嵌入式系统开发面临的问题与集成开发环境的应用

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嵌入式系统开发及其应用

嵌入式系统开发及其应用

嵌入式系统开发及其应用近年来,嵌入式系统越来越受到人们的重视。

嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它通常被嵌入到其他系统中,以实现特定的功能。

与普通的计算机系统不同,嵌入式系统需要面对更多的技术挑战和应用场景。

嵌入式系统开发的核心技术是软硬件交互设计。

嵌入式系统通常需要与外部环境进行交互,包括传感器、执行器等外设。

在设计嵌入式系统时,需要考虑外设的接口、输入输出的数据格式等问题。

同时,嵌入式系统的软件设计也需要考虑与硬件的交互,包括电源管理、中断处理、时钟管理、存储管理等方面的问题。

在嵌入式系统开发过程中,软件的可靠性和稳定性是关键问题。

嵌入式系统通常需要长时间运行,因此要求软件可以长时间稳定运行。

为了提高软件的可靠性,开发人员需要采用一些特殊的软件开发技术,如代码规范、静态分析、测试等技术。

此外,嵌入式系统的开发也需要考虑软件的安全性,防止恶意攻击和非法访问。

嵌入式系统的应用涵盖了很多领域,如军事、航空航天、汽车、医疗等。

其中,汽车领域是嵌入式系统应用的重要领域之一。

现代汽车中嵌入有大量的嵌入式系统,如发动机管理系统、制动系统、巡航控制系统等。

这些嵌入式系统不仅可以提高汽车的安全性和性能,还可以实现很多实用的功能,如自动泊车、智能导航等。

另一个重要的嵌入式系统应用领域是智能家居。

现代智能家居需要大量的嵌入式系统来实现自动化控制和人机交互。

例如,智能家居中的温控系统、照明系统、安防系统等,都需要嵌入式系统来实现智能控制。

此外,智能家居还需要嵌入式系统来实现人机交互,如触控屏、语音识别等。

总之,嵌入式系统是现代科技的重要组成部分,其应用范围广泛,包括医疗、航空航天、汽车、智能家居等领域。

嵌入式系统的开发过程需要掌握一定的技术,包括软硬件交互设计、软件可靠性和安全性等方面。

随着技术的不断发展,嵌入式系统将会在更多的领域得到应用,并为人们的生活带来更多的便利和创新。

程序设计员实操考核中的嵌入式系统开发与应用问题分析及案例讲解

程序设计员实操考核中的嵌入式系统开发与应用问题分析及案例讲解

程序设计员实操考核中的嵌入式系统开发与应用问题分析及案例讲解引言嵌入式系统开发是程序设计员实操考核中重要的一项技能要求。

随着信息技术的不断发展,嵌入式系统在各个领域得到广泛应用,对程序设计员的需求也日益增长。

本文将分析嵌入式系统开发与应用中可能遇到的问题,并通过案例讲解的方式进行说明。

问题分析1. 系统资源受限嵌入式系统通常具有较小的存储和处理能力,因此在开发过程中需要充分考虑系统资源的限制。

这可能涉及到内存管理、任务调度、功耗优化等问题。

程序设计员需要合理分配系统资源,避免资源浪费,提高系统的效率和性能。

2. 硬件和软件接口问题嵌入式系统通常涉及与硬件设备的连接与交互,因此需要充分理解硬件和软件接口之间的工作原理。

可能面临的问题包括设备驱动的编写、中断处理、通信协议的支持等。

程序设计员需要具备硬件和软件接口开发的能力,以保证系统的稳定运行和良好的兼容性。

3. 实时性要求嵌入式系统通常需要满足实时性要求,即对外部事件的响应需要在特定的时间内完成。

这对程序设计员提出了更高的要求,需要熟悉实时系统的设计和开发。

可能遇到的问题包括任务调度的算法、响应时间的保证、实时数据处理等。

程序设计员需要设计合理的实时系统框架,确保系统的可靠性和稳定性。

4. 安全性和稳定性问题嵌入式系统往往应用于关键领域,例如交通、医疗等,对系统的安全性和稳定性要求较高。

可能面临的问题包括数据安全传输、软硬件故障处理、系统复原能力等。

程序设计员需要考虑系统的容错性和可恢复性,设计相应的安全机制和故障处理策略。

案例讲解案例一:电子票务系统电子票务系统是一个常见的嵌入式系统应用。

我们以一个门票售卖系统为例进行讲解。

在这个系统中,程序设计员需要解决以下问题:1.系统资源受限:由于嵌入式系统通常具有较小的存储和处理能力,程序设计员需要选择合适的算法和数据结构,充分利用系统资源,确保系统的高效运行。

