嵌入式系统第五章嵌入式系统软件开发环境分解

第5章嵌入式系统软件及开发调试方法

5.1嵌入式系统软件结构5.2嵌入式系统软件开发过程5.3ADS集成软件开发环境5.5嵌入式Linux系统开发环境15.1嵌入式系统软件结构图2DDI层硬件层与软件层之间为中间层，也称为BSP（BoardSupportPackage，板级支持包），将系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关，一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能。BSP是主板硬件环境和操作系统的中间接口，是软件平台中具有硬件依靠性的那一部分，主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好地运行于硬件主板上。纯粹的BSP所包含的内容一般说来是与系统有关的驱动程序，如网络驱动程序和系统中的网络协议有关，串口驱动程序和系统的下载调试有关，等等。离开这些驱动程序系统就不能正常工作。3系统软件层主要是操作系统，有的还包括文件系统、图形用户接口和网络系统等。操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台，事实上是一段程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户的其他应用程序都建立在操作系统之上。操作系统是一个标准的内核，将中断、I/O、定时器等资源都封装起来，以便利用户运用。操作系统的引入大大提高了嵌入式系统的功能，便利了应用软件的设计，但同时也占用了珍贵的嵌入式系统资源。一般在大型的或须要多任务的应用场合才考虑运用嵌入式操作系统。4应用层由基于操作系统开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的限制功能。应用层是面对被控对象和用户的，为了便利用户操作，往往须要具有友好的人机界面。对于一些困难的系统，在系统设计的初期阶段就要对系统的需求进行分析，确定系统的功能，然后将系统的功能映射到整个系统的硬件、软件和执行装置的设计过程中，这个过程称为系统的功能实现。55.2嵌入式系统开发工具1.嵌入式系统开发工具：硬件开发工具，软件开发工具两类。2.软件开发工具编译器，汇编器，连接器，调试器，嵌入式操作系统，函数库，评估板，在线仿真器等。3.市场上的软件开发工具类型：目前世界上有四十多家公司供应不同类型的产品。从软件开发角度讲，至少须要编辑器，编译器，连接器，调试器和工程管理工具，也就是软件集成开发环境。5.ARM公司供应的ADS集成开发环境。这种一套运行在windows环境下的ARM公司开发继承开发环境ADS，该公司还新退出了RVDS.65.3嵌入式系统开发过程概要设计：描述系统如何实现所述的需求，包括软件模块的划分、系统的软件开发工具选择以及关键问题的论证等。具体设计：具体描述各个模块的实现方法与过程，模块间接口等问题，以作为编码人员的编码准则。编码单元调试：编码完成后，对各个模块进行单元调试，以保证模块正常工作。集成调试集成调试，产品测试，产品发布7嵌入式系统软件的开发特点

接受宿主机/目标机交叉开发方法：嵌入式系统本身不具备自举开发实力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的。嵌入式软件以宿主机/目标机模式开发，所须要的开发环境称为交叉开发环境，分为宿主机部分和目标机部分，两者以统一的通信协议进行通信，宿主机向目标机发送叮嘱，目标机接收、执行叮嘱并将结果返回宿主机，从而实现两机之间的交互限制。8嵌入式系统软件交叉开发方式95.4嵌入式系统软件调试技术1．模拟器方式调试工具和待调试的嵌入式软件都在主机上运行，通过软件手段模拟执行为某种嵌入式处理器编写的源程序。简洁的模拟器可以通过指令说明方式逐条执行源程序，支配虚拟存储空间和外设，进行语法和逻辑上的调试。102．在线仿真器方式在线仿真器ICE是一种完全仿造调试目标CPU设计的仪器，目标系统对用户来说是完全透亮的、可控的。仿真器与目标板通过仿真头连接，与主机有串口、并口、以太网口或USB口等连接方式。该仿真器可以真正地运行全部的CPU动作，并且可以在其运用的内存中设置特殊多的硬件中断点，可以实时查看全部须要的数据，从而给调试过程带来很多便利。由于仿真器自成体系，调试时可以连接目标板，也可以不接目标板。运用ICE同运用一般的目标硬件一样，只是在ICE上完成调试后，须要把调试好的程序重新下载到目标系统上而已。由于ICE价格昂贵，而且每种CPU都须要一种与之对应的ICE，使得开发成本特殊高。11。主机和目标板通过某种接口（通常是串口）连接，主机上供应调试界面，被调试程序下载到目标板上运行，通过与监控运行于目标机上的监控程序通信，获得调试信息。3.监控器方式12监控程序监控程序是一段运行于目标机上的可执行程序，主要负责监控目标机上被调试程序的运行状况，与宿主机端的调试器一起完成对应用程序的调试。监控程序包含基本功能的启动代码，并完成必要的硬件初始化，等待宿主机的叮嘱。被调试程序通过监控程序下载到目标机，就可以起先进行调试。监控器方式操作简洁易行，功能强大，不须要特地的调试硬件，适用面广，能提高调试的效率，缩短产品的开发周期，降低开发成本。正因为以上缘由，监控器方式才能够广泛应用于嵌入式系统的开发之中。13监控器调试方法的局限性：只能调试运行在目标机操作系统上的应用程序，不适宜用来调试目标操作系统。有的微处理器须要在目标板工作正常的前提下，事先烧制监控程序，而且功能有限，特殊是硬件调试实力较差。14

运用ICD和目标板的调试端口连接，发送调试叮嘱和接收调试信息，可以完成必要的调试功能。一般状况下，在ARM芯片的开发板上接受JTAG边界扫描口进行调试。摩托罗拉公司接受专用的BDM调试接口。运用合适的开发工具可以利用这些接口。例如，ARM开发板，可以将JTAG调试器接在开发板的JTAG口上，通过JTAG口与ARM处理器核进行通信。由于JTAG调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件，因此很多接口问题，如高频操作限制、电线长度的限制等被最小化了。该方式是目前接受最多的一种调试方式。4.JTAG仿真器调试155.6嵌入式软件开发类型无操作系统的软件开发（单片机软件开发）启动代码应用程序基于操作系统的软件开发bootloader操作系统移植BSP板级支持包应用程序开发16无操作系统软件开发-启动代码开发启动代码功能和特征功能硬件初始化引导C代码特征通常用汇编语言编写程序复位运行入口点代码量特殊小17无操作系统软件开发-启动代码启动代码程序流程设置中断、异样入口关中断硬件寄存器初始化（GPIO配置、总线配置、PLL时钟）初始化栈指针数据区初始化C入口函数调用BLMain18无操作系统软件开发-应用软件开发应用软件功能和特征功能硬件驱动应用特征通常用C语言或者嵌入式汇编语言编写程序较困难，代码量较大19基于操作系统的软件开发-bootloader开发Bootloader功能和特征功能硬件初始化引导操作系统下载程序（串口、网口、USB）烧写flash特征程序复位运行入口点通常用汇编语言+C语言编写代码量较小20基于操作系统的软件开发-嵌入式操作系统移植LinuxWindowsCEuC/OSIIuClinuxNucleus21基于操作系统的软件开发-BSP设计BSP功能和特征功能为应用程序供应统一的硬件操作接口，主要是为操作系统运用。特征高度硬件相关高度依靠于具体硬件平台各种操作系统各异22基于操作系统的软件开发-应用程序设计应用程序功能功能GUI图形、人机交互限制算法特征硬件依靠