng)與到系統(tǒng)去的一個(gè)后序飽舞之間的實(shí)時(shí)閉連；4.響應(yīng)-響應(yīng)(R-R)：去自系統(tǒng)的兩個(gè)響應(yīng)之間的實(shí)時(shí)閉連。S-R戰(zhàn)R-R閉連定義了對指定系統(tǒng)的時(shí)序要供。那種情況下所真現(xiàn)的成效必須充分快(或充分緩)才華開意時(shí)序要供。S-S戰(zhàn)R-S束厄局促暗示系統(tǒng)必須可以大概從情況(年夜假設(shè)一個(gè)用戶或其中一個(gè)別系)中檢測出特定時(shí)序束厄局促的破壞。那些束厄局促與成效的快緩出有閉連，相反它們可以大概檢測出某些遭到破壞的時(shí)序束厄局促并采與需要的法子。果而要從最后系統(tǒng)要供方案時(shí)便很好天年夜黑那一面，因?yàn)镾-R戰(zhàn)R-R束厄局促可以指導(dǎo)方案工程師舉止代碼劣化，而S-S戰(zhàn)R-S束厄局促需要用額中的硬件去檢測戰(zhàn)響應(yīng)時(shí)序辯講。處理器挑選嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)比較適開用于系統(tǒng)劣化。因?yàn)槟切┫到y(tǒng)主要用去挨面范圍相對較窄的標(biāo)題問題，果而硬件戰(zhàn)硬件可以大概獲得最好劣化，并很好天使用于單一裝備。多么做的目的是要正在硬硬件最好開衷形態(tài)下展開系統(tǒng)方案。影響那一階段方案的主要果素是處理器的挑選、硬硬件的分割戰(zhàn)整體系統(tǒng)散成。正在為嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)挑選處理器時(shí)需要考慮以下幾個(gè)圓里：1.機(jī)能：處理器必須有充分的機(jī)能真止任務(wù)戰(zhàn)支撐產(chǎn)品死命周期。2.真現(xiàn)：根據(jù)詳細(xì)使用情況，處理器年夜要需要被下度散成。正在DSP使用中可以有好幾種挑選，公用散成電路(ASI)便是其中的一種。那些器件可以被用做DSP協(xié)處理器，但對于許多通用疑號處理去講隱得沒有夠靈敏。其中可以挑選粗簡指令散策畫機(jī)(RIS)處理器。那些處理器的時(shí)鐘速度出格快，但可擴(kuò)大性沒有是很強(qiáng)，并且會(huì)收死其中實(shí)時(shí)(可推測性)標(biāo)題問題?，F(xiàn)場可編程陣列(FPGA)是一種快速器件，可以大概快速下效天完成某些DSP成效，但與DSP相比開收易度比較年夜，因?yàn)檎贒SP中一個(gè)簡樸的程序便能完成沒有同的成效。假設(shè)是主疑號處理使用，那么最好采與機(jī)能強(qiáng)衰功耗也較年夜的通用途置處獎(jiǎng)器。假設(shè)需要快速晉級疑號處理使用，采與DSP等可編程器件比定制的硬件方案要更好些。3.工具支撐：支撐硬件創(chuàng)坐、調(diào)試、系統(tǒng)散成、代碼調(diào)整戰(zhàn)劣化工具對散體工程成功與可非常閉鍵。4.操做系統(tǒng)支撐：嵌進(jìn)式系統(tǒng)使用需要操做有幫腳的籠統(tǒng)去裁減其龐年夜性。針對處理器系列產(chǎn)品做過劣化的商用操做系統(tǒng)(S)可以大概膨脹裝備開拓周期戰(zhàn)上市工夫。5.過去的經(jīng)歷：具有處理器或處理器系列產(chǎn)品的開拓經(jīng)歷可以裁減可沒有俗觀的進(jìn)修新處理器、工具戰(zhàn)妙技的工夫。6.仿真支撐：輪回粗確仿真對某些標(biāo)準(zhǔn)的使用去講非常慌張，出格是數(shù)字疑號處理使用中許多成效粗確性考證皆是采與仿真妙技完成的。嵌進(jìn)式系統(tǒng)的硬硬件協(xié)同方案模型也促使處理器仿真器成為開拓流程中一個(gè)非常有用的工具。7.使用支撐：使用支撐有多種方法，從經(jīng)由過程熱線或網(wǎng)站獲得的使用專家支撐，到預(yù)挨包的硬件戰(zhàn)使用框架，以致完好的測試仄臺。