2.硬件和软件接口问题:门票售卖系统通常需要与外部硬件设备进行交互,例如票据打印机、支付设备等。

嵌入式系统调研报告

嵌入式系统调研报告

嵌入式系统调研报告在当今科技飞速发展的时代,嵌入式系统已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

从智能手机、智能家居到汽车电子、医疗设备,嵌入式系统的应用无处不在。

为了更深入地了解嵌入式系统,本次进行了一番调研。

一、嵌入式系统的定义与特点嵌入式系统是一种以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。

它具有以下几个显著特点:1、专用性强嵌入式系统通常是为特定的应用而设计的,具有很强的针对性。

例如,汽车中的发动机控制系统就是专门为控制汽车发动机的运行而开发的。

2、实时性要求高很多嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定的任务,以保证系统的稳定性和可靠性。

比如,航空航天领域的嵌入式系统,必须在极短的时间内做出响应,否则可能会导致严重的后果。

3、资源受限由于体积、成本等因素的限制,嵌入式系统的资源(如处理器性能、内存容量、存储容量等)通常比较有限。

因此,在设计嵌入式系统时,需要充分考虑资源的优化利用。

4、低功耗在一些应用场景中,如便携式设备和物联网设备,低功耗是一个关键因素。

嵌入式系统需要通过优化硬件和软件设计来降低功耗,延长设备的续航时间。

二、嵌入式系统的组成一个典型的嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。

硬件部分包括处理器、存储器、输入输出设备、电源等。

处理器是嵌入式系统的核心,它负责执行系统的指令和处理数据。

存储器用于存储程序和数据,包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

输入输出设备则用于实现系统与外部环境的交互,如传感器、显示屏、键盘等。

软件部分包括操作系统、驱动程序、应用程序等。

操作系统是管理和控制嵌入式系统资源的核心软件,常见的嵌入式操作系统有 Linux、Windows CE、VxWorks 等。

驱动程序用于实现硬件设备与操作系统之间的通信,应用程序则是为了实现特定的功能而开发的软件。

三、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域非常广泛,以下是一些主要的应用领域:1、消费电子领域智能手机、平板电脑、数码相机、智能手表等都是嵌入式系统的典型应用。

嵌入式系统的设计开发与应用分析

嵌入式系统的设计开发与应用分析

嵌入式系统的设计开发与应用分析嵌入式系统是指集成了特定的软硬件系统的电子产品,通常应用于其他电气或机械设备中,具有高度的可靠性、实时性、低功耗、低成本、小型化和重量轻等优点。

因此,嵌入式系统成为了现代科技领域的重要组成部分,被广泛应用于工业、汽车、医疗、航空等各个领域。

本文主要介绍嵌入式系统的设计开发和应用分析。

一、嵌入式系统的设计开发嵌入式系统的设计开发是包含硬件设计和软件开发两个部分。

硬件设计是指系统的电路设计、嵌入式芯片的选择、电源的设计等,软件开发是指针对不同的硬件平台,开发出专用的嵌入式软件。

1.硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计中非常重要的一部分,应该保证系统性能和功能的实现。

