嵌入式系统设计方法

早期的嵌入式系统开发的基本思路是根据需求分析先设计硬件，硬件设计完成之后，再在硬件平台上进行相应的软件开发。

嵌入式处理器系统开发流程的第一步是选择嵌入式处理器和硬件平台，而软件部分一般包括操作系统，用来屏蔽底层硬件的复杂信息，管理整个系统的资源。

在基于嵌入式处理器的系统的实际开发中，通常采用“宿主机/目标机”的开发方式。方法是：首先，利用宿主机（pc机）上丰富的软硬件资源、良好的开发环境和调试工具开发目标机上的软件；然后就是通过交叉编译环境生成目标代码和可执行文件，在通过串口/USB/以太网等方式下载到目标机上；之后，利用交叉调试器在监控程序或实时内核/操作系统的支持下进行实时分析和调度；最后，将运行正确的程序下载固化到目标机上，完成整个开发过程。

嵌入式处理器开发步骤：源代码编写，原程序编译，软件仿真调试，程序下载，软硬件测试、调试，下载固化。

嵌入式处理器的选型要考虑的因素：够用、适用、成本、功耗、软件开发工具、是否内置调试工具、是否支持评估板。

操作系统的选择需要考虑的因素：操作系统的移植，操作系统的内存要求，操作系统实时性，操作系统支持的开发工具，可裁剪性，开发人员是否熟悉此操作系统及其API，操作系统是否提供硬件驱动。

传统嵌入式系统的开发方法：经过需求分析和总体设计，系统划分为硬件子系统和软件子系统两个独立部分，然后硬件工程师和软件工程师分别对这两部分进行设计、开发、调试和测试，最后软硬件集成，并对集成的系统进行测试，如果系统功能正确，满足所有的性能指标，则整个系统开发结束，否则需要对软硬件子系统重新进行验证、修改，再集成测试。

嵌入式系统的软硬件协同设计从总体上分为：系统描述，软硬件划分，协同综合，协同仿真与验证，最后系统集成。

系统描述是采用一种或多种系统级描述语言对所需设计的嵌入式系统的功能和性能进行全面的描述，是建立系统软硬件模型的过程。

系统描述的目的就是在系统级利用某些高级语言描述系统的行为，进行必要的性能分析，以期望在开始阶段就能发现系统行为设计中的错误。

软硬件划分就是要确定哪些系统功能由硬件实现，哪些系统功能由软件实现。其依据是成本函数。

协同综合是根据系统描述和软硬件划分的结果，在已有的设计规则和既定的设计目标前提下，决定系统中软件和硬件部分以及其接口的具体实现方法，并将其集成。

协同仿真与验证的目的是在硬件生产出来以前，通过仿真的手段验证软硬件集成方面的问题。

协同仿真验证是检验系统设计正确性的过程。

嵌入式系统测试也叫交叉测试。

一般的软件测试有7个阶段：单元或模块测试、集成测试、外部功能测试、回归测试、系统测试、验收测试、安装测试。

嵌入式软件的测试包括：模块测试，集成测试，系统测试，硬件/软件集成测试。

硬件/软件集成测试是嵌入式软件测试所特有的，其目的：验证嵌入式软件与其所配套的硬件设备能否正确的交互。

嵌入式软件测试一般有白盒测试和黑盒测试。

白盒测试或基本代码测试只要检查程序的内部设计。黑盒测试又称功能测试，主要测试主要功能是否满足。

目标环境测试和宿主环境测试

基于目标的测试消耗较多的经费和时间，基于宿主的测试代价较小。

在两个环境中可以出现不同的软件缺陷，重要的是目标环境和宿主环境的测试内容有所选择。在软件测试周期中，基于目标的测试是在“硬件/软件集成测试”阶段开始的。

嵌入式软件的测试工具包括：内存分析工具，性能分析工具，GUI测试工具，覆盖分析工具。

嵌入式系统的测试策略：所有的单元测试都可以在主机环境上进行，软件集成也可以在主机环境中完成，当然也有必要在目标环境中重复测试，而所有的系统测试和确认测试都必须在目标环境下执行。