嵌入式系统结构与协同性探讨

嵌入式技术被广泛应用于信息家器、消费电子、交换机以及机器人等产品中，与通用计算机技术不同，嵌入式系统中计算机被置于应用环境内部特征不明显。系统对性能、体积、以及时间等有较高的要求。复杂的嵌入式系统面向特定应用环境，必须支持硬、软件裁减，适应系统对功能、成本以及功耗等要求。

　　0.1 嵌入式系统与协同性

　　从信息传递的电特性过程分析，嵌入式系统特征表现为，计算机技术与电子技术紧密结合，难以分清特定的物理外观和功能，处理器与外设、存储器等之间的信息交换主要以电平信号的形式在IC 间直接进行。

　　从嵌入深度ED来看，信息交换在IC 间越直接、越多，嵌入深度就越大。

　　在设计实验系统模型(图1)时，充分考虑到软硬协同性，使其成为一个实验与研究完备平台。软硬件协同性问题涉及到协同性划分技术和协同性设计技术。协同性核心问题之一将涉及启动加载软件Bootloader、系统板级支持包BSP 以及嵌入式OS 之间融合和移植。协同性设计技术与系统功能、性能以及开发人员等因素相关，其核心内容为软硬件的协同描述、验证和综合提供一种集成环境。

　　图 1. 嵌入式系统结构模型

　　0.2 没有操作系统OS 的嵌入式系统

　　0.2.1 系统特点

　　由于系统的性质、任务、成本等原因，没有操作系统支持的嵌入式系统将继续大量存在。这样的系统使用专用开发工具(如：仿真在线调试器ICE 等)。通过串口或并口在PC机上联机调试程序，具有源代码调试功能。

　　0.2.2 局限性分析

　　没有OS 的系统按照“指令顺序执行+中断”的模式运行。在作者参与的早期程控交换机系统设计中，需要对不同端口量级(从10 到1000 等)的分机进行实时处理。通过建立交换系统核心硬件层(存储体、第一层I/O 等)以及用户口地址等程序;然后建立定时和非定时事件、过程以及任务中断链和任务表，应用中断对任务以及过程调度。设计人员要完成相当于部分操作系统功能的编写，导致软件结构复杂、工作量大尤其是重复劳动。

0.3 具有OS 的嵌入式系统

　　图1 的2 嵌入式系统就是具有嵌入式OS 的一种结构模型。引入嵌入式OS 可以面对多种嵌入式处理器环境(如：MPU、DSP、SOC 等)提供类同的API 接口，使基于OS 上的程序具有较好的移植性。从协同划