硬件设计可以从以下三个方面进行考虑:(1)选择合适的芯片:根据不同的应用需求选择合适的芯片,包括CPU芯片、DSP芯片、FPGA芯片等。

在芯片选择时,应该了解芯片的特性和优缺点,以及其相应的开发环境和工具。

(2)电路设计:电路设计包括原理图设计、PCB设计、电源设计等。

其中,PCB设计应该合理布局电路,在电路板上布置各个元器件的位置和走线,使得电路板在保证信号完整性和电气性能的情况下,尽可能的小型化和重量轻量化。

(3)测试和验证:硬件设计完成后,必须进行测试和验证,以确保系统满足性能和功能要求。

通常可以使用仿真软件、示波器等工具进行测试和验证。

2.软件开发软件开发是嵌入式系统设计的另一重要部分,常用的语言包括C/C++、汇编语言、Java等。

软件开发包括编译、调试和测试。

它应该考虑以下三个方面:(1)操作系统选择:根据应用需求选择合适的操作系统。

当系统资源要求较高或需要实现复杂功能时,可以选择使用真正的操作系统。

当系统资源有限或者需要开发小型的应用时,可以选择使用嵌入式操作系统。

(2)编程语言和工具选择:针对不同的硬件平台,使用不同的编译器和工具,进行编译、调试和测试。

(3)性能优化:在软件开发过程中,应该关注性能优化,尽量减少系统资源的占用,保证系统的稳定和高效运行。

嵌入式系统开发中常见问题及解决方案

嵌入式系统开发中常见问题及解决方案

嵌入式系统开发中常见问题及解决方案嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。

它集成了硬件和软件组件,通常被嵌入在各种设备和系统中,例如汽车、智能家居设备、医疗设备等。

嵌入式系统的开发具有一定的挑战性,常常面临一些问题。

本文将讨论嵌入式系统开发中的一些常见问题,并提供解决方案。

1. 受限资源:嵌入式系统通常具有有限的资源,如处理器速度、内存容量和存储空间。

这可能导致性能问题和资源限制。

解决此问题的关键是有效地管理资源和进行性能优化。

可采取的措施包括使用合适的数据结构和算法、精简代码、进行性能测试和优化。

2. 实时性要求:许多嵌入式系统需要满足实时性要求,即必须在特定时间范围内完成指定任务。

这对嵌入式系统开发者来说是一个挑战,因为实时性要求可能需要高效的任务调度和响应机制。

解决此问题的方法包括使用实时操作系统(RTOS)、确定任务优先级和使用合适的调度算法。

3. 低功耗设计:嵌入式系统通常需要通过电池或其他低功耗电源供电。

因此,功耗是一个重要的考虑因素。

为了达到低功耗设计,可以采取多种措施,如使用低功耗组件、优化算法、采用睡眠模式和动态电压调节技术。

4. 驱动和外设兼容性:嵌入式系统通常需要与各种外围设备和传感器进行交互,如显示屏、输入设备、无线模块等。

在开发过程中,可能会遇到驱动兼容性问题。

为解决这个问题,可以选择具有广泛兼容性的外设和传感器,并确保驱动程序与嵌入式系统相匹配。

此外,测试和验证外围设备和驱动程序的兼容性也是很重要的。

5. 系统安全性:随着物联网的快速发展,嵌入式系统的安全性变得越来越重要。

嵌入式系统可能面临各种安全威胁,如数据泄露、未经授权的访问和恶意软件攻击。

为了确保系统的安全性,应采取适当的安全措施,如数据加密、身份验证和访问控制。

此外,及时更新系统软件和固件也是至关重要的。

6. 软件调试和故障排除:在嵌入式系统开发过程中,调试和故障排除是不可避免的。

由于嵌入式系统通常运行在硬件环境中,因此可能会遇到硬件和软件之间的兼容性问题。

嵌入式工程师工作中的问题与不足

嵌入式工程师工作中的问题与不足

