嵌入式软件开发流程566841551Word文档下载推荐.docx
《嵌入式软件开发流程566841551Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式软件开发流程566841551Word文档下载推荐.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。
图4.16是嵌入式开发的不同阶段的常用软件。
图1.2嵌入式开发不同阶段的常用软件
嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。
1（交叉编译
嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。
所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。
在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。
因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。
要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。
嵌入式系统交叉编译环境如图4.17所示。
图4.17交叉编译环境
小知识与交叉编译相对应，平时常用的编译称为本地编译。
这里一般将进行交叉编译的主机称为宿主机，也就是普通的通用PC，而将程序实际的运行环境称为目标机，也就是嵌入式系统环境。
由于一般通用计算机拥有非常丰富的系统资源、使用方便的集成开发环境和调试工具等，而嵌入式系统的系统资源非常紧缺，无法在其上运行相关的编译工具，因此，嵌入式系统的开发需要借助宿主机（通用计算机）来编译出目标机的可执行代码。
由于编译的过程包括编译、链接等几个阶段，因此，嵌入式的交叉编译也包括交叉编译、交叉链接等过程，通常ARM的交叉编译器为arm-elf-gcc、arm-linux-gcc等，交叉链接器为arm-elf-ld、arm-linux-ld等，交叉编译过程如图4.18所示。
图4.18嵌入式交叉编译过程
2（交叉调试
嵌入式软件经过编译和链接后即进入调试阶段，调试是软件开发过程中必不可少的一个环节，嵌入式软件开发过程中的交叉调试与通用软件开发过程中的调试方式有很大的差别。
在常见软件开发中，调试器与被调试的程序往往运行在同一台计算机上，调试器是一个单独运行着的进程，它通过操作系统提供的调试接口来控制被调试的进程。
而在嵌入式软件开发中，调试时采用的是在宿主机和目标机之间进行的交叉调试，调试器仍然运行在宿主机的通用操作系统之上，但被调试的进程却是运行在基于特定硬件平台的嵌入式操作系统中，调试器和被调试进程通过串口或者网络进行通信，调试器可以控制、访问被调试进程，读取被调试进程的当前状态，并能够改变被调试进程的运行状态。
嵌入式系统的交叉调试有多种方法，主要可分为软件方式和硬件方式两种。
它们一般都具有如下一些典型特点。
调试器和被调试进程运行在不同的机器上，调试器运行在PC机（宿主机），而被调试的进程
则运行在各种专业调试板上（目标板）。
调试器通过某种通信方式（串口、并口、网络、JTAG等）控制被调试进程。
在目标机上一般会具备某种形式的调试代理，它负责与调试器共同配合完成对目标机上运行
着的进程的调试。
这种调试代理可能是某些支持调试功能的硬件设备，也可能是某些专门的调试
软件（如gdbserver）。
目标机可能是某种形式的系统仿真器，通过在宿主机上运行目标机的仿真软件，整个调试过
程可以在一台计算机上运行。
此时物理上虽然只有一台计算机，但逻辑上仍然存在着宿主机和目
标机的区别。
下面分别就软件调试桩方式和硬件片上调试两种方式进行详细介绍。
（1）软件调试
软件调试主要是通过插入调试桩的方式来进行的。
调试桩方式进行调试是通过目标操作系统和调试器内分别加入某些功能模块，二者互通信息来进行调试。
该方式的典型调试器有gdb调试器。
gdb的交叉调试器分为GdbServer和GdbClient，其中的GdbServer就作为调试桩在安装在目标板上，GdbClient就是驻于本地的gdb调试器。
它们的调试原理图如图4.19所示。
图4.19gdb远程调试原理图
gdb调试的工作流程。
首先，建立调试器（本地gdb）与目标操作系统的通信连接，可通过串口、网
卡、并口等多种方式。
然后，在目标机上开启GdbServer进程，并监听对应端口。
在宿主机上运行调试器gdb，这时，gdb就会自动寻找远端的通信进程，也就
是GdbServer的所在进程。
在宿主机上的gdb通过GdbServer请求对目标机上的程序发出控制命令。
这时，
GdbServer将请求转化为程序的地址空间或目标平台的某些寄存器的访问，这对
