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摘要：主要討論在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，設計人員如何考慮和選擇嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、調試器、仿真器以及開發(fā)人員的技術水平和結構比例等組成要素；同時，以實例說明如何選擇這些開發(fā)要素。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)嵌入式處理器實時操作系統(tǒng)仿真器調試器

引言

在計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術高速發(fā)展的同時，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術也取得迅速發(fā)展。這不僅表現(xiàn)在從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)研究的人員隊伍日益壯大，嵌入式處理器和實時操作系統(tǒng)的性能增強和產品升級換代，更重要的體現(xiàn)在嵌入式技術應用范圍的急劇擴大。

嵌入式系統(tǒng)擁有巨大的市場空間，我國應該抓住機遇，與時俱進，奮起直追，在嵌入式系統(tǒng)領域趕超世界先進水平。要達到這個目標，具有一定的現(xiàn)實可行性，這是因為同PC機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)更有自身的特征。在PC領域，雖有AMD系列處理器和Linux操作系統(tǒng)的市場沖擊，但是Win_Tel（Windows+Intel）體系架構仍占主導地位；可是，嵌入式系統(tǒng)本身是一個相當分散的工業(yè)，典型特征是面向用戶、面向產品、面向應用的，市場應用才是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的導向和前提，在當前的嵌入式市場中不存在壟斷的局面。

嵌入式系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分：硬件架構上以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設；軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心，向上提供應用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。嵌入式系統(tǒng)中，軟件和硬件緊密配合，協(xié)調工作，共同完成系統(tǒng)預定的功能。

對于不同的市場應用類型，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的嵌入式處理器、實時操作系統(tǒng)、仿真器、調試器以及開發(fā)隊伍的技術水平和結構比例等要素的選擇是至關重要的。本文參考一些嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的資料，結合具體的工程實踐經驗，系統(tǒng)總結了進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時，如何全面考慮各開發(fā)要素并進行選擇，最后結合一個具體實例進行詳細闡述。

1嵌入式處理器

嵌入式系統(tǒng)的功能軟件集成于硬件系統(tǒng)之中，系統(tǒng)的應用軟件與硬件一體化。在嵌入式系統(tǒng)的硬件設備中，嵌入處理器是整個系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接決定整個系統(tǒng)的運行效果。

PC機銷售市場中，隨著通用CPU技術的突破和工作頻率的倍增，舊款低檔CPU早已經不見蹤跡。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)面向具體應用，不同領域的應用市場需要不同款式和性能指標的處理器來開發(fā)，于是在嵌入式處理器市場中，中低端的4位、8位和16位處理器依然存在，高性能的32位處理器也有很多產品。隨著超大規(guī)模集成電路技術和微電子技術發(fā)展，包含嵌入式處理器以及部分外圍電路的微控制器產品也進入市場，片上系統(tǒng)SoC（SystemonChip）產品也開始出現(xiàn)。這些產品的上市，不僅豐富了嵌入式處理器產品，而且也更加方便了工程技術人員進行嵌入式系統(tǒng)的技術開發(fā)和擴大嵌入式產品的應用領域。

由于嵌入式系統(tǒng)應用需求的多樣性，市場上基于RISC結構的嵌入式處理器提供商也日漸增多。統(tǒng)計數(shù)字表明，1999年底市場銷售額排在前三位的公司分別是ARM、Motorola和MIPS，其中ARM公司的芯片銷售量達1.5億個，市場份額超過50%。

面對這樣的嵌入式處理器市場，開發(fā)設計人員應該如何選擇呢？這里有兩個前提條件。

一是深入研究具體的嵌入式系統(tǒng)應用需求，充分的應用需求分析后獲取應用系統(tǒng)的性能指標。面向應用是嵌入式系統(tǒng)的特色，具體的應用需求決定著嵌入式處理器的性能選型。在工業(yè)控制等特殊領域，系統(tǒng)需求分析員不僅需要和工作人員、上級主管親自面談，而且要到工作現(xiàn)場獲取第一手信息，收集充分的資料。應用需求分析后，需要定義產品具備的基本功能和性能指標，如系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大小和處理實時性要求、系統(tǒng)正常運行時的工作環(huán)境、系統(tǒng)運行過程中可能遇到的突發(fā)事件、系統(tǒng)的尺寸大小和功耗指標等。

第二個前提條件是，分析研究市場上各大廠商提供的各款嵌入式處理器的性能指標，如功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等。這些參數(shù)也是各個半導體芯片廠商之間競爭的熱點。

開發(fā)人員通過應用需求分析獲取了產品的功能性和非功能性指標，研究了市場上嵌入式處理器的性能參數(shù)后，能夠對嵌入式處理器作出較好的選擇。嵌入式處理器選擇的基本原則是滿足具體功能性和非功能性指標需求的、市場應用反應良好的、硬件配置最少的嵌入式處理器。如簡單的智能儀器儀表設計考慮使用4位或者8位低檔單片機8051；和數(shù)字信號處理密切相關的選用TI公司的TMX320x系列的DSP（數(shù)字信號處理）芯片；如果產品偏重于通信功能，考慮Motorola公司的嵌入式處理器68K系列；如果產品功能比較齊全，可選用嵌入式處理器領域的后起之秀ARM公司的高性能嵌入式處理器ARM芯片系列等。

除了上述的產品性能需求因素，選擇嵌入式處理器時也需要考慮開發(fā)人員對此系列處理器的熟悉程度。因為不同公司開發(fā)的嵌入式處理器差別較大，從一類處理器轉移到另一類處理器的難度比同一系列不同處理器間的轉移難度大得多，風險多得多。

應用實例解析

在詳細討論了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的幾個關鍵因素后，下面具體闡述這些因素在工作中的具體體現(xiàn)。圖2是個人數(shù)字助理PDA和尋呼機二合一的手持式電子產品結構圖。

該產品的基本功能包括：

①個人數(shù)字助理--科學計算器、英漢互譯辭典、電話號碼簿、記事日程表等；

②交通信息--列車時刻表的車次查詢和車站查詢、民航時刻表的航班查詢等；

③尋呼信息--接收個人和公共尋呼信息，個人尋呼內容實時語音合成并播放，尋呼方式更新列車和民航時刻表數(shù)據(jù)等。

分析產品功能結構圖并結合產品的基本功能，可以獲得產品對嵌入式處理器的性能要求：高速嵌入式處理器處理列車和民航時刻表查詢、個人尋呼內容的實時語音合成并播放等。處理器外圍需要自帶語音錄放電路完成語音錄入和播放，串行口和紅外通信口進行數(shù)據(jù)通信，LCD接口電路提供用戶輸入接口，也需要電源管理模塊完成便攜式電子產品的低功耗設計。

本文詳細闡述了在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、調試器、仿真器以及開發(fā)人員的技術水平和結構比例等組成要素的選擇原則，并且使用一個具體的實例來進一步分析說明。需要指出的是，這些要素之間不是彼此獨立，而是緊密相關，可能還會在某些方面相互沖突。