嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)第章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)當(dāng)前第2頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)內(nèi)容提要設(shè)計(jì)示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)當(dāng)前第3頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)面向特定應(yīng)用硬件和軟件必須高效設(shè)計(jì)，保持競爭力需要交叉開發(fā)環(huán)境嵌入式系統(tǒng)程序需要固化嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)難度較大需要強(qiáng)大的硬件開發(fā)工具和軟件包的支持，需要設(shè)計(jì)者從速度、功能和成本綜合考慮當(dāng)前第4頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)內(nèi)容提要設(shè)計(jì)示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的組成當(dāng)前第6頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)硬件層iPodnano拆機(jī)圖片硬件層是由嵌入式微處理器、存儲器系統(tǒng)、通用設(shè)備接口和I/O接口組成，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM中MP3隨身聽的硬件組成當(dāng)前第7頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)當(dāng)前第8頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)中間層-BSP（板級支持包）設(shè)計(jì)一個(gè)完整的BSP的步驟嵌入式系統(tǒng)的初始化片級初始化板級初始化系統(tǒng)級初始化硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序BSP的兩個(gè)特點(diǎn)操作系統(tǒng)相關(guān)性硬件相關(guān)性當(dāng)前第9頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)內(nèi)容提要設(shè)計(jì)示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)當(dāng)前第10頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程當(dāng)前第11頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)需求分析階段名稱目的輸入輸出功能性能生產(chǎn)成本功耗物理尺寸和重量需求分析表格當(dāng)前第12頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)名稱便攜式網(wǎng)絡(luò)電視目的為用戶提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和收看數(shù)字電視服務(wù),同時(shí)具有廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能輸入觸摸式面板,電源按鈕輸出LCD顯示屏,內(nèi)置喇叭功能電子節(jié)目指南高速數(shù)據(jù)廣播軟件在線升級因特網(wǎng)接入條件接收性能畫面流暢清晰,30fps便攜式網(wǎng)絡(luò)電視設(shè)計(jì)的需求分析表格當(dāng)前第13頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)規(guī)格說明階段系統(tǒng)規(guī)格說明說明系統(tǒng)做些什么，具有哪些方面的功能是系統(tǒng)開發(fā)、驗(yàn)收和管理的依據(jù)不能有任何歧義必須認(rèn)真仔細(xì)編寫，以便能夠精確詳盡地反映客戶對系統(tǒng)各方面的需求是設(shè)計(jì)時(shí)必須明確遵循的要求和準(zhǔn)則當(dāng)前第14頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硬件平臺的選擇處理器的選擇軟件平臺的選擇操作系統(tǒng)的選擇編程語言的選擇集成開發(fā)環(huán)境考慮的因素硬件調(diào)試工具的選擇軟件組件的選擇體系結(jié)構(gòu)描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能的需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。當(dāng)前第15頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)處理器的選擇MarvellXscale，ARM指令集IntelAtom，X86指令集龍芯，MIPS指令集處理器選擇考慮因素處理器性能處理器技術(shù)指標(biāo)功耗軟件支持工具處理器是否內(nèi)置調(diào)試工具供應(yīng)商是否提供評估板當(dāng)前第16頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)操作系統(tǒng)的選擇考慮以下幾個(gè)方面：操作系統(tǒng)本身所提供的開發(fā)工具操作系統(tǒng)向硬件接口移植的難度操作系統(tǒng)的內(nèi)存要求開發(fā)人員是否熟悉此操作系統(tǒng)及其提供的系統(tǒng)API是否提供硬件的驅(qū)動(dòng)程序是否具有可裁剪性操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)功能當(dāng)前第17頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)編程語言的選擇考慮因素：通用性可移植性程度執(zhí)行效率可維護(hù)性匯編語言C/C++JavaME選哪個(gè)好呢？