于没有虚拟存储器的简单的嵌入式操作系统而言，是十分容易的。
GdbServer把目标操作系统的所有异常处理转向通信模块，并告知宿主机上
gdb当前有异常。
宿主机上的gdb向用户显示被调试程序产生了哪一类异常。
这样就完成了调试的整个过程。
这个方案的实质是用软件接管目标机的全部异常处理及部分中断处理，并在其中插入调试端口通信模块，与主机的调试器进行交互。
但是它只能在目标机系统初始化完毕、调试通信端口初始化完成后才能起作用，因此，一般只能用于调试运行于目标操作系统之上的应用程序，而不宜用来调试目标操作系统的内核代码及启动代码。
而且，它必须改变目标操作系统，因此，也就多了一个不用于正式发布的调试版。
（2）硬件调试。
相对于软件调试而言，使用硬件调试器可以获得更强大的调试功能和更优秀的调试性
能。
硬件调试器的基本原理是通过仿真硬件的执行过程，让开发者在调试时可以随时了解到系统的当前执行情况。
目前嵌入式系统开发中最常用到的硬件调试器是ROMMonitor、ROMEmulator、In-CircuitEmulator和In-CircuitDebugger。
采用ROMMonitor方式进行交叉调试需要在宿主机上运行调试器，在目标机上运行ROM监视器（ROMMonitor）和被调试程序，宿主机通过调试器与目标机上的ROM监视器遵循远程调试协议建立通信连接。
ROM监视器可以是一段运行在目标机ROM上的可执行程序，也可以是一个专门的硬件调试设备，它负责监控目标机上被调试程序的运行情况，能够与宿主机端的调试器一同完成对应用程序的调试。
在使用这种调试方式时，被调试程序首先通过ROM监视器下载到目标机，然后在ROM监视器的监控下完成调试。
优点:
ROM监视器功能强大，能够完成设置断点、单步执行、查看寄存器、修改内存空间等各项调试功能。
确定:
同软件调试一样，使用ROM监视器目标机和宿主机必须建立通信连接。
其原理图如图4.20所示。
图4.20ROMMonitor调试方式
采用ROMEmulator方式进行交叉调试时需要使用ROM仿真器，并且它通常被插入到目标机上的ROM插槽中，专门用于仿真目标机上的ROM芯片。
在使用这种调试方式时，被调试程序首先下载到ROM仿真器中，因此等效于下载到目标机的ROM芯片上，然后在ROM仿真器中完成对目标程序的调试。
避免了每次修改程序后都必须重新烧写到目标机的ROM中。
缺点:
ROM仿真器本身比较昂贵，功能相对来讲又比较单一，只适应于某些特定场合。
其原理如图4.21所示。
图4.21ROMEmulator调试方式
采用In-CircuitEmulator（ICE）方式进行交叉调试时需要使用在线仿真器，它是目前最为有效的嵌入式系统的调试手段。
它是仿照目标机上的CPU而专门设计的硬件，可以完全仿真处理器芯片的行为。
仿真器与目标板可以通过仿真头连接，与宿主机可以通过串口、并口、网线或USB口等连接方式。
由于仿真器自成体系，所以调试时既可以连接目标板，也
可以不连接目标板。
在线仿真器提供了非常丰富的调试功能。
在使用在线仿真器进行调试的过程中，可以按顺序单步执行，也可以倒退执行，还可以实时查看所有需要的数据，从而给调试过程带来了很多的便利。
嵌入式系统应用的一个显著特点是与现实世界中的硬件直接相关，并存在各种异变和事先未知的变化，从而给微处理器的指令执行带来各种不确定因素，这种不确定性在目前情况下只有通过在线仿真器才有可能发现。
功能强大，软硬件都可做到完全实时在线调试。
价格昂贵。
其原理如图4.22所示。
图4.22ICE调试方式
采用In-CircuitDebugger（ICD）方式进行交叉调试时需要使用在线调试器。
由于ICE的价格非常昂贵，并且每种CPU都需要一种与之对应的ICE，使得开发成本非常高。
一个比较好的解决办法是让CPU直接在其内部实现调试功能，并通过在开发板上引出的调试端口发送调试命令和接收调试信息，完成调试过程。
如使用非常广泛的ARM处理器的JTAG端口技术就是由此而诞生的。
JTAG是1985年指定的检测PCB和IC芯片的一个标准。
1990年被修改成为IEEE的一个标准，即IEEE1149.1。
JTAG标准所采用的主要技术为边界扫描技术，它的基本思想就是在靠近芯片的输入输出管脚上增加一个移位寄存器单元。
因为这些移位寄存器单元都分布在芯片的边界上（周围），所以被称为边界扫描寄存器（Boundary-ScanRegisterCell）。
当芯片处于调试状态时候，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入输出隔离开来。
通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。
对于芯片的输入管脚，可通过与之相连的边界扫描寄存器单元把信号（数据）加载到该管脚中去;