嵌入式工程师工作中的问题与不足1. 引言嵌入式系统是现代科技发展中的重要组成部分,广泛应用于各个领域,如电子设备、汽车、医疗设备等。

嵌入式工程师作为开发和维护嵌入式系统的专业人员,在日常工作中面临着一系列问题与不足。

本文将探讨这些问题,并提供相应的解决方案。

2. 技术更新速度快嵌入式系统的技术更新速度非常快,新的处理器、传感器和通信技术不断涌现,给嵌入式工程师带来了巨大压力。

他们需要不断学习新技术,跟上行业的发展趋势。

然而,由于时间有限,很难对所有新技术进行深入研究和掌握。

解决方案:持续学习是嵌入式工程师必备的能力之一。

可以通过参加行业会议、培训课程和阅读相关书籍来增加自己的知识储备。

此外,建立良好的合作网络也是非常重要的,可以与其他工程师交流经验和学习新技术。

3. 复杂性与可靠性之间的平衡嵌入式系统通常需要在复杂环境中运行,并具有高可靠性的要求。

然而,增加系统的可靠性通常会增加其复杂性。

嵌入式工程师需要在复杂性与可靠性之间进行权衡,以确保系统既能正常运行又能满足用户需求。

解决方案:在设计嵌入式系统时,工程师应该采用模块化和层次化的方法,将系统划分为多个模块,并对每个模块进行独立设计和测试。

此外,使用合适的软件开发方法和工具也可以提高系统的可靠性。

最后,在整个开发过程中进行充分的测试和验证是确保系统可靠性的关键。

4. 资源限制嵌入式系统通常具有资源限制,如处理器速度、内存容量和功耗等。

这些限制给嵌入式工程师带来了一系列挑战。

他们需要在有限的资源下实现功能丰富、高效率和低功耗的系统。

解决方案:优化算法和数据结构是提高嵌入式系统效率的有效方法。

工程师可以使用优化编译器和调试工具来改善代码性能。

此外,合理利用硬件资源,如使用中断、DMA等技术来减少处理器的负载,可以进一步提高系统性能。

5. 实时性要求很多嵌入式系统需要满足实时性要求,即在严格的时间限制下完成任务。

这对嵌入式工程师来说是一个巨大的挑战,因为他们需要设计和实现能够满足实时要求的系统。

嵌入式软件行业行业痛点与解决措施


安全防护策略
要点一
痛点
嵌入式软件面临的安全威胁日益严重,如病毒、黑客攻击 等,可能导致系统崩溃、数据泄露等安全问题。
要点二
解决措施
在软件开发过程中,应制定完善的安全防护策略,包括数 据加密、访问控制、漏洞扫描等安全措施,以保障系统的 安全性和稳定性。同时,应加强安全培训和意识教育,提 高开发人员和管理人员的安全意识和技能水平。
采用严格的安全策略和加密技术,对医疗设备软件进行安全加固, 防止未经授权的访问和数据泄露。
效果
增强了医疗设备软件的安全性,保障了患者的生命安全和隐私。
05
结论
嵌入式软件行业的发展趋势
智能化
随着物联网、人工智能等技术的快速发展, 嵌入式软件正朝着智能化方向发展,以满足 各种智能硬件设备的需求。
定制化
详细描述
由于嵌入式软件通常用于控制关键设备和系统,其安全性和稳定性至关重要。然 而,由于嵌入式软件环境的多样性和复杂性,安全漏洞和稳定性问题时有发生, 给行业带来了巨大的挑战。
开发效率低下
总结词
嵌入式软件开发通常需要针对特定的 硬件平台进行定制化开发,导致开发 效率低下。
详细描述
由于不同的硬件平台具有不同的特性 和限制,开发人员需要根据具体的硬 件环境进行设计和优化。这不仅增加 了开发时间和成本,还可能导致软件 质量的不稳定。
嵌入式软件将不断升级智能化水平,实现更加智能化的功能和应 用。
安全可靠
未来嵌入式软件将更加注重安全性设计,提高产品的安全性和可 靠性。
THANKS
谢谢您的观看
由于嵌入式软件的应用场景多样化,定制化需求越 来越高,需要针对不同硬件平台和功能需求进行定 制开发。
安全性

