嵌入式開(kāi)發(fā)的設計模式及發(fā)展趨勢

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，單片機品種不斷增多，功能不斷增強，應用范圍不斷擴大，開(kāi)發(fā)時(shí)間（Time to Market）要求越來(lái)越短。為了節省時(shí)間，嵌入式微處理器在16位和32位應用場(chǎng)合得到使用，大量的微機程序可直接引用。

　　在軟件開(kāi)發(fā)上，由匯編語(yǔ)言編程、高級語(yǔ)言C語(yǔ)言編程，轉向在實(shí)時(shí)操作系統（Real Time Operating System，簡(jiǎn)稱(chēng)RTOS）之上編程。

　　在硬件設計上，由使用分立元件和微機接口芯片轉向更加集成化的設計模式——CPU+PLD+AD/DA。

　　CPU即 MCU或MPU， PLD即可編程邏輯器件。模數混合的集成電路很難設計生產(chǎn)，現階段AD/DA即模數和數模轉換器等模擬電路還采用傳統的設計方法。PLD芯片可以在系統編程ISP（In System Programming），硬件已經(jīng)軟化，隨時(shí)可以進(jìn)行修改。

　　1999年全國大學(xué)生電子設計競賽和許多產(chǎn)品的硬件設計已采用這種設計模式。為進(jìn)一步縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、加強管理，平臺觀(guān)念已逐步引入到產(chǎn)品的設計開(kāi)發(fā)過(guò)程中。從隨意性開(kāi)發(fā)轉向平臺開(kāi)發(fā)模式是嵌入式應用軟硬件設計開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢。

　　軟件開(kāi)發(fā)

　　單片機生產(chǎn)廠(chǎng)家不斷增多，單片機品種層出不窮。單片機廣泛選擇是當今產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節。每個(gè)單片機系列的指令系統不同，與指令系統對應的匯編助記符就不同。匯編語(yǔ)言的不兼容性使得在一種單片機上編制的程序，在另一種單片機上不能運行，單片機重新選型后程序必須重新編制。匯編語(yǔ)言的難記、難讀及易搞混，每個(gè)匯編程序員深有同感。自己編制的程序過(guò)一段時(shí)間修改時(shí)，往往要重讀很大部分，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間回憶才能找到問(wèn)題所在。修改別人留下的匯編源程序，若程序的注釋說(shuō)明不詳細、程序的思路不清晰、子程序使用不夠多的話(huà)，還不如自己重新編制。

　　用C語(yǔ)言編程是單片機軟件開(kāi)發(fā)的必然趨勢。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設計語(yǔ)言，它兼顧了多種高級語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。 C語(yǔ)言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、可移植性好，而且可以直接實(shí)現對系統硬件的控制。C語(yǔ)言是一種結構化程序設計語(yǔ)言，支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術(shù)。

　　采用C語(yǔ)言也不必對單片機和硬件接口的結構有很深入的了解，編譯器可以自動(dòng)完成變量存儲單元的分配，編程者專(zhuān)注于應用軟件部分的設計即可，這樣大大加快了軟件的開(kāi)發(fā)速度。采用C語(yǔ)言可以很容易地進(jìn)行單片機的程序移植工作，有利于產(chǎn)品中單片機的重新選型。

　　采用C語(yǔ)言，可針對單片機常用的接口芯片編制通用的驅動(dòng)函數，針對常用的功能模塊、算法等編制相應的函數。這些函數經(jīng)過(guò)歸納整理可形成專(zhuān)家庫函數，供廣大的單片機愛(ài)好者使用、完善，這樣可大大提高國內單片機軟件設計水平。C語(yǔ)言可讀性的特點(diǎn)，更容易使大家借鑒前人的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，提高自己的軟件設計水平。

　　對于C語(yǔ)言生成代碼的時(shí)空效率，一般來(lái)講，程序代碼長(cháng)度增加20%，程序執行速度約減慢20%。這在片內程序存儲器不斷擴大、晶振頻率不斷提高的今天，已不是主要考慮的問(wèn)題。

　　況且，這是和優(yōu)秀的匯編程序員編制代碼的比較。當然，非常注重代碼效率的場(chǎng)合可以是以C語(yǔ)言為主，匯編語(yǔ)言為輔。匯編語(yǔ)言掌握到只要可以讀懂程序，在時(shí)間要求比較嚴格的模塊中進(jìn)行程序的優(yōu)化即可。在可移植性方面，單片機C語(yǔ)言都符合ANSI C標準，差別主要是有關(guān)片內資源的不同配置及使用，這可以通過(guò)采用不同的頭文件，經(jīng)過(guò)少量的加工就可以實(shí)現。

　　隨著(zhù)國內單片機開(kāi)發(fā)工具研制水平的提高，現在的單片機仿真器普遍支持C語(yǔ)言程序調試，為單片機編程使用C語(yǔ)言提供了便利的條件。單片機的C語(yǔ)言相對微機的C語(yǔ)言要好學(xué)得多，它沒(méi)有微機 C語(yǔ)言有關(guān)文件的使用，也不必掌握標準輸入輸出設備有關(guān)的格式要求。