嵌入式系统设计技术演示文稿

嵌入式系统设计技术演示文稿当前第1页\共有41页\编于星期四\22点第章嵌入式系统设计技术当前第2页\共有41页\编于星期四\22点内容提要设计示例：车载GPS终端系统的设计嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的组成嵌入式系统设计的特点当前第3页\共有41页\编于星期四\22点嵌入式系统设计的特点面向特定应用硬件和软件必须高效设计，保持竞争力需要交叉开发环境嵌入式系统程序需要固化嵌入式系统软件开发难度较大需要强大的硬件开发工具和软件包的支持，需要设计者从速度、功能和成本综合考虑当前第4页\共有41页\编于星期四\22点内容提要设计示例：车载GPS终端系统的设计嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的组成嵌入式系统设计的特点当前第5页\共有41页\编于星期四\22点嵌入式系统的组成当前第6页\共有41页\编于星期四\22点硬件层iPodnano拆机图片硬件层是由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口组成，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中MP3随身听的硬件组成当前第7页\共有41页\编于星期四\22点当前第8页\共有41页\编于星期四\22点中间层-BSP（板级支持包）设计一个完整的BSP的步骤嵌入式系统的初始化片级初始化板级初始化系统级初始化硬件相关的设备驱动程序BSP的两个特点操作系统相关性硬件相关性当前第9页\共有41页\编于星期四\22点内容提要设计示例：车载GPS终端系统的设计嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的组成嵌入式系统设计的特点当前第10页\共有41页\编于星期四\22点嵌入式系统的设计流程当前第11页\共有41页\编于星期四\22点需求分析阶段名称目的输入输出功能性能生产成本功耗物理尺寸和重量需求分析表格当前第12页\共有41页\编于星期四\22点名称便携式网络电视目的为用户提供移动网络和收看数字电视服务,同时具有广播和交互式多媒体应用功能输入触摸式面板,电源按钮输出LCD显示屏,内置喇叭功能电子节目指南高速数据广播软件在线升级因特网接入条件接收性能画面流畅清晰,30fps便携式网络电视设计的需求分析表格当前第13页\共有41页\编于星期四\22点规格说明阶段系统规格说明说明系统做些什么，具有哪些方面的功能是系统开发、验收和管理的依据不能有任何歧义必须认真仔细编写，以便能够精确详尽地反映客户对系统各方面的需求是设计时必须明确遵循的要求和准则当前第14页\共有41页\编于星期四\22点体系结构设计硬件平台的选择处理器的选择软件平台的选择操作系统的选择编程语言的选择集成开发环境考虑的因素硬件调试工具的选择软件组件的选择体系结构描述系统如何实现所述的功能和非功能的需求，包括对硬件、软件和执行装置的功能划分以及系统的软件、硬件选型等。当前第15页\共有41页\编于星期四\22点处理器的选择MarvellXscale，ARM指令集IntelAtom，X86指令集龙芯，MIPS指令集处理器选择考虑因素处理器性能处理器技术指标功耗软件支持工具处理器是否内置调试工具供应商是否提供评估板当前第16页\共有41页\编于星期四\22点操作系统的选择考虑以下几个方面：操作系统本身所提供的开发工具操作系统向硬件接口移植的难度操作系统的内存要求开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的系统API是否提供硬件的驱动程序是否具有可裁剪性操作系统的实时功能当前第17页\共有41页\编于星期四\22点编程语言的选择考虑因素：通用性可移植性程度执行效率可维护性汇编语言C/C++JavaME选哪个好呢？当前第18页\共有41页\编于星期四\22点集成开发环境考虑的因素系统调试器的功能支持库函数编译器开发商是否持续升级编译器连接程序是否支持所有的文件格式和符号格式当前第19页\共有41页\编于星期四\22点硬件调试工具的选择常用的硬件调试工具实时在线仿真器(ICE，In-CircuitEmulator)驻留监控软件ROM仿真器JTAG仿真器当前第20页\共有41页\编于星期四\22点设计硬件构件和软件构件构件通常包括硬件（电路板，现场可编程门阵列等等）和软件模块构件的设计应与体系结构和规格说明保持一致为了缩短产品的开发周期，往往硬件和软件的设计是并行的软件设计上，采用面向对象的技术、软件组件技术、模块化设计是现代软件工程当中经常采用的方法当前第21页\共有41页\编于星期四\22点系统集成和测试白盒测试黑盒测试测试规划根据程序的内部结构，如语句的控制结构，模块间的控制结构以及内部数据结构等进行测试根据用户的规格说明，即针对命令、信息、报表等用户界面及体现他们的输入数据与输出数据之间的关系的对应关系，特别是针对功能进行测试优点能够对程序内部的特定部位进行覆盖测试能站在用户的立场上进行测试缺点无法检验程序的外部特性，无法对未实现规格说明的程序内部欠缺部分进行测试不能测试程序内部特定部位，如果规格说明错误，则无法发现方法举例语句覆盖判定覆盖条件覆盖判定-条件覆盖基本路径覆盖循环覆盖模块接口覆盖基于图的测试等价类划分边值分析比较测试当前第22页\共有41页\编于星期四\22点内容提要设计示例：车载GPS终端系统的设计嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的组成嵌入式系统设计的特点当前第23页\共有41页\编于星期四\22点统一建模语言UML采用UML进行设计具有以下特点和优势UML语言简单,易学、易用UML采用可视化的图形描述，比较形象直观可以使不同技术背景的开发人员和设计人员很容易的相互交流UML语言是第三代面向对象建模语言的标准，被绝大多数业内人士认同UML采用图形化的设计，将系统的核心部分描述出来，可以供以后系统开发使用有利于项目的回溯和测试当前第24页\共有41页\编于星期四\22点UML的组成部分用例视图逻辑视图部署视图并发视图组件视图视图图模型元素通用机制部署图组件图活动图协作图顺序图状态图对象图类图用例图节点等状态对象类规格说明注解修饰当前第25页\共有41页\编于星期四\22点用例图用例是对系统提供的某个功能的描述，用例只描述系统功能，并不描述实现，也就是说，用例定义系统的功能需求。上面是一个评分系统用例图当前第26页\共有41页\编于星期四\22点类图