嵌入式工程师工作中的问题与不足

嵌入式工程师工作中的问题与不足嵌入式工程师是负责设计和开发嵌入式系统的专业人员。

嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,通常被嵌入到其他设备或系统中,以完成特定的任务。

嵌入式工程师在工作中可能会遇到一些问题和不足,下面将详细介绍这些方面。

一、硬件设计问题与不足在嵌入式系统的设计过程中,硬件设计是非常关键的一部分。

嵌入式工程师需要选择合适的芯片、传感器、电路等硬件组件,并将它们进行适当的连接和布局。

然而,在实际的工作中,硬件设计可能会遇到以下问题和不足:1.1 功耗问题:嵌入式系统通常需要在资源有限的环境中运行,因此功耗是一个非常重要的考虑因素。

嵌入式工程师需要在硬件设计中尽量减少功耗,以延长系统的使用时间。

1.2 电磁兼容性问题:嵌入式系统常常会与其他设备或系统进行交互,因此电磁兼容性是一个需要考虑的重要问题。

嵌入式工程师需要在硬件设计中采取一些措施,以减少电磁干扰和抗干扰能力。

1.3 故障排除问题:嵌入式系统的硬件设计有时会出现一些故障或不良现象,嵌入式工程师需要具备一定的故障排除能力,能够快速找出问题并进行修复。

二、嵌入式软件开发问题与不足除了硬件设计,嵌入式工程师还需要进行软件开发,以实现系统的功能。

嵌入式软件开发可能会遇到以下问题和不足:2.1 实时性问题:嵌入式系统通常需要实时响应外部事件,因此实时性是一个非常重要的考虑因素。

嵌入式工程师需要在软件开发中采取一些措施,以确保系统能够及时响应外部事件。

2.2 资源管理问题:嵌入式系统的资源通常是有限的,包括处理器、内存、存储等。

嵌入式工程师需要在软件开发中合理管理这些资源,以提高系统的性能和效率。

2.3 可靠性问题:嵌入式系统通常需要长时间运行,并且不能出现故障。

嵌入式工程师需要在软件开发中考虑系统的可靠性,确保系统能够稳定运行。

三、项目管理问题与不足嵌入式工程师通常会参与项目的开发和管理工作。

项目管理可能会遇到以下问题和不足:3.1 进度控制问题:嵌入式项目通常有明确的开发周期和交付时间,嵌入式工程师需要合理安排工作进度,确保项目能够按时完成。

嵌入式系统开发中的常见问题与解决方案

嵌入式系统开发中的常见问题与解决方案嵌入式系统已成为现代科技应用的基石,几乎涉及到我们日常生活中的方方面面。

从手机到家电,从汽车到医疗设备,嵌入式系统无处不在。

然而,在嵌入式系统开发的过程中,常常面临着各种挑战和困扰。

本文将探讨一些嵌入式系统开发中常见的问题,并提供相应的解决方案。

问题一:处理器选择与性能优化嵌入式系统的核心是处理器的选择和性能优化。

一方面,开发人员需要根据系统的要求选择适当的处理器,考虑功耗、性能、成本等因素。

另一方面,处理器性能的优化也是一个重要的任务。

为了提高系统的性能,可以采取以下措施:1. 合理利用处理器的并发性能,根据系统需求选择合适的多核处理器;2. 优化算法和数据结构,尽量减少处理器的计算压力;3. 采用硬件加速技术,如使用硬件加速的图形处理器(GPU)来处理图像;4. 对系统进行优化编译,提高代码执行效率。

问题二:内存管理与资源利用嵌入式系统的内存资源通常比较有限,有效的内存管理和资源利用是开发过程中的关键问题。

以下是一些解决方案:1. 使用编程技术,如动态内存分配和对象池管理,合理分配和回收内存;2. 采用触发式的内存管理策略,及时释放不再使用的内存资源;3. 对关键数据和代码进行优化,减小内存占用空间;4. 使用压缩算法对数据进行压缩,减小存储空间占用。

问题三:实时性与响应性要求许多嵌入式系统需要满足实时性和响应性要求,即在规定的时间内产生响应。

为了解决实时性问题,可以考虑以下措施:1. 使用实时操作系统(RTOS),提供实时任务调度和中断处理机制;2. 优化关键任务的代码,减少执行时间;3. 使用硬件加速技术和并行处理来提高系统的响应速度;4. 对任务进行优先级管理,确保关键任务的及时响应。

问题四:通信与网络连接嵌入式系统通常需要进行通信和网络连接,与其他设备进行数据交换和远程控制。

以下是解决通信与网络连接的一些方法:1. 选择合适的通信协议和接口,如UART、SPI、I2C等;2. 使用高效的通信机制,如消息队列、信号量等,确保数据传输的可靠性和实时性;3. 采用网络通信技术,如以太网、Wi-Fi和蓝牙等,与其他设备进行远程通信和控制;4. 设计适当的网络协议和安全机制,保护系统数据的安全性。

