文档介绍：《嵌入式系统》 硕士研究生课程
第 2 章
南京邮电大学计算机学院
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第2章 嵌入式系统开发过程
本章主要介绍以下内容：
需求分析
系统设计
系统实现
系统测试
2
需求《嵌入式系统》 硕士研究生课程
第 2 章
南京邮电大学计算机学院
1
第2章 嵌入式系统开发过程
本章主要介绍以下内容：
需求分析
系统设计
系统实现
系统测试
2
需求分析
分析用户的需求
产品的功能、性能、价格、体积、功耗等
确认用户需求
制订需求文档，对需求进行评估，与用户反复交流之后，最终确认用户的需求
确定硬件和软件
处理器
处理器的MIPS＝？
总线吞吐量，处理大量数据时需要考虑
操作系统
实时？非实时？还是Monitor？
商用操作系统？还是免费操作系统？
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编程语言
C、汇编、Java、嵌入式C++
第三方软件或函数
编译器选择商用产品（优化好、效率高、但价格贵）；免费工具（如GNU系列工具）编译效率不高
第三方硬件的选择
选择商品化的硬件模块可缩短开发周期（但成本较高）；数量较大的产品，尽量自行设计
开发板、评估板的选择可加快研发进度
确定项目的约束条件
如工期限制、经费预算、硬件软件使用限制等
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系统设计
审查分析资料
体系结构设计
需考虑系统的实时性、性能、成本、尺寸、功耗等因素
单处理器？多处理器？DSP？
硬件软件划分（Hardware&Software partitioning）
决定哪些功能用硬件实现、哪些功能用软件实现
设计次序
先设计硬件
软硬件同时设计
先设计软件
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硬件设计
采用Top－Down方法。将硬件系统分成各个模块分别设计（如CPU模块、存储器模块、以太网模块、串行并行通信模块、DSP模块等）。并进行各个模块I/O端口地址、存储器单元分配、中断和DMA等资源的统一分配
软件设计
采用Top-Down设计方法。将软件分解成子系统或模块（如LCD模块、UART模块、文件系统、网络等）
定义软件接口（API函数调用格式）
规定出错处理方案
设计看门狗（WatchDog）程序，以提高系统可靠性
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选择操作系统
实时系统？非实时系统？有无人机界面要求？无需操作系统？
操作系统的移植难度
对内存的要求
操作系统提供的服务是否满足要求？（TCP/IP协议栈、文件系统、CDROM、存储卡支持等）
是否包括目标硬件设备驱动程序
是否具有可裁剪性
选择编程语言
大部分系统使用C、C++、Java
有严格时间要求和访问硬件部分使用汇编语言
可视化应用使用Embedded Visual Tools
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评估板的选择
具有设计参考价值，使系统的硬件、软件开发同时进行，可
加快开发进度，降低开发风险。
编写板级支持包BSP代码
与硬件结构有关。不同操作系统供应商会提供BSP的开发方
法和开发模板。
软件开发过程
开发过程
建立交叉开发环境（如gcc、ARM SDT、Tornado等）
交叉编译和链接
重定位和下载
联机调试
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在主机系统上对软件进行仿真验证
在目标系统上运行，测试软件功能
代码优化
清除无用代码
清除调试代码
浮点运算尽量使用浮点处理器
访问最频繁的变量使用寄存器型或自动变量
耗时大的函数使用汇编语言编写
编译时设置较高的优先级（通常0～3级，3级最高）
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系统测试
硬件测试
部件功能测试、可靠性测试、电磁兼容性测试、性能指标测试（如通信系统的误码率）等
软件测试
功能测试（黑盒测试）
输入测试数据，观察输出是否为预期结果。
极限情况测试（如使输入通道、内存缓冲区、磁盘控制器等超载）
边界测试（输入特定输入范围边界的值）
异常测试（测试触发异常模式）
随机测试（如测试用户界面代码的健壮性）
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覆盖测试（白盒测试）
尽可能使每条代码语句、判定点或判定路径都最少被执行一次
语句测试：选择的测试实例至少执行一次程序中的每条语句
判定或分支覆盖：选择的测试实例使每个分支（包括真与假分支）至少运行一次
条件覆盖：选择的测试实例使每个用于判定的条件（项）具有所有可能的逻辑值
灰盒测试
将黑盒测试与白盒测试结合的一种测试。只覆盖程序代码中的
特定部分。
性能测试
对系统的综合性能进行测试
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