常用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具平臺簡介
目前大多數(shù)控制領(lǐng)域都能看到嵌入式系統(tǒng)的身影，因此，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)具有廣闊的市場前景。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具就是研究嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的工具，嵌入式系統(tǒng)是一個復(fù)雜的高技術(shù)系統(tǒng)，想要快速開發(fā)出領(lǐng)先的嵌入式技術(shù)，掌握和使用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具是必不可少的。
優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具平臺除能夠開發(fā)出嵌入式系統(tǒng)的全部功能以外，還應(yīng)當(dāng)是用戶友好的。目前嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺主要包括以下幾種：
1.實時在線仿真系統(tǒng)ICE(In-CircuitEmulator)
在計算機(jī)輔助設(shè)計非常發(fā)達(dá)的今天,實時在線仿真系統(tǒng)(ICE)仍是進(jìn)行嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試最有效的開發(fā)工具。
ICE首先可以通過實際執(zhí)行,對應(yīng)用程序進(jìn)行原理性檢驗,排除人的思維難以發(fā)現(xiàn)的設(shè)計邏輯錯誤。ICE的另一個主要功能是在應(yīng)用系統(tǒng)中仿真微控制器的實時執(zhí)行,發(fā)現(xiàn)和排除由于硬件干擾等引起的異常執(zhí)行行為。
此外,高級的ICE帶有完善的跟蹤功能,可以將應(yīng)用系統(tǒng)的實際狀態(tài)變化、微控制器對狀態(tài)變化的反應(yīng)、以及應(yīng)用系統(tǒng)對控制的響應(yīng)等以一種錄像的方式連續(xù)記錄下來,以供分析,在分析中優(yōu)化控制過程。很多機(jī)電系統(tǒng)難以建立一個精確有效的數(shù)字模型,或是建立模型需要大量人力,這時采用ICE的跟蹤功能對系統(tǒng)進(jìn)行記錄和分析是一個快而有效的方法。
嵌入式應(yīng)用的特點(diǎn)是和現(xiàn)實世界中的硬件系統(tǒng)有關(guān),存在各種異變和事先未知的變化,這就給微控制器的指令執(zhí)行帶來了各種不確定性,這種不確定性只有通過ICE的實時在線仿真器才能發(fā)現(xiàn),特別是在分析可靠性時要在同樣條件下多次仿真,以發(fā)現(xiàn)偶然出現(xiàn)的錯誤。ICE不僅是軟件硬件排錯工具,同時也是提高和優(yōu)化系統(tǒng)性能指標(biāo)的工具。高檔ICE工具(如美國NOHAU公司的產(chǎn)品)是可根據(jù)用戶投資裁剪功能的系統(tǒng),亦可根據(jù)需要選擇配置各種檔次的實時邏輯跟蹤器(Trace)、實時映象存儲器(ShadowRAM)及程序效率實時分析功能(PPA)。
2.高級語言編譯器(CompilerTools)
C語言作為一種通用的高級語言,大幅度提高了嵌入式系統(tǒng)工程的工作效率,充分發(fā)揮出嵌入式處理器日益提高的性能,縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場時間。另外,C語言便于移植和修改,使產(chǎn)品的升級和繼承更迅速。更重要的是采用C語言編寫的程序易于在不同的開發(fā)者之間進(jìn)行交流,從而促進(jìn)了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化。
區(qū)別于一般計算機(jī)中的C語言編譯器,嵌入式系統(tǒng)中的C語言編譯器要專門進(jìn)行優(yōu)化,以提高編譯效率。優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%。編譯效率的不同,是區(qū)別嵌入式系統(tǒng)C編譯器之間性能差別的重要根據(jù)之一。而C編譯器殘余的5-10 效率差別,完全可以由現(xiàn)代微控制器的高速度、大存儲器空間以及產(chǎn)品提前進(jìn)入市場來彌補(bǔ)。
新型的微控制器指令速度不斷提高,存儲器空間也相應(yīng)加大,已經(jīng)達(dá)到甚至超過了目前的通用計算機(jī)中的微處理器,為嵌入式系統(tǒng)工程采用過去一直不敢問津的C++語言創(chuàng)造了條件。C++語言強(qiáng)大的類、繼承等功能更便于實現(xiàn)復(fù)雜的程序功能。但是C++語言為了支持復(fù)雜的語法,在代碼生成效率方面不免有所下降。為此,1995年初在日本成立的EmbeddedC++技術(shù)委員會經(jīng)過幾年的研究,針對嵌入式應(yīng)用制訂了減小代碼尺寸的EC++標(biāo)準(zhǔn)。EC++保留了C++的主要優(yōu)點(diǎn),提供對C++的向上兼容性,并滿足嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的一些特殊要求。在嵌入式高級語言編譯器方面處于領(lǐng)先地位的Tasking公司,是EC++技術(shù)委員會成員之一,也是最先推出EC++產(chǎn)品的公司。
C/C++/EC++引入嵌入式系統(tǒng),使得嵌入式開發(fā)和個人計算機(jī)、小型機(jī)等之間在開發(fā)上的差別正在逐漸消除,軟件工程中的很多經(jīng)驗、方法乃至庫函數(shù)可以移植到嵌入式系統(tǒng)。在嵌入式開發(fā)中采用高級語言,還使得硬件開發(fā)和軟件開發(fā)可以分工,從事嵌入式軟件開發(fā)不再必須精通系統(tǒng)硬件和相應(yīng)的指令集匯編。
另一種高級語言JAVA的發(fā)展則具有戲劇性。JAVA本來是為設(shè)備獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的、為了提高程序繼承性的語言,但是目前基于JAVA的嵌入式開發(fā)工具代碼生成長度要比嵌入式C編譯工具差10倍以上。因此EC++很可能在未來的一段時間內(nèi)仍是嵌入式系統(tǒng)的主流。
3.源程序模擬器(Simulator)
源程序模擬器是在廣泛使用的、人機(jī)接口完備的工作平臺上,如小型機(jī)和PC,通過軟件手段模擬執(zhí)行某種嵌入式處理器內(nèi)核編寫的源程序測試工具。簡單的模擬器可以通過指令解釋方式逐條執(zhí)行源程序,分配虛擬存儲空間和外設(shè),供程序員檢查;高級的模擬器可以利用計算機(jī)的外部接口模擬出處理器的I/O電氣信號。不同檔次和功能模擬器工具價格差距巨大。模擬器軟件獨(dú)立于處理器硬件,一般與編譯器集成在同一個環(huán)境中,是一種有效的源程序檢驗和測試工具。但值得注意的是,模擬器畢竟是以一種處理器模擬另一種處理器的運(yùn)行,在指令執(zhí)行時間、中斷響應(yīng)、定時器等方面很可能與實際處理器有相當(dāng)?shù)牟顒e。另外它無法和ICE一樣,仿真嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)中的實際執(zhí)行情況
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