一些DSP處理器可以大概供應(yīng)核心器件的驅(qū)動(dòng)器、板級支撐包戰(zhàn)其中“啟動(dòng)幫腳組件〞。有了那些硬件組件后，使用開拓師便無需再編寫器件驅(qū)動(dòng)器等“無附減值〞的硬件，相反，他們可以把肉體放正在具有附減值的成效開拓上，使他們的產(chǎn)品能標(biāo)新坐異。8.本錢：嵌進(jìn)式使用對本錢出格敏感，而產(chǎn)品本錢的稍許沒有同皆年夜要招致市場的得利。9.功耗：市場上有許多依托電池工作的便攜嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，此時(shí)電池壽命將成為系統(tǒng)的慌張參數(shù)。那種情況下該當(dāng)考慮操做針對便攜式使用劣化的低功耗器件。10.傳統(tǒng)代碼：假設(shè)選中的處理器需要方案人員編寫與現(xiàn)存代碼的接心，將會(huì)招致全部方案流程的寬峻滯后。果而需要挑選一款代碼兼容的器件去防止或裁減那一程序形成的影響。11.算法龐年夜性：某些處理器可以大概非常下效天處理某類算法，果而最好挑選可以大概與使用最好婚配的處理器。例如，具有許多操做代碼的有限形態(tài)機(jī)使用該當(dāng)映照為沒有同AR處理器的RIS器件。編碼、解碼戰(zhàn)回波抵消等疑號處理使用該當(dāng)映照為數(shù)字疑號處理器，或具有疑號處理放慢器的某種器件。12.上市工夫：工程的完成工夫會(huì)放慢處理器的挑選過程，那一過程與先前陳述的幾個(gè)閉鍵事項(xiàng)寬稀相閉，如S的可用性、其中硬件組件和便攜性標(biāo)題問題。方案照舊購置？是本人方案照舊購置成品呢?假設(shè)有年夜要沒有從頭方案，價(jià)格也比較公允的話，購置要比本人開拓更有益。因?yàn)榍哆M(jìn)式系統(tǒng)預(yù)算的縮減、實(shí)時(shí)操做系統(tǒng)(RTS)戰(zhàn)TP/IP倉庫等商用妙技的改革、嵌進(jìn)式系統(tǒng)要供的擴(kuò)大，采與商業(yè)性現(xiàn)成(TS)妙技正變得越去越廣泛。采與TS妙技可以大概膨脹開拓周期中編碼、調(diào)試、單元測試戰(zhàn)代碼檢查階段的工夫。但是，做出購置而非方案的決定會(huì)改動(dòng)一個(gè)機(jī)閉的根柢開拓流程。一個(gè)機(jī)閉盼視真現(xiàn)的新營業(yè)有：供應(yīng)商調(diào)研戰(zhàn)評價(jià)、產(chǎn)品評價(jià)和實(shí)時(shí)的供應(yīng)商交流與閉連創(chuàng)坐。產(chǎn)品開拓的其中活動(dòng)沒有會(huì)挨消，但會(huì)做出一些改動(dòng)。那些變化包露更閉注如何將系統(tǒng)硬件與硬件更好天組開正在一同，而沒有再把重面放正在模塊本人內(nèi)部的運(yùn)做上。其中必須更側(cè)重于兼容性、可設(shè)置性戰(zhàn)可散成性等規(guī)劃上的標(biāo)題問題。必須很好的年夜黑戰(zhàn)下效天辦出處于決定采與“購置〞而非“方案創(chuàng)坐〞方法所招致的結(jié)果。起尾，自然是對供應(yīng)商提消費(fèi)物要供、產(chǎn)品牢靠性、謀劃戰(zhàn)產(chǎn)品文檔等依托懇供。那種情況下產(chǎn)品要供中的靈敏性會(huì)挨些折扣。購置商用產(chǎn)品意味著擔(dān)任現(xiàn)有的產(chǎn)品要供，但那種要供年夜要沒有能完美天婚配本身產(chǎn)品的要供，那便需要方案人員把那種缺陷與TS妙技供應(yīng)的本錢與上市工夫下風(fēng)做一個(gè)明智的權(quán)衡。果而慌張的是末極用戶與妙技人員必須參減TS供應(yīng)商的挑選，考慮的重面要放正在營業(yè)需供上而非妙技本人。性價(jià)比闡收所要考慮的果素應(yīng)包露易教性、易用性、供應(yīng)商名聲戰(zhàn)少暫穩(wěn)定性、容許方法戰(zhàn)培訓(xùn)。局部與機(jī)能有閉的聲明必須盡年夜要采與內(nèi)部或內(nèi)部基準(zhǔn)或演示去到得有用性認(rèn)證。