抽象級嵌入式系統設計模型描述

張朝鑫

(云南省昭通市昭通學院信息科學與技術學院,云南昭通 657000)

抽象級嵌入式系統設計模型描述

張朝鑫

(云南省昭通市昭通學院信息科學與技術學院,云南昭通 657000)

嵌入式系統的發展經歷了近40年的歷史,為很多通信裝置以及工業機器的發展提供了技術支持。隨著軟件規模不斷上升,對嵌入式系統要求也不斷的提高。就目前來看,很多公司對嵌入式系統的發展前景非常看好,所以很多公司對嵌入式系統的研究達到了更高的層次,嵌入式系統的設計也出現了新的模式。所以本文就嵌入式系統的發展為主體深入探討了嵌入式系統設計的新型方法。

抽象級 嵌入式系統 設計模型

在嵌入式系統的設計工作中,設計者更多的將精力放在嵌入式系統體系結構上,使系統變得更靈活。本文主要通過利用抽象的ADL體系結構描述語言對嵌入式系統進行實驗和系統的設計,并經過反復過程達到設計要求。總的來說,對抽象級嵌入式系統設計方法的探討是為了提高嵌入式系統的設計效率,并從一定程度上加快嵌入式系統的發展和嵌入式系統在不同硬件中的應用。

1 嵌入式系統設計介紹

嵌入式系統問世已經有一段時間了,其協議也逐漸變得更加穩定和通用。就目前來看,市場上基于嵌入式系統的產品在逐漸增多,再加上隨著幾個大型企業的推進和改革讓很多芯片和模塊的發展逐漸走向穩定的道路。所以嵌入式系統的開發環境主要是依托于執行特定任務的系統芯片之中。由于嵌入式系統在開發中具有相當的難度,所以ADL體系結構和設計語言多應用于抽象級嵌入式系統的開發,所以筆者就嵌入式系統的開發做出具體介紹。

(1)基于ADL體系結構設計的語言和設計方法。ADL體系結構應用在很多軟件系統的開發之中,從目前的情況來看,我國對硬件體系結構的研究主要停留在非形式化的基礎之上。很大程度上依賴于硬件設計的傳統經驗。在目前的硬件開發中,很難描述不同組成部件之間的組合關系,導致開發人員對硬件的實際結構難以理解或難以形式化分析。而從經濟角度出發,基于結構的硬件研發手段又是目前主要的應用手段,所以在實現實際結構之前應該進行虛擬化的模擬。這也就是抽象級嵌入式系統開發的核心理念。JET技術就是為了支持這一抽象級開發而被使用的技術,擁有更強大和靈活的工具,能快速的轉變JAVA和VHDL和其他語言的代碼。JET技術實現的主要思路表示如下:

Sample.xml + xxx.jet = 生成文件(.java .vhd)

其中,sample.xml為參數文件,主要提供輸入數據。xxx.jet為具體的模板文件。主要利用不同的代碼生成功能不同的jet文件。

(2)基于上述實驗的具體證明。筆者為了說明此方法的具體特點,就設計了模型CPU,控制器采用微程序的方法,只能完成基本的算術和邏輯。模型CPU的指令系統分類比較詳細,在實際應用中可以根據不同的需要對指令系統進行擴充。再加上控制器采用微程序的方式,指令系統的更改將變得更加容易。具體的指令系統如表1所示。

根據表1所述指令系統,可以通過開關輸入檢驗指令的執行和具體結構系統的正確性。最終確定,模型CPU的運轉共分為取指令周期、指令執行周期等。

2 抽象級嵌入式系統設計模型描述

抽象級嵌入式系統由于其技術特點決定,是最適合工業以及工程遠程操控。這是因為工業生產設備的遠程操控比較簡單,傳輸數據較少,而且對系統的通信技術性價比的要求較高。所以嵌入式系統正是工業設備遠程操控的最佳選擇。比如水利工程遠程操控,可以基于嵌入式系統技術結合PLC技術實現水利工程的遠程操控。而對于嵌入式系統的市場化應用則是應該對嵌入式系統的產品加大開發力度。從硬件和軟件兩部分出發,雙管齊下,提升嵌入式系統的市場占有率以及市場產品的使用率。對于硬件來說,應該加強對芯片以及電路板的研究,將其低功耗與高性能的特點發揮出更大的作用。而軟件部分則主要是對傳輸協議的進一步改善,讓嵌入式系統更加普及。

在抽象級嵌入式系統具體設計時,由于其CPU的結構與傳統設計有相同和相似的地方,而且CPU還具有不少固定的結構。所以利用抽象級嵌入式系統設計方法設計的CPU可以明顯的提升設計效率。在設計時,首先要基于XML的ADL語言本身對模型CPU進行屬性和參數的設計。然后利用不同的技術實現代碼的映射,從而調整上層系統的具體設計方案。

在設計完成后,如果需要對地層設計進行修改,則只需要修改頂層的有關參數即可。利用XML代碼的靈活,保證了模板文件對應的設計比較正確,也能保證整個設計的正確性和可靠性。總的來說,對抽象級嵌入式系統的設計方法主要是為了避免傳統嵌入式系統的設計方法中存在大規模系統設計適應度不足的問題。可以說抽象級嵌入式系統的設計改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設計提升到一個高級抽象級別。這種方法主要應用基于XML的ADL語言進行操作,并利用嚴格設計的目標文件和JET技術自動生成所需要的底層代碼,不僅提高了設計的效率,還提高了設計的整體可靠性。所以,對抽象級嵌入式系統的研究是具有很高的理論價值與經濟價值的。

表1

3 結語

在嵌入式系統的設計工作中,設計者更多的將精力放在嵌入式系統體系結構上,使系統變得更靈活。本文主要通過利用抽象的ADL體系結構描述語言對嵌入式系統進行實驗和系統的設計,筆者認為,抽象級嵌入式系統的設計改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設計提升到一個高級抽象級別,總的來說,抽象級嵌入式系統的研究價值是很高的,而且通過不同的模式表現出來。

[1]高曉清.基于ADL的抽象級嵌入式系統設計方法研究[J].計算機工程與設計,2010,31(14):3229-3232.

[2]范貴生,虞慧群,陳麗瓊等.分布式嵌入式系統的自適應能耗管理和分析[J].軟件學報,2014,25(2):419-438.