嵌入式工程师工作中的问题与不足

嵌入式工程师工作中的问题与不足嵌入式工程师是一个专门从事嵌入式系统开发的技术人员,他们负责设计、开发和测试嵌入式系统的硬件和软件。

他们的工作范围涉及到电子电路设计、嵌入式软件开发、系统集成和调试等多个方面。

然而,在实际工作中,嵌入式工程师常常会遇到一些问题和不足,下面我将从几个方面进行探讨。

嵌入式工程师在电路设计方面可能会遇到一些问题。

电路设计是嵌入式系统开发的基础,一个好的电路设计能够保证系统的稳定性和可靠性。

然而,在实际操作中,嵌入式工程师可能会遇到一些电路设计上的问题,比如电路的功耗过高、抗干扰能力差、信号完整性不好等。

这些问题可能会导致系统的性能下降,甚至无法正常工作。

为了解决这些问题,嵌入式工程师需要具备扎实的电路设计知识和丰富的实践经验。

嵌入式工程师在嵌入式软件开发方面也会面临一些挑战。

嵌入式软件是嵌入式系统的灵魂,它负责控制硬件、处理数据和实现功能。

然而,由于嵌入式系统的资源有限,软件开发过程中可能会遇到一些问题,比如内存不足、处理器性能不足、实时性要求高等。

这些问题可能会导致软件的性能下降,无法满足系统的需求。

为了解决这些问题,嵌入式工程师需要熟悉各种嵌入式操作系统和开发工具,以及优化算法和技术。

嵌入式工程师在系统集成和调试方面也会面临一些困难。

系统集成是将各个模块组合在一起,确保它们能够顺利地协同工作。

然而,在实际操作中,嵌入式工程师可能会遇到一些集成上的问题,比如接口不匹配、通信故障、时序问题等。

这些问题可能会导致系统的稳定性和可靠性下降,影响系统的正常运行。

为了解决这些问题,嵌入式工程师需要具备扎实的系统集成和调试经验,以及良好的沟通和协调能力。

除了以上几个方面,嵌入式工程师在工作中还可能遇到一些其他的问题和不足。

比如,他们可能会面临工作压力大、工作时间长、工作内容繁杂等问题。

此外,由于嵌入式系统的发展速度非常快,嵌入式工程师需要不断学习新的技术和知识,以跟上行业的发展。

然而,由于时间和精力的限制,嵌入式工程师可能无法学习到所有的新技术和知识,这可能会影响他们的工作效率和竞争力。

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嵌入式系统开发面临的问题与集成开发环境的应用1. 嵌入式系统开发所面临的问题嵌入式软件开发有别于桌面软件系统开发的一个显著的特点,是它一般需要一个交叉编译和调试环境,即编辑和编译软件在主机上进行(如在PC机的Windows操作系统下),编译好的软件需要下载到目标机上运行(如在一个PPC的目标机上的VxWorks操作系统下),主机和目标机建立起通讯连接,并传输调试命令和数据。

由于主机和目标机往往运行着不同的操作系统,而且处理器的体系结构也彼此不同,这就提高了嵌入式开发的复杂性。

总的来说,嵌入式开发所面临的问题主要表现在以下几个方面:1.1 涉及多种CPU及多种OS嵌入式的CPU或处理器可谓多种多样,这包括了Pentium、MIPS、PPC、ARM,XScale等,而且应用都很广,在其上运行的操作系统也有不少,如VxWorks、Linux、 Nuclears、WinCE等等,即使在一个公司之内,也会同时使用好几种处理器,甚至几种嵌入式操作系统。

如果需要同时调试多种类型的板子,每个板子上又运行着多个任务或进程,那复杂性是可想而知的。

1.2 开发工具种类繁多不仅各种操作系统有各自的开发工具,在同一系统下开发的不同阶段也有不同的开发工具。

如在用户的目标板开发初期,需要硬件仿真器来调试硬件系统和基本的驱动程序,在调试应用程序阶段可以使用交互式的开发环境进行软件调试,在测试阶段需要一些专门的测试工具软件进行功能和性能的测试,在生产阶段需要固化程序及出厂检测等等。

一般每一种工具都要从不同的供应商处购买,都要单独去学习和掌握,这无疑增加了整个公司的支出和管理的难度。

1.3 对目标系统的观察和控制由于嵌入式硬件系统千差万别,软件模块和系统资源也多种多样,要使系统能正常工作,软件开发者必须要对目标系统具有完全的观察和控制能力,例如硬件的各种寄存器、内存空间,操作系统的信号量、消息队列、任务、堆栈等。

此外,嵌入式系统变化更新比较快,对开发时间要求比较紧,尤其是消费类产品更是如此,如果有一套功能强大的嵌入式软件集成开发工具可以满足嵌入式软件开发各个阶段的需求,同时又使用方便,界面友好,那是最理想不过了。

