基于平臺和中間件的嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計

周哲熙

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東廣州，510230）

1　嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計

現(xiàn)階段，嵌入式系統(tǒng)主要指以16/32位的RISC架構(gòu)的微處理器，微處理器是嵌入式系統(tǒng)重要的組成部分，在一定程度上直接影響著嵌入式系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性，所以是微處理器是其運行的關(guān)鍵之處。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)是由8位微控制器構(gòu)成的，其在運行中存在諸多問題，不僅浪費大量的人力與物力，工作效率低下，還無法保證整個系統(tǒng)運行的有效性。隨著32位嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)與應(yīng)用，在一定程度上改善傳統(tǒng)系統(tǒng)的弊端。目前，隨著人們對系統(tǒng)功能要求的多樣化以及復(fù)雜化，再加上新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷更新，使得嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方式面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。我們提出了基于基于平臺和中間件的嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計。

系統(tǒng)本身具有一定的復(fù)雜性，綜合性比較強，對設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用方式具有極高的要求，設(shè)計方式是影響嵌入式系統(tǒng)是否科學(xué)、合理的決定性因素，而且設(shè)計方法公司影響企業(yè)成本與經(jīng)濟效益的主要因素。為了滿足人們多樣化復(fù)雜化的需求，為了保證嵌入式系統(tǒng)運行的有效性與穩(wěn)定性，需要對設(shè)計方式進行突破創(chuàng)新，因此需要從硬件與軟件兩方面入手。嚴格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，并充分發(fā)揮硬件與軟件的優(yōu)勢，進而實現(xiàn)優(yōu)化協(xié)同設(shè)計。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期短、又是一項比較復(fù)雜的過程，充分考慮到各方面因素，將軟件與硬件平臺設(shè)計模式與中間件、構(gòu)件技術(shù)應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。對具體的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計而言，需要綜合分析功能與性能指標，根據(jù)客戶需求建立應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)范，從功能與結(jié)構(gòu)上進行全面優(yōu)化升級，充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的優(yōu)勢，在符合相關(guān)設(shè)計要求基礎(chǔ)之上，根據(jù)設(shè)計規(guī)范與約束條件對系統(tǒng)進行軟件與硬件劃分以及層次化設(shè)計，突破傳統(tǒng)設(shè)計模式與理念。并對設(shè)計結(jié)果進行性能與功能評價，必要時進行模擬試驗，以此保證嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的合理性與可靠性。進行基于MPU/MCL硬件平臺設(shè)計，并通過RTOS和中間件內(nèi)部儲存的信息數(shù)據(jù)，建立嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計平臺。最后利用通信與同步機制對整個嵌入式系統(tǒng)進行綜合模擬，也就是說在投入使用之前，進行相應(yīng)的審核與試驗，保證嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的有效性與可靠性，一旦發(fā)現(xiàn)任何問題及時修正，通過軟件與硬件綜合，最終形成原型樣機。

2　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺

現(xiàn)階段，嵌入式系統(tǒng)采用層次體系結(jié)構(gòu)，隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，由傳統(tǒng)的單一形式向總線結(jié)構(gòu)方向轉(zhuǎn)化，這也是社會發(fā)展與進步的具體表現(xiàn)。層次體系結(jié)構(gòu)就是將不同的功能模塊，設(shè)計成單獨軟件構(gòu)件，各個構(gòu)件都有特定的職責(zé)，并且軟件之間又緊密聯(lián)系到一起。其中包括中間件，通過這種方式將具有相互通信與翻譯功能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接到一起，也就是說將兩個單獨功能的軟件構(gòu)件連接到一起，在這種結(jié)構(gòu)體系中，可以對整個嵌入式系統(tǒng)運行進行實時跟蹤監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)任何問題需要停止機械運行，就可以軟件構(gòu)件進行更換、維修以及日常養(yǎng)護工作等。

3　嵌入式軟件中間件

嵌入式軟件中間件是嵌入式系統(tǒng)中最重要的組成部分，是嵌入式系統(tǒng)運行的核心與發(fā)展的基礎(chǔ)，在一定程度上直接影響著嵌入式系統(tǒng)運行的有效性與穩(wěn)定性。嵌入式軟件中間件指的是在嵌入式系統(tǒng)中，RTOS與應(yīng)用程序之間的一種傳遞信息的軟件，從根本上說嵌入式軟件中間件就是接受系統(tǒng)外部與內(nèi)部信息，并將這些信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)教囟ㄎ恢蒙稀Ｓ捎谇度胧较到y(tǒng)具有一定的復(fù)雜性與綜合性，因此，對嵌入式軟件中間件具有極高要求，專業(yè)化比較強，必須符合行業(yè)規(guī)范或者國家相關(guān)標準。

嵌入式軟件中間件是典型的應(yīng)用模式，但是目前對其理論研究與實踐研究還處于發(fā)展的初級階段，其應(yīng)用與相關(guān)規(guī)范還不夠成熟。從某種意義上將，在OSII內(nèi)核基礎(chǔ)上，采用嵌入式軟件中間件模式建立文件系統(tǒng)，是對相當設(shè)計方式的一種挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)采用NE2000兼容的RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片，同時需要創(chuàng)建完善的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序，實現(xiàn)底層網(wǎng)絡(luò)接口與硬件驅(qū)動函數(shù)。此外，需要將網(wǎng)絡(luò)上層協(xié)議與物理接口相隔離，并根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求，對嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部各個功能的數(shù)據(jù)信息進行實時跟蹤監(jiān)督，掌握與了解整個系統(tǒng)運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)任何問題或者異常，可以及時采取相應(yīng)措施處理。還可以提高風(fēng)險意識,采取相應(yīng)的防范措施，以保證嵌入式系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性。嵌入式系統(tǒng)的HTTP服務(wù)器，與80號端口相連接，對用戶的使用情況以及消費心理活動進行分析與或處理，提供可靠數(shù)據(jù)信息，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。

4　結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計面臨嚴峻挑戰(zhàn)，對設(shè)計方法與理念都提出更高要求。同時，也不表現(xiàn)出市場對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計極高的依賴性。不斷探索，突破創(chuàng)新，采用平臺與中間件技術(shù)的軟硬件協(xié)調(diào)設(shè)計方法應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，對各項資源進行合理配置，簡化復(fù)雜系統(tǒng)，不僅縮短開發(fā)時間，同時也提高了嵌入式系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。