當(dāng)前第18頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)集成開發(fā)環(huán)境考慮的因素系統(tǒng)調(diào)試器的功能支持庫函數(shù)編譯器開發(fā)商是否持續(xù)升級編譯器連接程序是否支持所有的文件格式和符號格式當(dāng)前第19頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)硬件調(diào)試工具的選擇常用的硬件調(diào)試工具實(shí)時(shí)在線仿真器(ICE，In-CircuitEmulator)駐留監(jiān)控軟件ROM仿真器JTAG仿真器當(dāng)前第20頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)設(shè)計(jì)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件構(gòu)件通常包括硬件（電路板，現(xiàn)場可編程門陣列等等）和軟件模塊構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)與體系結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明保持一致為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，往往硬件和軟件的設(shè)計(jì)是并行的軟件設(shè)計(jì)上，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、軟件組件技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代軟件工程當(dāng)中經(jīng)常采用的方法當(dāng)前第21頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)系統(tǒng)集成和測試白盒測試黑盒測試測試規(guī)劃根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如語句的控制結(jié)構(gòu)，模塊間的控制結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測試根據(jù)用戶的規(guī)格說明，即針對命令、信息、報(bào)表等用戶界面及體現(xiàn)他們的輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系，特別是針對功能進(jìn)行測試優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)Τ绦騼?nèi)部的特定部位進(jìn)行覆蓋測試能站在用戶的立場上進(jìn)行測試缺點(diǎn)無法檢驗(yàn)程序的外部特性，無法對未實(shí)現(xiàn)規(guī)格說明的程序內(nèi)部欠缺部分進(jìn)行測試不能測試程序內(nèi)部特定部位，如果規(guī)格說明錯(cuò)誤，則無法發(fā)現(xiàn)方法舉例語句覆蓋判定覆蓋條件覆蓋判定-條件覆蓋基本路徑覆蓋循環(huán)覆蓋模塊接口覆蓋基于圖的測試等價(jià)類劃分邊值分析比較測試當(dāng)前第22頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)內(nèi)容提要設(shè)計(jì)示例：車載GPS終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)統(tǒng)一建模語言UML采用UML進(jìn)行設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢UML語言簡單,易學(xué)、易用UML采用可視化的圖形描述，比較形象直觀可以使不同技術(shù)背景的開發(fā)人員和設(shè)計(jì)人員很容易的相互交流UML語言是第三代面向?qū)ο蠼ＵZ言的標(biāo)準(zhǔn)，被絕大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)同UML采用圖形化的設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的核心部分描述出來，可以供以后系統(tǒng)開發(fā)使用有利于項(xiàng)目的回溯和測試當(dāng)前第24頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)UML的組成部分用例視圖邏輯視圖部署視圖并發(fā)視圖組件視圖視圖圖模型元素通用機(jī)制部署圖組件圖活動(dòng)圖協(xié)作圖順序圖狀態(tài)圖對象圖類圖用例圖節(jié)點(diǎn)等狀態(tài)對象類規(guī)格說明注解修飾當(dāng)前第25頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)用例圖用例是對系統(tǒng)提供的某個(gè)功能的描述，用例只描述系統(tǒng)功能，并不描述實(shí)現(xiàn)，也就是說，用例定義系統(tǒng)的功能需求。上面是一個(gè)評分系統(tǒng)用例圖當(dāng)前第26頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)類圖

