嵌入式軟件開發(fā)人員在創(chuàng)建他們的系統(tǒng)時需要監(jiān)控五個重要特征?，F(xiàn)代系統(tǒng)擁有豐富的資源，監(jiān)控這些特征有時看似價值不高或沒有必要，但目前為止在現(xiàn)場遇到的最大問題總是與這五個關(guān)鍵特征密切相關(guān)。
無論一個嵌入式系統(tǒng)多簡單或多復雜，有5個關(guān)鍵特征是需要開發(fā)人員特別留意的。有一些特征顯而易見，如RAM和ROM的使用情況；還有一些特征很容易被開發(fā)人員忽視，如系統(tǒng)時序和執(zhí)行順序，成為開發(fā)設(shè)計的隱患。
特征1—系統(tǒng)時序
如果向開發(fā)人員詢問系統(tǒng)中斷或其它系統(tǒng)函數(shù)的最小、最大和平均執(zhí)行時間，90%的反應是翻白眼。說到嵌入式系統(tǒng)的實時性能，許多開發(fā)人員只能在心里禱告獲得最好的結(jié)果。如今的微控制器已經(jīng)變得非常快速和強大，但它們只是一般的計算器件，其時序并不能被完全忽略。開發(fā)人員需要了解多個中斷同時發(fā)生或者用戶在同一時刻“按下”所有按鈕(這是我喜歡的一種測試方法，幾乎百分之百不能一次通過)時，系統(tǒng)將如何響應。
幸運的是，現(xiàn)代微控制器有多種工具幫助開發(fā)人員理解嵌入式系統(tǒng)的時序和響應。舉例來說，ARM微控制器有跟蹤功能，使開發(fā)人員可以定期采樣PC計數(shù)器，并重構(gòu)系統(tǒng)時序和執(zhí)行路徑。利用這些工具，開發(fā)人員能看到反映系統(tǒng)內(nèi)部工作的實際數(shù)據(jù)，而不再只是默默祈禱系統(tǒng)按自己想要的方式執(zhí)行代碼。
特征2—執(zhí)行順序
對開發(fā)人員來說，了解指令執(zhí)行順序與了解系統(tǒng)時序一樣重要。知道系統(tǒng)在何處分支或跳轉(zhuǎn)、各個函數(shù)或中斷何時并以何種順序執(zhí)行非常重要。如今的系統(tǒng)變得非常復雜，雖然我們自認為明白正在發(fā)生什么，但仍然需要提取跟蹤數(shù)據(jù)，明明白白看到代碼的執(zhí)行。結(jié)果顯示的內(nèi)容常常與我們所預期的完全不同。
我強烈推薦開發(fā)人員研究并熟悉這些微控制器跟蹤工具。這些現(xiàn)代工具可以提供幾年前完全無法想象的直觀洞察圖。我曾經(jīng)用這些工具提供的洞察功能找出了許多設(shè)計缺陷，因此在編寫代碼之前設(shè)置好了跟蹤與缺陷捕獲工具。
特征3—代碼大小
人們理所當然地認為每個開發(fā)人員都會監(jiān)視代碼大小，但我認為實際上他們沒有這樣做。若是問一個GPIO或SPI驅(qū)動程序在他們的系統(tǒng)中占多少空間，大多數(shù)開發(fā)人員甚至都不知道去哪兒找答案！他們唯一知道的是自己編寫的應用程序有GPIO和SPI，最終的應用程序使用了(比如)約47kB的閃存空間。眾所周知，我們通常都不會跟蹤系統(tǒng)中的代碼細節(jié)。
現(xiàn)在在我們的保護系統(tǒng)中，代碼大小會根據(jù)所用的編譯器甚至優(yōu)化等級和標志而有很大的變化。另外，多數(shù)情況下，監(jiān)視代碼大小已經(jīng)變得不那么重要了，這是因為閃存相當便宜，供應商已經(jīng)能夠做到根據(jù)代碼大小便利地在同一微控制器系列的不同器件之間切換。但為了便于未來的項目規(guī)劃和器件選擇，跟蹤驅(qū)動程序等項目的細節(jié)仍然特別有用。
特征4—RAM的使用
與代碼存儲器不同，RAM正成為嵌入式軟件開發(fā)的關(guān)鍵因素。提供超過100kB的閃存空間同時卻只提供16kB的RAM，對于微控制器已經(jīng)很常見。這意味著RAM空間仍然非常珍貴。如果再考慮實時操作系統(tǒng)(RTOS)，情況會變得更糟。在基于RTOS的系統(tǒng)中，開發(fā)人員通常將大量的RAM分配給線程堆?？臻g，因為很難準確估計合適的大小。因此開發(fā)人員在編寫并實現(xiàn)他們的軟件時，需要監(jiān)控RAM空間都作了何用。
特征5—能耗
對于電池供電的設(shè)備，能耗無疑是系統(tǒng)設(shè)計的一個關(guān)鍵要求。而對于接入電網(wǎng)的系統(tǒng)，因為能耗不是關(guān)鍵要求，因此常被忽略。鑒于能量成本不斷上升、自然資源逐漸減少，開發(fā)人員仍應繼續(xù)監(jiān)控設(shè)計的功耗需求，以便了解它們的能耗情況并最大程度地降低能耗。借助這種監(jiān)視，由電池供電的設(shè)備顯然會通過替換電池或給電池充電而獲得更長的工作時間。那些直接連接到電網(wǎng)的設(shè)備也能節(jié)省電力成本而使消費者和最終用戶受益。的確，每一臺單獨的設(shè)備所節(jié)約的能源可能微乎其微，但如果數(shù)百萬臺設(shè)備合在一起，我們就知道有多少能量不會被浪費了。
總結(jié)
本文討論了嵌入式軟件開發(fā)人員在創(chuàng)建他們的系統(tǒng)時需要監(jiān)控的五個重要特征?，F(xiàn)代系統(tǒng)擁有豐富的資源，監(jiān)控這些特征有時看似價值不高或沒有必要，但目前為止我在現(xiàn)場遇到的最大問題總是與這五個關(guān)鍵特征密切相關(guān)。0次