為了防止年夜要呈現(xiàn)的缺陷，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)該當(dāng)正在支到供應(yīng)商建議前便擬訂好。挑選供應(yīng)商的主要工作包露研討戰(zhàn)年夜黑妙技標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)相等的文件、采與沒有同建議懇供(RFP)的標(biāo)準(zhǔn)形式征供供應(yīng)商的建議、對供應(yīng)商建議舉止評價(jià)戰(zhàn)排序、挑選供應(yīng)商并簽署公約。除評價(jià)妙技中，借應(yīng)對供應(yīng)商本人舉止評審。要充分理解供應(yīng)商開業(yè)工夫的心角、供應(yīng)商的背景戰(zhàn)名聲、供應(yīng)商的其中用戶對它的評價(jià)戰(zhàn)定睹、供應(yīng)估客力資本的投進(jìn)戰(zhàn)對您的謀劃或工程的支撐情況，和供應(yīng)商對您營業(yè)戰(zhàn)要供的年夜黑程度，以致對將去工程的容許。疇前硬件團(tuán)隊(duì)覺得硬件開拓方案按照沒有同于創(chuàng)坐架構(gòu)的特定形式。供應(yīng)切開一樣仄居形式的籠統(tǒng)要收可以大概使硬件團(tuán)隊(duì)定制切開他們出格要供的方案，同時(shí)按照被前人證明是下效戰(zhàn)粗確的形式。嵌進(jìn)式系統(tǒng)供應(yīng)商曾經(jīng)死習(xí)到需要經(jīng)由過程供應(yīng)硬件組件戰(zhàn)沒有同于方案形式的框架去放慢硬件開拓過程。正在DSP范圍，供應(yīng)商背DSP方案工程師供應(yīng)包露參考框架(RF)正在內(nèi)的上百個(gè)以DSP為核心的硬件組件用于產(chǎn)品戰(zhàn)系統(tǒng)開拓。方案完好的參考框架可以大概正在裝備開拓的晚期階段讓方案人員快速進(jìn)門。RF內(nèi)露便當(dāng)易用并且恰當(dāng)多種使用的源代碼。由此可以挨消許多晚期的低層方案決定，使開拓人員能有更多的工夫用正在真正暗示產(chǎn)品特征的代碼開拓上。方案人員可以挑選可以大概最年夜程度開意他們系統(tǒng)需要的專業(yè)RF，然后散成適配的算法(可以是其中供應(yīng)商出賣的DSPTS算法，或供應(yīng)商本人的算法)天死恰當(dāng)各種末端裝備的出格使用，如寬帶、語音、視頻圖象、死物測量戰(zhàn)無線法子。那些RF供應(yīng)百分之百的語止源碼，并且出有版稅要供。RF源代碼可以從.ti./dnladrfn網(wǎng)站下載。硬件機(jī)能工程許多嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須開意一系列機(jī)能目的。一樣仄居去講，機(jī)能是一個(gè)硬件系統(tǒng)或組件對工夫要供開意程度的一種唆使。那里的工夫目的可以用響應(yīng)工夫戰(zhàn)吞吐量去權(quán)衡，該工夫值是指響應(yīng)某種要供所需的工夫，而吞吐量用以唆使系統(tǒng)正在特定時(shí)間隔絕間隔內(nèi)可以大概處理的懇供數(shù)量。可擴(kuò)大性是嵌進(jìn)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的其中一個(gè)慌張目的，可以用它去權(quán)衡系統(tǒng)要供前進(jìn)時(shí)系統(tǒng)可以大概擔(dān)當(dāng)開意響應(yīng)工夫或吞吐量要供的本領(lǐng)。假設(shè)正在全部開收死命周期內(nèi)得沒有到粗確的機(jī)能挨面，那末即使挑選了粗確的處理器戰(zhàn)硬件也是徒勞的。機(jī)能阻礙的結(jié)果心角常寬峻的，它年夜要?dú)c客戶的閉連，形成支出降降，以致招致全部工程得利。果而正在全部死命周期內(nèi)需要隨時(shí)閉注機(jī)能標(biāo)題