嵌入式系统设计:功能与过程
关键的外卖
了解嵌入式系统的类型。
对嵌入式系统设计有更深的理解。
更好地理解嵌入式系统的过程和功能。
嵌入式系统技术在计算机中很常见。
无论是珍贵的宝石还是并行转换器技术在美国，“嵌入”一词的意思是将物体植入周围的物体中。这也适用于我们称之为嵌入式系统的系统。
什么是嵌入式系统?
在更大的范围内为某一特定功能集成了软件和硬件的系统被称为嵌入式系统设计。在这个设计领域，的微控制器源自哈佛大学计算机体系结构的计算机，在嵌入式系统．
哈佛体系结构为其数据和指令使用了不同的信号和存储路径。术语哈佛体系结构起源于哈佛Mark I计算机(基于继电器)，它将数据存储在机电计数器中，指令存储在24位宽穿孔纸带上。
总之，嵌入式系统是工程的一个组成部分，涉及受物理约束的计算。这些物理约束是通过计算过程与物理世界的两种相互作用产生的:
对物理环境的反应
在物理平台上执行
我们将这些物理限制称为:
反应的限制
执行的约束
嵌入式系统功能
常见的反应约束确定抖动、截止日期和吞吐量。这些特定约束的起源来自系统的行为需求。但是，典型的执行约束限制了可用的处理器能力、速度和硬件的故障率。这些特定限制的起源来自系统的实现需求。
我们研究计算机工程中的执行约束和控制理论中的反应约束。利用这两种类型的约束获得对计算交互的控制提供了满足设定要求的能力，这是嵌入式系统设计的关键。
系统设计的核心是(从需求中)导出模型的过程，系统或多或少地从模型中自动生成。我们将模型定义为特定系统的抽象描述。以软件设计为例，这是推导出一个程序以供编译的过程。另一个例子是硬件设计，这是为合成特定电路推导硬件描述的过程。
嵌入式系统的过程
总之，嵌入式系统控制各种其他电子设备，这使它成为控制器。我相信您已经知道，它由嵌入式软件、嵌入式硬件和环境组成。总的来说，嵌入式系统有两类:微控制器和微处理器．我们在前面讨论了微控制器起源的基础知识。然而，微处理器的基础源自冯·诺依曼架构。
冯·诺依曼架构的主要元素如下:
将指令和数据存储为二进制数字。
在主存储器中存储指令和数据。
连续地从内存中检索指令，即按顺序和一次检索一个指令。
嵌入式系统设计过程中的步骤
嵌入式系统设计过程中的各个步骤如下:
抽象:在这一步中，我们对系统相关的问题进行抽象。
软件+硬件架构在这个阶段，我们在初始化设计过程之前，对软件和硬件有一个完整的了解。
额外的功能属性:在此阶段，我们评估主要设计，以全面了解我们需要实现的附加功能。
系统相关的设计系列当您设计一个系统时，有必要参考同一系列设计中任何以前与系统相关的设计。
模块化设计:应该进行单独的模块设计，以便以后需要时可以使用它们。
映射:这里是我们进行软件制图的地方;例如，我们将程序流和数据流映射为一个。
用户界面设计:顾名思义，这与用户的需求相关。因此，我们考虑了用户需求、系统功能和环境分析。
细化:在这个阶段，我们将细化每个模块和每个组件，以确保软件团队完全理解要满足的需求。
嵌入式系统的计算任务
您可能知道，嵌入式系统是执行计算任务的关键组件。通常，这是一个微控制器;然而，它也可能是一个数字信号处理器，一个FPGA，甚至是微处理器。
记住这一点，每个嵌入式系统的设计师还需要全面熟悉固件开发。固件开发包括以下几个方面:
编写代码你应该有汇编语言知识。虽然你不会用汇编编写代码，但是理解它是必要的。
配置外围设备由于大多数嵌入式系统都使用外围设备，所以您必须了解它们是如何工作的。
测试代码在这里，您可以系统地测试功能，同时将设备置于其运行环境的典型环境因素中。
精炼代码:在这里，我们通过可能的调整和修正来改进代码，以确保代码处于正常的状态。
调试代码下面是我们在函数代码中寻找额外错误的地方。
验证代码:在这一阶段，我们通过提供连续随机输入的代码来确认代码执行正确，从而确保设备正常工作，没有故障。
嵌入式系统的类型
移动设备
网络设备
单机嵌入式系统
实时嵌入式系统
嵌入式系统的要素或组件
单片机
数字信号处理机
微处理器
处理器
嵌入式系统设计的挑战
以下是设计师在设计嵌入式系统时面临的典型挑战:
安全
环境适应性
区域占领
电力消耗
硬件和软件的更新
包装与集成
设计师还会遇到其他挑战，这些挑战主要涉及测试，例如:
验证可维护性
嵌入式硬件测试
验证阶段
嵌入式系统设计需要持续地识别、确定和满足需求。例如，可能有一种设备需要更长的电池寿命。在这种情况下，嵌入式系统旨在满足这种特定的功能需求。然而，嵌入式系统设计者的责任是识别重要的特征和功能，然后适当地设计设备。
计算机主板上的CPU芯片使用嵌入式系统来提供PC功能。
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