美国风河系统公司新近推出的“Workbench"嵌入式软件开发平台正是这样一个“全能选手"。

2.Workbench嵌入式开发平台的特点和优势风河公司一直致力于嵌入式软件领域的研究,其Tornado开发环境和VxWorks嵌入式操作系统产品在嵌入式领域中应用非常广泛。

风河公司的新一代Workbench开发平台继承了其原有的Tornado集成开发平台的一贯优势,并且功能更加强大,由于新采用了先进的Eclipse软件框架结构,从而使整个系统更加开放和易于扩展。

它的主要优势表现在:2.1 以开放的Eclipse平台为框架,调试环境可充分进行客户化定制Eclipse软件框架结构是一个完整和开放的基础平台,它能够将图形工具以及任何必须的功能通过标准的接口集成到同一个开发环境中。

目前IBM,HP及Borland等商业开发工具提供商均支持Eclipse 开发平台,网上也存在着大量的为Eclipse平台开发插件的社区。

由于Workbench符合Eclipse框架,所以这些商用的和免费的符合Eclipse平台接口的插件均可以集成到Workbench开发环境中,这极大扩展了Workbench的功能。

例如,如果用户想使用自己熟悉的配置管理工具或者编辑器,就可以找到这样一个插件并集成进来,这样用户就会感到开发过程非常适合自己的需要。

不仅如此,风河公司还对Eclipse做了多方面的增强,从而显著提高了系统的性能。

例如Workbench 实现了异步接口功能,需要长时间运行的任务可以在后台运行,与此同时还能继续接收开发人员的调试请求,这样不至于使开发人员做长时间的等待;另外,Workbench还优化了对目标机数据的请求机制,即系统只检索在集成开发环境的当前视图中所需要的少量数据,看不见的数据则不向目标机索取,这样就大大提高了交叉调试时系统的响应速度并减少了系统负荷。

2.2 单一的全功能平台,涉及到产品的整个开发周期一个嵌入式产品的软件开发,其“实质性"的过程包括了从开始的硬件启动,BSP(板级支持包)及驱动的开发,到应用程序的开发,再到后来的测试、验证,直至最后的生产阶段。

一般来说,每个阶段都可以找到不同的工具来使用(实际情况也大都如此)。

而风河公司的Workbench开发平台改变了这一现状,它以一个单一的Workbench平台,提供了上述开发阶段所需要的几乎所有功能。

具体来说,这包括了硬件系统仿真功能(有配套的硬件仿真器),工程管理和构建系统,编辑器,版本管理,命令解释器,调试工具,系统分析工具,系统观察工具,FLASH编程工具等等,再加上风河公司自己开发的和第三方厂家提供的各种软件功能模块和开发工具的插件,所有这一切,都集成在Workbench这个统一的平台之下,这必将大大改善嵌入式软件的开发环境。

对一个企业来讲,更可以提高效率,减少投资,简化管理。

嵌入式软件开发的各个阶段以及Workbench在各个阶段提供的功能如图2所示。

2.3 广泛的适用性,特别适合复杂的目标系统Workbench平台的广泛适用性主要体现在七“多"上,即多任务、多目标、多模式、多OS、多CPU、多连接形式、多主机环境。

多任务:在Workbench调试环境下,可以同时连接目标系统上的多个不同的任务(或者进程),每个任务都可以单独设置断点,进行单步调试。

开发者再也不用象以前那样,为了调试多个任务,先断开一个任务的连接,再连接到另外一个任务上去。

这就给具有多任务的目标系统开发提供了便利,尤其是需要查看多个任务之间的配合关系时体现的优势更加明显;多CPU:我们知道,风河公司的Tornado开发环境可以说已经支持了全系列的主流CPU(或处理器),而Workbench也将继承这个传统,目前推出的Workbench 2.2版本已经可以支持PENTIUM、PPC、MIPS 系列的所有主流CPU。

对ARM、XSCALE、SH等系列的支持正在移植和测试中,不久即将发布正式版本(Workbench 2.3)。

多OS:目前的Workbench 2.2不仅支持VxWorks嵌入式操作系统(6.0以上版本),而且支持Linux操作系统,这确实给广大的Linux嵌入式开发人员带来了福音。

大家知道,由于Linux操作系统的“免费"性质,使得其上的软件开发系统一直比较分散和孤立,用起来不是特别方便,有了Workbench以后,嵌入式Linux的开发就同VxWorks的开发一样方便和快捷了。

