吉林大学 嵌入式系统(第6章 嵌入式系统设计技术)

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1、第6章嵌入式系统设计技术嵌入式系统设计的特点嵌入式系统的组成嵌入式系统的设计流程统一建模语言UML设计示例：车载GPS终端系统的设计嵌入式系统设计的特点嵌入式系统通常是面向特定应用的系统；嵌入式系统的硬件和软件都必须高效地设计，量体裁衣、去除冗余；嵌入式系统设计需要交叉开发环境；嵌入式系统的程序需要固化；嵌入式系统的软件开发难度较大；嵌入式系统还需要提供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。对稳定性、可靠性、功耗、抗干扰性、重量体积等方面的性能要求都比通用系统的要求更为严格和苛刻。“宿主机/目标机”方式嵌入式系统的

2、开发通常采用“宿主机/目标机”方式。宿主机（Host）：一台通用的计算机，一般是PC机。它通过串口或网络连接与目标机进行通信。目标机（Target）：常用在嵌入式系统的开发过程期间。目标机可以是嵌入式系统的实际运行环境，也可以是能替代实际环境的仿真系统。嵌入式系统的组成硬件层硬件层：由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）组成。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和SDRAM等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。中间层中间层：也称为

3、硬件抽象层（HardwareAbstractLayer,HAL）或板极支持包（BoardSupportPackage，BSP），它把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。BSP的特点：1)操作系统相关性2)硬件相关性设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：1）嵌入式系统的初始化:片级初始化、板级初始化和系统级初始化2）设计硬件相关的设备驱动。软件层软件层：由实时多任务操作系统（RTOS）、文件系统、图形用户接口（GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。RTOS实际上是一段嵌入式目标

4、代码中的程序，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RTOS之上。RTOS是一个标准的内核，它将CPU时钟、中断、I/O、定时器等资源都封装起来，留给用户的是一个标准的API函数接口。功能层与执行装置功能层：由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的，为方便用户操作，往往需要提供一个友好的人机界面。执行装置：是指那些可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务的设备和装置。在不同的应用领域中，嵌入式系统的执行装置一般是不同的，应该根据具体的应用场合和系统

5、所要求实现的功能选择不同的设备和执行装置。嵌入式系统的设计流程统一建模语言UML概述统一建模语言UML：可视化建模语言，属于第三代面向对象建模语言。它将模型中的信息用标准图形元素直观地表示出来，便于人员交流。特点：1)UML语言简单,易学、易用；2)UML采用可视化的图形描述，比较形象直观；3)可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；4)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；5)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；6)有利于项目的回溯和测试。UML组成UML采用图形表示

6、法，它的重要内容是由一些图来定义的。设计人员就是用这些图来描述整个系统的功能和设计。UML包括4部分：（1）视图（View）：UML的视图并不是图形，而是由许多图（Diagram）组成的一个抽象，视图显示表达系统的各个不同方面。（2）图（Diagram）：描述UML视图内容的图形。UML共有9种不同类型的图，通过它们的相互组合来表示出被建模系统的所有的视图。（3）模型元素（ModelElement）：UML图中使用的概念就是模型元素。模型元素代表普通的面向对象的概念，例如类、对象、消息以及这些概念之间的关系。（4）通用机制（GeneralMecha

7、nism）：UML提供的通用机制为模型元素提供一些附加的信息、注释、语义。这些通用机制也提供扩展机制，允许用户对UML进行扩展，以便适应一个特定的方法/过程、组织或用户。UML中的视图5种视图：（1）用例视图（UseCaseView）：描述系统应该交付的功能，是外部参与者（Actor）观察到的系统功能。用例视图利用用例图、活动图进行描述。一个用例就是对系统的一个功能的通用描述。用例视图是核心。系统的最终目标，系统提供的功能在用例视图中被描述。用例视图会对所有其他的视图产生影响。（2）逻辑视图（LogicalView）：从系统的静态结构和动态行为角度

8、显示如何实现系统的功能，描述如何实现用例视图中提出的那些系统功能，逻辑视图注重的是系统的内部。（3）组件视图（Compon