类图显示系统中各个类的静态结构。类可以以多种方式相互连接在一起：关联、依赖、特殊化或者打包。上面是评分系统的类图当前第27页\共有41页\编于星期四\22点对象图对象图是类图的一个实体，它使用的符号与类图基本上相同对象图显示的不是实际的类，而是类的多个对象的实例用带下滑线的对象名来表示对象和显示一个关系中的所有实例当前第28页\共有41页\编于星期四\22点状态图

状态图是对类的描述的补充。它用于显示类的对象可能具备的所有状态，以及那些引起状态改变的事件

当前第29页\共有41页\编于星期四\22点顺序图顺序图显示多个对象之间的动态协作，顺序图重点是显示对象之间发送的消息的时间顺序当前第30页\共有41页\编于星期四\22点协作图协作图像顺序图一样显示动态协作，如果上下文是需要重点强调的方面，选择协作图，如果时间或顺序是需要重点强调的方面，那么选择顺序图协作图显示多个对象以及它们之间的关系常把协作图当作一个对象图来绘制当前第31页\共有41页\编于星期四\22点活动图活动图用于显示一系列顺序的活动。它主要用来描述在一个操作内执行的哪些活动活动图由多个动作状态组成，这些动作状态包含将被执行的活动（一个动作）的规格说明当前第32页\共有41页\编于星期四\22点组件图组件图是用代码组件来显示代码物理结构的组件可以是二进制组件、源代码组件或一个可执行的组件当前第33页\共有41页\编于星期四\22点部署图部署图用于显示系统中的硬件和软件的物理结构部署图可以显示实际的计算机和设备（或者Node），同时还有它们之间的必要的连接，也可以显示这些连接的类型当前第34页\共有41页\编于星期四\22点UML中的模型元素在UML各种图中使用的概念都称为模型元素一个模型元素是用语义、该元素的正式定义或者用一条明确的语句中该元素所代表的准确意义来定义的当前第35页\共有41页\编于星期四\22点车载GPS终端系统简介车辆可以通过终端和GPS卫星进行实时、准确的定位，并能够通过无线通讯网络上报远程的车辆控制中心系统中心可以通过终端远程监视车行轨迹，甚至在特殊情况下通过终端控制车辆终端还装备车载电话，并可以在出现特殊的情况下及时的通知车辆调度控制中心另外，通过终端车辆还可以接收少量的调度信息GPS是指全球定位系统（GlobalPositionSystem）车载GPS终端是置于机动车内的实时定位装置应用对象是需要定位、调度的车队，例如：运输车队、警车和出租车等当前第36页\共有41页\编于星期四\22点需求分析主要的角色有两个：车辆调度中心用户和车载终端用户。终端用户可以拨打车载电话等；而调度中心可以查询车辆位置，发送调度信息，控制车辆等当前第37页\共有41页\编于星期四\22点规格说明使用类图描述系统所要处理的数据结构上图描述车载GPS终端需要接收的GPS卫星信号在规格说明阶段，需要识别出系统的对象。首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象然后使用协作图描述它们之间的关系。上图描述了车载GPS终端的主要对象当前第38页\共有41页\编于星期四\22点规格说明（续）最后，在规格说明阶段还需要进行系统的业务描述规范系统完成一定功能的主要流程，这可以利用活动图进行左图显示了当GPS数