嵌入式軟件開發(fā)教程第二章.ppt

1、第二章嵌入式系統(tǒng)的設(shè)置修正方法、2.1嵌入式系統(tǒng)的一般設(shè)置修正流程、1、單片機(jī)系統(tǒng)、圖2.1單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)流程、單片機(jī)系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)相對簡單的控制。 單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)定修改相對簡單，軟件部分不需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，用匯編語言制作針對特定應(yīng)用的程序即可。 二、嵌入式處理器系統(tǒng)、圖2.2嵌入式處理器系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)程、嵌入式處理器系統(tǒng)通常包括CPU、存儲器和豐富的外部接口，開發(fā)進(jìn)程類似于在PC上開發(fā)應(yīng)用程序開發(fā)過程的第一步是選擇嵌入式處理器和硬件平臺。 軟件部分通常包含操作系統(tǒng)，開發(fā)人員可以在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建適當(dāng)?shù)膽?yīng)用程序，大大簡化了開發(fā)過程，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；二是嵌入式處理器系統(tǒng)、開發(fā)方式、 嵌入

2、式處理器系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括以下步驟的程序編譯：使用專用編譯器編譯程序的軟件模擬調(diào)試：使用SDK模擬軟件的運(yùn)行程序下載： JTAG/USB 硬件和軟件測試、調(diào)試：以JTAG等方式協(xié)同調(diào)試程序的下載硬化：程序無誤地下載到目標(biāo)板。 二、嵌入式處理器系統(tǒng)、嵌入式處理器系統(tǒng)設(shè)置修正的關(guān)鍵問題、(1)嵌入式處理器的選擇、是否使用應(yīng)用成本消耗軟件開發(fā)工具嵌入調(diào)試工具來提供評估板、處理器的選擇直接由內(nèi)存、外圍一般來說，(2)OS的選擇，OS的移植OS的內(nèi)存要求OS的實(shí)時性支持的開發(fā)工具OS的裁斷性開發(fā)者是否熟悉該OS和提供的APIOS是否提供硬件的驅(qū)動程序，例如網(wǎng)卡等，從80年代開始在選擇編程語言時，往往

3、有很大的恣意性。 關(guān)于價(jià)格、獲得的便利性等要素考慮的很多，關(guān)于語言本身的技術(shù)要素考慮的很少。 在此，對Ada、C/C、Modula-2、JAVA等現(xiàn)在廣泛使用的幾種高級語言進(jìn)行了簡單的分析比較。 Ada語言由于定義嚴(yán)格、易讀、有豐富的庫支持，與執(zhí)行環(huán)境的聯(lián)系少，執(zhí)行特性優(yōu)異。 c語言具有廣泛的程序庫支持，是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)置修訂中使用最廣泛的語言。 c是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，應(yīng)用程序也很多，但是c制作的程序?qū)ο蟠a比c語言龐大復(fù)雜的情況很多。 Modula-2定義明確，支持豐富，具有良好的模塊結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于教育科研。 Java語言比較年輕，但具有較強(qiáng)的跨平臺特性，目前勢頭較強(qiáng)。 (3)編程語言

4、的選擇、2.2傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)定修正方法、圖2.4傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)定修正方法、傳統(tǒng)的設(shè)定修正方法中存在的缺點(diǎn)、傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)定修正方法有簡單但不可避免的缺點(diǎn)2 )在實(shí)際的設(shè)定修正過程中，通常有“硬件設(shè)定修正”的缺點(diǎn)3 )由于硬件設(shè)置修訂是一邊大致估計(jì)軟件任務(wù)的需求一邊進(jìn)行的，因此缺乏對軟件框架和實(shí)現(xiàn)機(jī)制的明確理解，硬件設(shè)置修訂工作具有一定的盲目性。4 )整個系統(tǒng)的優(yōu)化受到設(shè)置校正空間的限制，僅僅改善硬件和軟件的各自性能，就不能對系統(tǒng)進(jìn)行良好的綜合優(yōu)化，難以滿足現(xiàn)代復(fù)雜且大規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)置校正需要。圖2.5嵌入式系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)置修訂過程、2.3嵌入式系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)置修訂方法、嵌入式

