14、嵌入式系统的开放开发平台

嵌入式系统的开放开发平台

1. 引言

嵌入式系统是在满足一定限制条件下实现特定功能的系统。随着时间的推移，这些限制条件不断演变，如今，这类系统最常见的限制是成本、低功耗、最小尺寸和重量。近年来，对不同功能嵌入式系统的需求以及这些功能的复杂性显著增加。同时，由于竞争激烈，迫切需要大幅缩短这些系统的开发时间。

嵌入式系统设计方法也在不断演变，从最初的特定应用硬件实现，逐渐转变为以软件开发为主的方法。这一转变得益于技术的进步，使得整个系统可以集成到单个芯片中，即片上系统（SoC）。基于SoC技术的嵌入式系统硬件架构以微处理器为核心，周围环绕着实现系统功能所需的组件或外设，系统功能通过运行在微处理器上的软件来实现。

为了降低成本和开发时间，嵌入式系统的设计方法通常采用预构建的封闭硬件平台，这些平台具有广泛的应用范围，因为它们拥有多个能够处理不同类型信号的端口。最常见的此类平台是微控制器（MCUs）和数字信号处理器（DSPs）。使用这类组件时，最终应用设计主要集中在开发运行在其上的软件。为了缩短开发时间并使这些平台能够用于高度复杂的功能，制造商在软件开发环境方面做出了努力。近年来，新型MCUs的特点是支持多种操作系统，为软件开发提供了便利。

然而，这类封闭平台限制了嵌入式系统设计师的自由度，因为设计师无法根据特定应用对硬件进行操作和调整，而这原本可以提高系统的最终性能。

FPGA是封闭硬件平台的一种替代方案。FPGA具有高集成度、短周期低成本以及在工作频率和功耗方面的高性能，使得在这些可编程设备中实现整个基于微处理器的系统成为可能。与封闭平台相比，基于FPGA的硬件平台具有以下优势：
- SoC设计可适应嵌入式系统的特定需求。
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