談?wù)撉度胧綄?shí)時(shí)系統的關(guān)鍵特征

本文將描述嵌入式實(shí)時(shí)系統的關(guān)鍵特征，然后討論如何在所選擇或所開(kāi)發(fā)的硬件和軟件構件的基礎上開(kāi)發(fā)一個(gè)高效的嵌入式系統方案，并介紹開(kāi)發(fā)這些系統所需的獨特關(guān)鍵處理技術(shù)。

許多系統設計師將執行軟/硬件協(xié)同設計周期，即同時(shí)開(kāi)發(fā)硬件和軟件。理解硬件與軟件功能之間的關(guān)系以及對兩者進(jìn)行劃分有助于確保完全和正確地實(shí)現系統需求。

在定義和分析需求的初期階段，系統開(kāi)發(fā)者需要與設計工程師緊密合作，將要求實(shí)現的功能分配給硬件或軟件。這是根據早期系統仿真、建立原型和行為建模的結果，再加上對前面提及的多種因素的折衷以及過(guò)去的設計經(jīng)驗來(lái)進(jìn)行分配的。一旦完成這種分配，就將開(kāi)始詳細的設計和實(shí)現。當同時(shí)進(jìn)行硬件和軟件設計時(shí)，各種不同的分析技術(shù)將被應用到實(shí)時(shí)系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，它們包括：硬件和軟件仿真、硬件/軟件協(xié)同仿真、可規劃性建模(如速率單調性分析)、建立原型和增量開(kāi)發(fā)。

能夠用于各種不同抽象級的仿真技術(shù)可以對性能做出早期評估。低抽象級的仿真能夠用于對總線(xiàn)帶寬和數據流建模，而且它們對評估性能也非常有用。高抽象級的仿真能解決功能交互問(wèn)題，并研究硬件/軟件的折衷方案和驗證設計的有效性。運用仿真方法，復雜的系統能夠被抽象為基礎的元件和行為。仿真能幫助解決功能方面的問(wèn)題(數據和算法)、行為方面的問(wèn)題(處理的先后順序)或性能方面的問(wèn)題(資源利用率、吞吐量和時(shí)序)。

嵌入式實(shí)時(shí)系統的優(yōu)化十分重要。因為這些系統設計用于解決相對較窄范圍的問(wèn)題，所以硬件和軟件經(jīng)優(yōu)化后只要能執行好單個(gè)應用就行。目標是在硬件與軟件達到最佳平衡的條件下來(lái)設計系統。這個(gè)階段的主要影響因素包括處理器的選擇、如何在硬件與軟件之間分割應用以及整個(gè)系統的集成。

在為嵌入式實(shí)時(shí)系統選擇處理器時(shí)，應考慮以下因素：

1．性能：處理器必須具備足夠的性能來(lái)處理任務(wù)，并能支持產(chǎn)品的生命周期。

2．實(shí)現：根據具體的應用，需要的處理器可能是高度集成的產(chǎn)品，甚至于符合軍用規范。對于一個(gè)DSP應用，它可以在幾種方案中進(jìn)行選擇。一種選擇是ASIC。這種器件能被用作DSP協(xié)處理器，但對許多通用信號處理應用而言，它不是非常靈活。另一種選擇是RISC處理器。這種器件具有極快的時(shí)鐘速度，但可能不具備可伸縮性，而且可能還存在其它實(shí)時(shí)問(wèn)題。FPGA是一種快速器件，能非常迅速和高效地執行某些DSP功能，但與DSP相比，它們仍很難開(kāi)發(fā)。

在DSP中，一個(gè)簡(jiǎn)單的程序就能完成這些相同的功能。如果應用是宿主信號處理應用，那么選擇一款功能更強大、功耗更高的通用處理器可能沒(méi)有問(wèn)題。如果信號處理應用要求能快速升級，那么像DSP這樣的可編程器件將比定制的硬件解決方案更有吸引力。

3．工具支持：支持軟件創(chuàng )建、調試、系統集成、代碼調整和優(yōu)化的工具對于整個(gè)項目的成功非常重要。

4．操作系統支持：嵌入式系統應用的復雜性要求采用有益的抽象來(lái)降低復雜度。針對所選處理器優(yōu)化的商用操作系統能夠縮短應用開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間。

5．過(guò)去的經(jīng)驗：以前使用所選處理器或處理器系列的經(jīng)驗可以減少學(xué)習新處理器、工具和技巧所需的時(shí)間。