5、系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)置修訂過程、設(shè)置修訂過程整體上是系統(tǒng)描述、軟硬件劃分、協(xié)同綜合、協(xié)同模擬系統(tǒng)集成一些(1)系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述使用一個或多個系統(tǒng)級描述語言對要設(shè)置的嵌入式系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行全面描述，并且是構(gòu)建系統(tǒng)的硬件和軟件模型的過程。 系統(tǒng)建模可以由設(shè)置修訂者用非正式語言、自然語言手動進(jìn)行，但是手動進(jìn)行的話，系統(tǒng)的記述容易變得不正確，選擇適當(dāng)?shù)慕ＵZ言會給設(shè)置修訂帶來很多效果。 統(tǒng)一建模語言(UML )語言是一種強(qiáng)大的可視建模語言。 使用標(biāo)準(zhǔn)圖形元素直觀地顯示模型中的信息，以便具有不同技術(shù)背景的開發(fā)人員和設(shè)計(jì)人員能夠更好地進(jìn)行交流。 (2)軟件分區(qū)硬件功能分區(qū)是確定哪個系統(tǒng)功能是由硬件來實(shí)現(xiàn)

6、的，哪個功能是由軟件來實(shí)現(xiàn)的。 理論上，各應(yīng)用系統(tǒng)都存在適合這種硬件和軟件功能的最佳組合，如何從系統(tǒng)需求出發(fā)，根據(jù)一定的指導(dǎo)原則和分配算法合理劃分硬件和軟件功能， (3)硬件和軟件的協(xié)同集成基于系統(tǒng)的描述和硬件和軟件的劃分結(jié)果，在現(xiàn)有的設(shè)置修訂規(guī)則和既定的設(shè)置修訂目標(biāo)的前提下，系統(tǒng)中的軟件和硬件部分及其(4)協(xié)同模擬和驗(yàn)證協(xié)同模擬驗(yàn)證是驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)置修正準(zhǔn)確性的過程。 評估設(shè)置修訂結(jié)果的準(zhǔn)確性，確保在系統(tǒng)實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)問題后不再重復(fù)修改。 在系統(tǒng)仿真驗(yàn)證過程中，由于仿真的工作環(huán)境與實(shí)際使用環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，軟硬件之間的相互作用方式和作用效果也不同，很難保證系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中運(yùn)行的可靠性，因此，當(dāng)前系統(tǒng)

7、仿真的有效性有限。 硬件和軟件協(xié)同設(shè)置修訂領(lǐng)域的研究非?；钴S，Berkeley、Princeton等知名大學(xué)由專業(yè)研究小組進(jìn)行相關(guān)研究，在電子設(shè)置修訂領(lǐng)域權(quán)威的學(xué)術(shù)會議DAC上每年都有相當(dāng)篇論文召開關(guān)于硬件和軟件協(xié)同設(shè)置修訂的專業(yè)會議CODES 主要的EDA制造商(Cadence，Synopsys )現(xiàn)在發(fā)表了支持硬件和軟件共同設(shè)定修訂的工具的一部分，將硬件和軟件的共同設(shè)定修訂作為下一代的系統(tǒng)級EDA工具的重要技術(shù)。硬件和軟件協(xié)同設(shè)置修訂的特點(diǎn)，(1)硬件和軟件協(xié)同設(shè)置修訂采用統(tǒng)一的工具描述，合理地將系統(tǒng)的硬件和軟件分開，分配系統(tǒng)的功能，在性能、成本、功耗等方面進(jìn)行權(quán)衡，更加優(yōu)化(2)硬件和軟

