文档介绍：嵌入式软件开发流程
一、嵌入式软件开发流程
嵌入式系统开发概述
由嵌入式系统本身的特性所影响,嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。
嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发 3 大部分,
其总体流程图如图 所示。
图 嵌入式系统开发流程图
在系统总体开发中,由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密,往往某些需求只能通过特
定的硬件才能实现,因此需要进行处理器选型,以更好地满足产品的需求。另外,对于有
些硬件和软件都可以实现的功能,就需要在成本和性能上做出抉择。往往通过硬件实现会
增加产品的成品,但能大大提高产品的性能和可靠性。
再次,开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。这里的开发环境包括
嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。本书在 节对各种不同的嵌入式操作
系统进行了比较,读者可以以此为依据进行相关的选择。比如,对开发成本和进度限制较
大的产品可以选择嵌入式 Linux,对实时性要求非常高的产品可以选择 Vxworks 等。
由于本书主要讨论嵌入式软件的应用开发,因此对硬件开发不做详细讲解,而主要讨
论嵌入式软件开发的流程。
嵌入式软件开发概述
嵌入式软件开发总体流程为图 中“软件设计实现”部分所示,它同通用计算机软件
开发一样,分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。其中嵌
入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一,故没有分开画出。
由于在嵌入式软件开发的工具非常多,为了更好地帮助读者选择开发工具,下面首先对嵌
入式软件开发过程中所使用的工具做一简单归纳。
嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分,比如在需求分析阶段,可以选择
IBM 的 Rational Rose 等软件,而在程序开发阶段可以采用 CodeWarrior(下面要介绍的
ADS 的一个工具)等,在调试阶段所用的 Multi-ICE 等。同时,不同的嵌入式操作系统往
往会有配套的开发工具,比如 Vxworks 有集成开发环境 Tornado,WindowsCE 的集成开发
环境 WindowsCE Platform 等。此外,不同的处理器可能还有对应的开发工具,比如 ARM
的常用集成开发工具 ADS、IAR 和 RealView 等。在这里,大多数软件都有比较高的使用费
用,但也可以大大加快产品的开发进度,用户可以根据需求自行选择。图 是嵌入式开
发的不同阶段的常用软件。
图 嵌入式开发不同阶段的常用软件
嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分,其中又可以分为编译和调试
两部分,下面分别对这两部分进行讲解。
嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上
执行的代码。在第 3 章中已经提到,编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的 CPU 所能识别
的机器代码,由于不同的体系结构有不同的指令系统。因此,不同的 CPU 需要有相应的编译器,而交叉
编译就如同翻译一样,把相同的程序代码翻译成不同 CPU 的对应可执行二进制文件。要注意的是,编译
器本身也是程序,也要在与之对应的某一个 CPU 平台上运行。嵌入式系统交叉编译环境如图 所示。
图 交叉编译环境
小知识与交叉编译相对应,平时常用的编译称为本地编译。
这里一般将进行交叉编译的主机称为宿主机,也就是普通的通用 PC,而将程序实际的运行环境称为
目标机,也就是嵌入式系统环境。由于一般通用计算机拥有非常丰富的系统资源、使用方便的集成开发环
境和调试工具等,而嵌入式系统的系统资源非常紧缺,无法在其上运行相关的编译工具,因此,嵌入式系
统的开发需要借助宿主机(通用计算机)来编译出目标机的可执行代码。
由于编译的过程包括编译、链接等几个阶段,因此,嵌入式的交叉编译也包括交叉编译、交叉链接等
过程,通常 ARM 的交叉编译器为 arm-elf-gcc、arm-linux-gcc 等,交叉链接器为 arm-elf-ld、arm-linux-ld
等,交叉编译过程如图 所示。
图 嵌入式交叉编译过程
嵌入式软件经过编译和链接后即进入调试阶段,调试是软件开发过程中必不可少的一个环节,嵌入式
软件开发过程中的交叉调试与通用软件开发过程中的调试方式有很大的差别。在常见软件开发中,调试器
与被调试的程序往往运行在同一台计算机上,调试器是一个单独运行着的进程,它通过操作系统提供的调
试接口来控制被调试的进程。而在嵌入