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嵌入式开发的设计模式及发展趋势

作者:时间:2013-09-09来源:网络收藏

经过20多年的发展,单片机品种不断增多,功能不断增强,应用范围不断扩大,时间(Time to Market)要求越来越短。为了节省时间,微处理器在16位和32位应用场合得到使用,大量的微机程序可直接引用。

  在软件上,由汇编语言编程、高级语言C语言编程,转向在实时操作系统(Real Time Operating System,简称RTOS)之上编程。

  在硬件设计上,由使用分立元件和微机接口芯片转向更加集成化的——CPU+PLD+AD/DA。

  CPU即 MCU或MPU, PLD即可编程逻辑器件。模数混合的集成电路很难设计生产,现阶段AD/DA即模数和数模转换器等模拟电路还采用传统的设计方法。PLD芯片可以在系统编程ISP(In System Programming),硬件已经软化,随时可以进行修改。

  1999年全国大学生电子设计竞赛和许多产品的硬件设计已采用这种。为进一步缩短时间、加强管理,平台观念已逐步引入到产品的设计开发过程中。从随意性开发转向平台开发模式是应用软硬件设计开发的发展趋势。

  软件开发

  单片机生产厂家不断增多,单片机品种层出不穷。单片机广泛选择是当今产品开发的一个重要环节。每个单片机系列的指令系统不同,与指令系统对应的汇编助记符就不同。汇编语言的不兼容性使得在一种单片机上编制的程序,在另一种单片机上不能运行,单片机重新选型后程序必须重新编制。汇编语言的难记、难读及易搞混,每个汇编程序员深有同感。自己编制的程序过一段时间修改时,往往要重读很大部分,经过长时间回忆才能找到问题所在。修改别人留下的汇编源程序,若程序的注释说明不详细、程序的思路不清晰、子程序使用不够多的话,还不如自己重新编制。

  用C语言编程是单片机软件开发的必然趋势。C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。 C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、可移植性好,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。

  采用C语言也不必对单片机和硬件接口的结构有很深入的了解,编译器可以自动完成变量存储单元的分配,编程者专注于应用软件部分的设计即可,这样大大加快了软件的开发速度。采用C语言可以很容易地进行单片机的程序移植工作,有利于产品中单片机的重新选型。

  采用C语言,可针对单片机常用的接口芯片编制通用的驱动函数,针对常用的功能模块、算法等编制相应的函数。这些函数经过归纳整理可形成专家库函数,供广大的单片机爱好者使用、完善,这样可大大提高国内单片机软件设计水平。C语言可读性的特点,更容易使大家借鉴前人的开发经验,提高自己的软件设计水平。

  对于C语言生成代码的时空效率,一般来讲,程序代码长度增加20%,程序执行速度约减慢20%。这在片内程序存储器不断扩大、晶振频率不断提高的今天,已不是主要考虑的问题。

  况且,这是和优秀的汇编程序员编制代码的比较。当然,非常注重代码效率的场合可以是以C语言为主,汇编语言为辅。汇编语言掌握到只要可以读懂程序,在时间要求比较严格的模块中进行程序的优化即可。在可移植性方面,单片机C语言都符合ANSI C标准,差别主要是有关片内资源的不同配置及使用,这可以通过采用不同的头文件,经过少量的加工就可以实现。

  随着国内单片机开发工具研制水平的提高,现在的单片机仿真器普遍支持C语言程序调试,为单片机编程使用C语言提供了便利的条件。单片机的C语言相对微机的C语言要好学得多,它没有微机 C语言有关文件的使用,也不必掌握标准输入输出设备有关的格式要求。

linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)

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