8、件的協(xié)同設(shè)置修訂方法采用了并行設(shè)置修訂和協(xié)同設(shè)置修訂的思想，提高了設(shè)置修訂效率，縮短了設(shè)置修訂周期。 (3)在系統(tǒng)級的設(shè)定、修正中，有在硬件和軟件的部分使用統(tǒng)一描述語言和工具進(jìn)行統(tǒng)一開發(fā)，跨越硬件和軟件的界限進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化的能力。 (4)支持多領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)同開發(fā)。 其核心思想是通過軟件設(shè)置修訂和硬件設(shè)置修訂的交流，確保系統(tǒng)密切相關(guān)的兩個部分設(shè)置修訂不會早期獨(dú)立。 與以往的設(shè)定修正方法相比，硬件和軟件的協(xié)同設(shè)定修正可以提高設(shè)定修正抽象的水平，擴(kuò)大設(shè)定修正的范圍，采用硬件和軟件的協(xié)同設(shè)定修正技術(shù)可以使嵌入式系統(tǒng)的設(shè)定修正更好，更快，2.4嵌入式系統(tǒng)的測試技術(shù)，組當(dāng)前，在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)置修訂中，嵌入

9、式實(shí)時軟件測試需要更好的測試方法和工具來代替硬件，以降低系統(tǒng)成本和提高靈活性。1、嵌入式軟件測試方法，(1)要求根據(jù)白箱測試和黑箱測試、白箱測試檢查程序的內(nèi)部設(shè)置修訂、源代碼的組織結(jié)構(gòu)查找軟件缺陷。 由于嵌入式系統(tǒng)對高可靠性的要求，嵌入式軟件測試與常規(guī)軟件測試相比通常要求更高的代碼識別率。 黑盒測試根據(jù)軟件的用途和外部特性確定軟件的缺陷。 嵌入式軟件黑箱測試以系統(tǒng)的期望用途為重要依據(jù)，在要求中根據(jù)對負(fù)載、時機(jī)、性能的要求，判斷軟件是否滿足這些要求規(guī)范。 為了確保正確的測試，還必須驗(yàn)證硬件和軟件之間的接口。 (2)目標(biāo)環(huán)境測試和主機(jī)環(huán)境測試在嵌入式軟件測試中經(jīng)常在目標(biāo)測試和主機(jī)測試之間進(jìn)行折衷。

10、 基于目標(biāo)的測試耗費(fèi)了大量的經(jīng)費(fèi)和時間，基于宿主的測試成本很小，現(xiàn)在的趨勢是將更多的測試轉(zhuǎn)移到宿主環(huán)境中來進(jìn)行。 在主機(jī)環(huán)境中，可以進(jìn)行邏輯和接口的測試、與硬件無關(guān)的測試。 在目標(biāo)環(huán)境中，對定時問題進(jìn)行白箱測試、中斷測試和硬件接口測試。 二、嵌入式軟件測試工具，(1)內(nèi)存分析工具，內(nèi)存分析工具用于處理存在于動態(tài)存儲器分配中的缺陷； 目前有兩種內(nèi)存分析工具軟件和硬件。 基于軟件的內(nèi)存分析工具會嚴(yán)重影響代碼性能，并且可能嚴(yán)重影響實(shí)時操作?；谟布膬?nèi)存分析工具很昂貴，只能在工具定義的操作環(huán)境中使用。 (2)性能分析工具、性能分析工具提供數(shù)據(jù)，顯示執(zhí)行時間如何消耗、何時消耗以及每個實(shí)例所用的時間。 (3)GUI測試工具、GUI測試工具可以作為腳本工具在開發(fā)環(huán)境中執(zhí)行測試用例，其功能包括記錄和播放操作，捕獲畫面顯示，以后進(jìn)行分析、比較、設(shè)置和管理的測試過程。 有些嵌入式設(shè)備沒有GUI，(4)復(fù)蓋分析工具可以使用代碼復(fù)蓋分析工具跟蹤進(jìn)行白盒測試時執(zhí)行了哪些代碼。 目標(biāo)分析工具提供有關(guān)功能目標(biāo)、分支目標(biāo)和條件目標(biāo)的信息。 三、嵌入式系統(tǒng)測試策略、嵌入式軟件測試各階段有共同的策略：