关于嵌入式系统的特点和协同性研究分析过程详解.doc
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1、关于嵌入式系统的特点和协同性研究分析过程详解0.引言嵌入式技术被广泛应用于信息家器、消费电子、交换机以及机器人等产品中,与通用计算机技术不同,嵌入式系统中计算机被置于应用环境内部特征不明显。系统对性能、体积、以及时间等有较高的要求。复杂的嵌入式系统面向特定应用环境,必须支持硬、软件裁减,适应系统对功能、成本以及功耗等要求。0.1 嵌入式系统与协同性从信息传递的电特性过程分析,嵌入式系统特征表现为,计算机技术与电子技术紧密结合,难以分清特定的物理外观和功能,处理器与外设、存储器等之间的信息交换主要以电平信号的形式在IC 间直接进行。从嵌入深度ED来看,信息交换在IC 间越直接、越多,嵌入深度就越
2、大。在设计实验系统模型(图1)时,充分考虑到软硬协同性,使其成为一个实验与研究完备平台。软硬件协同性问题涉及到协同性划分技术和协同性设计技术。协同性核心问题之一将涉及启动加载软件Bootloader、系统板级支持包BSP 以及嵌入式OS 之间融合和移植。协同性设计技术与系统功能、性能以及开发人员等因素相关,其核心内容为软硬件的协同描述、验证和综合提供一种集成环境。嵌入式系统结构模型0.2 没有操作系统OS 的嵌入式系统0.2.1 系统特点由于系统的性质、任务、成本等原因,没有操作系统支持的嵌入式系统将继续大量存在。这样的系统使用专用开发工具(如:仿真在线调试器ICE 等)。通过串口或并口在机上
3、联机调试程序,具有源代码调试功能。0.2.2 局限性分析没有OS 的系统按照“指令顺序执行+中断”的模式运行。在作者参与的早期程控交换机系统设计中,需要对不同端口量级(从10 到1000 等)的分机进行实时处理。通过建立交换系统核心硬件层(存储体、第一层I/O 等)以及用户口地址等程序;然后建立定时和非定时事件、过程以及任务中断链和任务表,应用中断对任务以及过程调度。设计人员要完成相当于部分操作系统功能的编写,导致软件结构复杂、工作量大尤其是重复劳动。0.3 具有OS 的嵌入式系统图1 的2 嵌入式系统就是具有嵌入式OS 的一种结构模型。引入嵌入式OS 可以面对多种嵌入式处理器环境(如:MPU
4、、DSP、SOC 等)提供类同的API 接口,使基于OS 上的程序具有较好的移植性。从协同划分与设计技术出发,通过嵌入式软件的函数化、产品化能够促进分工专业化,减少重复劳动。1. Bootloader/BSP 特性Bootloader 与BSP 配合,通过初始化硬件设备、建立内存空间映射,“屏敝”硬件环境,为调用操作系统内核和应用程序运行作好准备。1.1 Bootloader 特性与结构分析Bootloader 是系统加电后首先运行的程序,主要依赖于硬件,建立一个通用版本几乎不可能。即使同一CPU,硬件稍作变化,Bootloader 也必须修改。建立良好的BootLoader 结构,为系统二次
5、开发以及减轻BSP的开发难度、可移植提供有益帮助;同时,也是保护硬件平台设计知识产权的重要措施。启动过程分单阶段(Single STage)和多阶段(Multi-Stage)。从协同性划分技术角度,设备初始化程序等通常放在stage 中,stage2 设置内核参数和调用,应具有可读性和可移植性。从固态存储设备上启动的Bootloader 大多都是两阶段的启动过程。Bootloader 的存贮体和分区:Flash/RAM/固态存贮器(图2);Flash 存储分区有连续和非连续两种方式。当系统需要多媒体等功能,用DOC(Disk ON Chip)技术解决大容量嵌入式OS 的存贮。空间分配结构示意图
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