【感性认识】嵌入式开发有何不同

2023-11-10 03:41

本文主要是介绍【感性认识】嵌入式开发有何不同,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

嵌入式开发的特质


1 软硬件结合设计

嵌入式开发不同于纯粹的软件开发或者硬件开发,它的基本特质是软硬件结合设计Co-Design),即

  • 根据需求设计硬件
  • 根据硬件特性开发软件

根据需求设计硬件,就是说在不同的项目中使用的硬件资源可能是内容迥异的。

如果有采集物理信号的需求,就涉及到声、光、力、电等传感器的选择(如无损检测时使用的超声波传感器、测距时使用的激光传感器、形变测量时用到的应变片、磁场检测时用到的霍尔传感器)。在任务涉及大量运算时,采用DSP或者FPGA等专用硬件。某些复杂的任务,甚至需要设计专用的SoC

根据硬件性开发软件,就是说嵌入式软件设计应道充分考虑硬件特点,发挥硬件优势(take advantage of hardware),规避硬件缺陷。

比如根据对算力需求把单个总体任务划分为多个子任务,通用的控制放到CPUU或者MCU上做,而音频信号处理这种运算相关的任务则放到DSP或者FPGA上做。


2 跨平台开发

跨平台开发是嵌入式开发的另一特性,对用着我们通常见到的Cross-Platform Development XXX。比如跨平台编译工具链Cross-Platform Compile Toolchain,咱一般叫交叉编译工具链。

比如 GNU Arm Embedded Toolchain

所谓跨平台开发,是相对原生性开发(Native Development)而言的。它们是两种开发类型(Development Type)。

  • 原生性开发:开发平台即运行平台,如在Windows上写Win32程序,编译完成后就立即可运行
  • 跨平台开发:开发平台与运行平台不一致,这对嵌入式开发而言是最为普遍的情况

2.1 开发环境

跨平台开发环境必然包含两个子系统,主机系统(Host System)和目标机器系统(Target System)。粗略地画了一下它们的关系,如下图所示。


在这里插入图片描述

2.1.1 主机系统

主机系统对应我们开发软件时使用的个人计算机,其上包含开发工具、操作系统和主机硬件系统。

对于主机硬件,我们通常只关系它是哪种CPU,指令集是32位的还是64位的,其他的并不影响我们开发目标机器系统的软件,也就不关心啦。

关于这个问题,除了查看自己主机的配置信息,还可以翻翻英特尔和锐龙的产品页

  • 英特尔® 产品
  • ADM 产品

个人桌面主机的操作系统通常也就WindowsMacUnix/Linux三种,不同的操作系统有不同的开发工具。微软和苹果的主页上能找到前两者的产品页和文档,Linux可以参考下面这个链接

  • Linux.org

开发工具影响我们的开发效率。除了特定场景下必须使用文本编辑器加编译工具链的方式进行开发,选择集成开发环境(IDE)能极大方便我们的开发和调试。

2.1.2 目标机器系统

可能出乎你的意料,关于目标机器系统,我们关注的东西比主机系统更少,甚至可以说,我们只关心它的处理器是什么架构的,采用何种指令集,这决定了我们选择何种编译工具,以及在编写汇编代码时采用什么样的汇编指令。

2.1.3 连接

主机系统和目标机器系统通过一些方式连接起来,毕竟我们至少要把在主机系统上开发的软件下载/烧录到目标机器里面。这些连接方式包括串口(Serial Port)、局域网(Ethernet)以及JTAG。当然了,如果不需要调试功能的话,借助SD卡或者单独烧写FLASH也能实现下载。

值得一提的是,尽管三种连接方式都可以进行调试,但JTAG是最方便的,这不是说它的使用更加简单,而是说使用JTAG进行调试不需要在软件上进行改动。比如使用串口调试,则可能需要将调试信息通过串口打印输出到上位机,这相比直接在IDE上观测各个寄存器和变量的值而言复杂太多。

2.2 开发准备

这样看来,进行嵌入式开发,最好准备以下工具

2.2.1 主机上开发调试工具
  • 交叉编译器(Cross Compiler)
  • 链接器(Linker)
  • 代码调试工具(Source-Level Debugger)
2.2.2 连接工具
  • 下载器(Link Loader):用于通过串口网口用来把程序加载到目标机器上
  • 调试工具(Debug Tool):用于在目标机器上进行在线调试

这篇关于【感性认识】嵌入式开发有何不同的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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