3、嵌入式系统设计与开发全解析

嵌入式系统设计与开发全解析

1. 嵌入式软件架构概述

嵌入式软件架构有基本和复杂两种类型。复杂的架构包含实时操作系统（RTOS）和网络协议栈。RTOS 能帮助程序员将应用功能拆分成不同任务，使应用程序组织更有序，系统响应更及时。网络协议栈则增强了基本嵌入式系统的功能，比如微波炉可以利用它在午餐准备好时在桌面电脑上弹出消息。

无论是基本还是复杂的嵌入式软件架构，应用层软件的职责是相同的。以微波炉为例，应用程序会处理各种输入，并根据用户指令控制输出。

软件通常以离散的模块形式呈现，模块之间有固定边界，这是为了表明构成完整嵌入式软件系统的不同功能层是相互分离的。保持各软件层的独立性，并定义好相邻层之间的通信方法，有助于编写优秀的嵌入式软件。

2. 影响设计选择的要求

每个嵌入式系统都有不同的要求，这些要求会影响产品开发过程中的权衡和取舍。例如，如果系统的生产成本必须低于 10 美元，那么可能需要牺牲一些其他特性，如处理能力和系统可靠性。

常见的设计要求包括：
- 处理能力 ：指主芯片能处理的工作量，常用每秒百万条指令（MIPS）来衡量。不过，还需考虑处理器的其他重要特性，如寄存器宽度，通常为 8 - 64 位。通用计算机主要使用 32 位和 64 位处理器，而嵌入式系统仍多采用成本较低的 4 位、8 位和 16 位处理器。
- 内存 ：指存储可执行软件和处理数据所需的内存（ROM 和 RAM）量。硬件设计师通常需要提前预估，并在软件开发过程中根据情况调整。内存需求也会影响处理器的选择，一般来说，处理器的寄存器宽度决定了其可访问的