并且以后,如果有必要的话,还可以增加对其它类型嵌入式操作系统的支持,因为Workbench本身是开放和可扩展的。

多目标:Workbench对复杂目标系统的强有力的支持还表现在它可以支持同时连接多块目标板进行调试开发,更为可贵的是这些目标板上处理器可以各不相同,并且在目标板上运行的操作系统也可任意(既可以运行VxWorks,也可以运行Linux),而调试工作都可以在同一个Workbench界面中同时进行,这无疑给一些复杂系统的调试带来了极大的便利。

多连接:所谓多连接,是指Workbench所在的主机和目标机之间可以有多种连接方式进行通讯,如果目标系统中存在以太网接口,那就应该首选以太网连接,因为这种方式速度比较快;如果目标系统中不存在以太网接口,那也可以选用串行口进行通讯连接,除了速度较慢以外,功能上与以太网连接没有什么区别。

另外,在目标板初始调试阶段,还可通过风河的硬件仿真器(WindRiver ICE / WindRiver Probe)进行连接,观察硬件状态,以迅速定位硬件问题。

多模式:在Workbench中调试程序,即可以采用任务模式,也可以采用系统模式。

所谓任务模式,是指各个任务之间独立运行,暂停其中一个任务的运行不影响其他任务的运行(主要用于调试各个任务);而系统模式则是指只要暂停了系统的任何一处,整个系统都停止下来(主要用于调试中断程序)。

多主机:这是指Workbench可以在Windows、Linux、Solaris这三大流行的主机操作系统下运行,这不仅可以适合不同开发者的使用习惯,而且在一定程度上有利于某些目标系统的开发,如使用Linux 主机环境调试运行Linux系统的目标板(但这并不是必须的)。

2.4 丰富易用的调试手段,大大加快调试进度动态链接:用过Tornado开发环境的人都对其独特的分模块单独下载、动态链接到目标系统的功能深有体会,而Workbench也完全继承了这个特性。

有了这个功能,就使开发者不必将所有应用模块都编写完成再进行调试,也不用每次将应用模块和操作系统编译到一起然后下载调试,而是编好一个小模块,如果想进行验证,只需将这个小模块(哪怕只是一个函数)编译然后下载到目标板中就行了,这大大加快了调试验证的速度,尤其是在目标板和主机之间是低速连接的情况下更能体现出其优势所在。

目标可视:对目标系统的可视化是每一个嵌入式软件开发人员都希望得到的功能,为达到这一目的,Workbench除了提供一般的查看内存,积存器、变量、调用树等的传统视图工具外,还提供了几种增强的系统查看工具:目标浏览器、系统观察器和SCOPETOOLS工具集。

目标浏览器可以用来查看目标系统每一个系统资源的使用情况和当前状态,包括系统各个模块、任务、信号量、消息队列、内存、堆栈等。

系统观察器可对系统事件提供详细的分析和图形化的可视效果,同时还可展示在目标机上执行的应用程序的相关任务、中断以及系统对象之间复杂的交互作用。

它能够清楚地显示上下文变化以及信号量、消息队列、信号、任务、用户事件和记时器一类的系统事件,就象一个软件的“示波器"。

应用这些系统查看工具,开发人员可以很容易地去诊断和解决嵌入式系统中存在的调度问题(如死锁,饥饿和竞争),性能问题(如优先级设置,资源的竞争与互斥),定时问题等。

而RTI SCOPETOOLS则是专门为设备类软件开发提供的一组强大的可视化工具集,用户可以动态观察整个系统平台,包括应用代码、第三方的库,甚至操作系统本身。

Workbench 2.2中集成进来了用于观察函数执行效率的ProfileScope 工具,用于观察内存使用效率和检测内存泄露的MemScope工具,和用于检测变量或指定内存位置处数值的动态变化情况的StethoScope工具。

另外,还有可选的用于实时跟踪代码执行情况的TraceScope工具和用于检测代码执行覆盖率的CoverageScope工具。

仿真环境:在目标系统的硬件开发完成之前,往往软件系统的开发也要同步进行,Workbench提供的模拟仿真环境(只适用于针对VxWorks操作系统的应用软件开发)就提供了这种同步开发的途径。

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