類圖顯示系統(tǒng)中各個(gè)類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類可以以多種方式相互連接在一起：關(guān)聯(lián)、依賴、特殊化或者打包。上面是評分系統(tǒng)的類圖當(dāng)前第27頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)對象圖對象圖是類圖的一個(gè)實(shí)體，它使用的符號與類圖基本上相同對象圖顯示的不是實(shí)際的類，而是類的多個(gè)對象的實(shí)例用帶下滑線的對象名來表示對象和顯示一個(gè)關(guān)系中的所有實(shí)例當(dāng)前第28頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)狀態(tài)圖

狀態(tài)圖是對類的描述的補(bǔ)充。它用于顯示類的對象可能具備的所有狀態(tài)，以及那些引起狀態(tài)改變的事件

當(dāng)前第29頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)順序圖順序圖顯示多個(gè)對象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作，順序圖重點(diǎn)是顯示對象之間發(fā)送的消息的時(shí)間順序當(dāng)前第30頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)協(xié)作圖協(xié)作圖像順序圖一樣顯示動(dòng)態(tài)協(xié)作，如果上下文是需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的方面，選擇協(xié)作圖，如果時(shí)間或順序是需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的方面，那么選擇順序圖協(xié)作圖顯示多個(gè)對象以及它們之間的關(guān)系常把協(xié)作圖當(dāng)作一個(gè)對象圖來繪制當(dāng)前第31頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)活動(dòng)圖活動(dòng)圖用于顯示一系列順序的活動(dòng)。它主要用來描述在一個(gè)操作內(nèi)執(zhí)行的哪些活動(dòng)活動(dòng)圖由多個(gè)動(dòng)作狀態(tài)組成，這些動(dòng)作狀態(tài)包含將被執(zhí)行的活動(dòng)（一個(gè)動(dòng)作）的規(guī)格說明當(dāng)前第32頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)組件圖組件圖是用代碼組件來顯示代碼物理結(jié)構(gòu)的組件可以是二進(jìn)制組件、源代碼組件或一個(gè)可執(zhí)行的組件當(dāng)前第33頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)部署圖部署圖用于顯示系統(tǒng)中的硬件和軟件的物理結(jié)構(gòu)部署圖可以顯示實(shí)際的計(jì)算機(jī)和設(shè)備（或者Node），同時(shí)還有它們之間的必要的連接，也可以顯示這些連接的類型當(dāng)前第34頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)UML中的模型元素在UML各種圖中使用的概念都稱為模型元素一個(gè)模型元素是用語義、該元素的正式定義或者用一條明確的語句中該元素所代表的準(zhǔn)確意義來定義的當(dāng)前第35頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)車載GPS終端系統(tǒng)簡介車輛可以通過終端和GPS衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的定位，并能夠通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)上報(bào)遠(yuǎn)程的車輛控制中心系統(tǒng)中心可以通過終端遠(yuǎn)程監(jiān)視車行軌跡，甚至在特殊情況下通過終端控制車輛終端還裝備車載電話，并可以在出現(xiàn)特殊的情況下及時(shí)的通知車輛調(diào)度控制中心另外，通過終端車輛還可以接收少量的調(diào)度信息GPS是指全球定位系統(tǒng)（GlobalPositionSystem）車載GPS終端是置于機(jī)動(dòng)車內(nèi)的實(shí)時(shí)定位裝置應(yīng)用對象是需要定位、調(diào)度的車隊(duì)，例如：運(yùn)輸車隊(duì)、警車和出租車等當(dāng)前第36頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)需求分析主要的角色有兩個(gè)：車輛調(diào)度中心用戶和車載終端用戶。終端用戶可以撥打車載電話等；而調(diào)度中心可以查詢車輛位置，發(fā)送調(diào)度信息，控制車輛等當(dāng)前第37頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)規(guī)格說明使用類圖描述系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上圖描述車載GPS終端需要接收的GPS衛(wèi)星信號在規(guī)格說明階段，需要識別出系統(tǒng)的對象。首先以功能塊劃分，廣泛地找出系統(tǒng)的主要對象然后使用協(xié)作圖描述它們之間的關(guān)系。上圖描述了車載GPS終端的主要對象當(dāng)前第38頁\共有41頁\編于星期四\22點(diǎn)規(guī)格說明（續(xù)）最后，在規(guī)格說明階段還需要進(jìn)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)描述規(guī)范系統(tǒng)完成一定功能的主要流程，這可以利用活動(dòng)圖進(jìn)行左圖顯示了當(dāng)GPS數(shù)