对于芯片的输出管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元“捕获”（CAPTURE）该管脚的输出信号。
这样，边界扫描寄存器提供了一个便捷的方式用于观测和控制所需要调试的芯片。
现在较为高档的微处理器都带有JTAG接口，包括ARM7、ARM9、StrongARM、DSP等，通过JTAG接口可以方便地对目标系统进行测试，同时，还可以实现Flash编程，这是非常受欢迎的。
连接简单，成本低。
特性受制于芯片厂商。
其原理如图4.23所示。
图4.23JTAG调试方式
开发流程框图:
阶段流程图文档
可行性分析报告项目建议书项目市场信息反馈项目任务书可行性分析
立项任命项目经理
成立项目团队小组签发项目任务书阶段
需求分析报告需求分析评审各部需求分析需求分析评审报告项目产品定义产品技术规范产品定义系统分析
总体项目开发计划风险控制计划
确定里程碑编制项目计划书规划质量控制计划
编制质量控制计划风险控制计划系统分析文档
产品技术总体设计方案系统分析评审（包括工艺）
系统分析评审报告软件设计过程文档
软件硬件结构设计及工艺硬件设计过程文档设计设计制作流程图设计结构设计过程文档设计
流程流程流程工艺设计过程文档软件V1.0阶段
工艺说明PCBT1PCBV1.0软件V1.0T1设计文档V1.0T1
工艺说明分单元测试报告评审，过程文件归档
装机报告
装机准备少量装机设例试分析报告
整机测试评估报告计T1软件FTA版本例试报告及分析整机测试及评估装机报告
硬件FTA版本验
FTA准备修模软硬件及工艺调整
版本升级
T2设计文档证试产报告
小批量试产试产准备FTA例试分析报告阶T2整机测试评估报告
CTA材料软硬件及软件CTA版本例试、整机测试及评估段FTA下单工艺调整硬件CTA版本
修模
T3设计文档试产报告CTA准备第二次试产试产准备
例试分析报告T3整机测试评估报告软硬件结例试、整机测试评估CTA构及工艺CTA调整
版本升级量产版本确定
全套DVT报告量产封样手工下单生产工艺准备工艺文件准备
全套文件归档
阶段
量产量产转移
转移
附录:
1、结构设计及制作流程图
2、软件设计流程图
3、硬件设计流程图
附录1.结构设计及制作流程图:
阶段流程图表单
3D模型评估报告结构3D模型修改3D模型可行性评估结构设计进度表可行
制定结构设计进度计划表评估
结构设计进度表结构
详细结构设计
详细结构设计进展汇报设计
结构设计内部评审结构设计修改结构设计内部评审记录
workingsample配色表workingsample验收报告制作workingsample结构BOM结构结构设计外部评审记录workingsample验证模具制作检讨记录表设计模具制作申请表模具制作检讨结构设计外部评审模具备品清单验证模具制作注意事项表
工装夹具制作清单评审物料进度按排需求表结构设计修改
配色方案表模具制作进度表
签订商务合同相关资料准备
开模
参考文件:
《工业设计流程》，《ID设计流程》
附录2.软件设计流程图:
软件需求规格书软件需求分析（包括技术风险评估）软件开发计划软件
软件开发风险控制计划软件测试计划需求软件开发计划和配置管理计划
进度计划表分析
软件测试计划
软件详细设计说明书软件详细软件设计软件接口设计说明书
软件设计内部评审记录详细内部设计评审
设计
单元源代码编码调试单元调试报告
单元测试用例单元测试分析报告单元测试编写测试用例
软件集成后的软件及源代码软件集成调试报告软件集成/调试实现软件操作手册系统测试软件测试系统测试用软件文档发布系统测试版本软件系统测试软件系统测试分析报告
发布版本
软件修订
评审后发布并归档
附录3.硬件设计流程图:
硬件需求分析报告硬件需求分析（包括技术风险评估）硬件开发计划硬件
硬件测试计划需求硬件开发计划和配置管理计划
进度计划表评估
硬件测试计划
硬件详细设计说明书硬件详细硬件设计硬件电路原理图
硬件BOM详细硬件设计内部评审记录内部设计评审
PCB数据LCD认PCB毛坯图设计关键器器件规格书证流程件采购
硬件子系统软件PCB布板流程装配图
硬件单元测试分析报告硬件电装总结报告软件投板前审查
硬件系统测试版本实现硬件系统测试分析报告
打样、试产硬件调试硬件评审验证报告测试发布版本
PCB贴片硬件内部评审
整机测试硬件修改
1、PCB布板流程图
2、LCD认证流程图
PCB布板流程图:
阶段硬件结构其他各部表单
布板
硬件电路原理结构尺寸要求项目需求/产
图品定义需求
PCB布板设计
PCBGERBERPCB
确认投板前审查
PCB投板PCB
投板
LCD认证流程图:
SPEC样品需求尺寸样品
LCD供应商数据收集和选择
提供
供应商提供样品
电性能SPEC尺寸确认软件确认
各部提出修改要求各部与供应商沟通
确认SPEC供应商供样
各部确认,
装机验证
装机
是否通过,否
是封样
升级会员 