嵌入式開(kāi)發(fā)需要的不僅僅是處理器

　　摘要：嵌入式系統(tǒng)工程師們?cè)诨ù罅繒r(shí)間試圖找到最適合應(yīng)用的完美器件。然而令他們失望的是，現(xiàn)有器件總是缺少其他器件所具備的一項(xiàng)或多項(xiàng)重要功能，因而在設(shè)計(jì)時(shí)總是要權(quán)衡利弊而無(wú)法實(shí)現(xiàn)完美。絕大多數(shù)情況下，完美器件只是一個(gè)夢(mèng)想。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式開(kāi)發(fā);處理器;MCU;編譯器

　　對(duì)于處理器和單片機(jī)，選擇標(biāo)準(zhǔn)變得更加抽象和復(fù)雜。由于單片機(jī)可編程，正常的電氣參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)必須要考慮器件執(zhí)行某項(xiàng)具體任務(wù)時(shí)的速度和效率。從表面上看，單片機(jī)性能取決于處理器內(nèi)核，但事實(shí)上并非完全如此。處理器性能的確與處理器內(nèi)核息息相關(guān)，但同時(shí)它還取決于其他因素，包括集成度、支持處理器內(nèi)核的外設(shè)、采用的開(kāi)發(fā)工具、要執(zhí)行的任務(wù)、工程師發(fā)揮特定單片機(jī)性能的技巧以及系統(tǒng)成本，等等。圖 1 中的幾個(gè)示例顯示了在不改變處理器內(nèi)核的前提下，采用編譯器技術(shù)所帶來(lái)的不同效果。

　　因此對(duì)于單片機(jī)而言，工程師心目中理想的器件不僅需要具有正確的電氣特性和集成外設(shè)，還要有一個(gè)處理器能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行應(yīng)用程序中最復(fù)雜的計(jì)算。工程師熟悉的單一最佳開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)必須能支持這個(gè)器件，這樣工程師既能夠更快地熟悉器件，又能夠更快地學(xué)習(xí)如何充分利用開(kāi)發(fā)工具。最后，這個(gè)器件應(yīng)該符合工程師負(fù)責(zé)的所有應(yīng)用的成本目標(biāo)。遺憾的是，這種理想的器件是不切實(shí)際的。

　　持續(xù)變化的需求

　　一個(gè)典型項(xiàng)目會(huì)因多種因素變得復(fù)雜化，比如開(kāi)發(fā)進(jìn)度表、可用資源以及開(kāi)發(fā)前項(xiàng)目的確定程度等。所有工程師都熟知“需求漂移”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，也非常明白營(yíng)銷部門其實(shí)并不清楚需求變化對(duì)剩余的設(shè)計(jì)工作會(huì)產(chǎn)生什么影響。

　　需要進(jìn)行大量的工作來(lái)避免在項(xiàng)目開(kāi)始后出現(xiàn)過(guò)多變化。問(wèn)題通常都會(huì)歸咎于缺乏預(yù)見(jiàn)和規(guī)劃，因此會(huì)花更多時(shí)間制定更完善、更詳細(xì)的規(guī)范，來(lái)描述硬件和軟件需求。這就產(chǎn)生了全面的項(xiàng)目計(jì)劃，需要在項(xiàng)目進(jìn)展過(guò)程中進(jìn)行跟蹤。

　　計(jì)劃和追蹤對(duì)于項(xiàng)目的按時(shí)完成極為重要，但是在這個(gè)不斷變化的世界里，不太可能預(yù)測(cè)到所有實(shí)際可能出現(xiàn)的變化：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以更低的價(jià)格推出功能優(yōu)異的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品;上年度產(chǎn)品遇到生產(chǎn)問(wèn)題需要立即處理，從當(dāng)前項(xiàng)目中撤走工程資源;經(jīng)濟(jì)危機(jī)席卷全球，優(yōu)先級(jí)已經(jīng)從“若有更好”的功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀緝?yōu)先。諸如此類的例子數(shù)不勝數(shù)，惟一不變的事實(shí)是需求在不斷變化。

　　適應(yīng)變化

　　與其減少變化，不如來(lái)適應(yīng)不斷發(fā)生的變化。這樣就形成了開(kāi)發(fā)平臺(tái)向能支持更加靈活的可編程器件轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。硬件變化必須更新印刷電路板(PCB)或更換元器件，與之相反，軟件變化一般能夠更快、更容易地實(shí)現(xiàn)。而且，軟件在產(chǎn)品發(fā)布后還能進(jìn)行功能升級(jí)或修正，并能通過(guò)事后對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行定制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。

　　但是，要獲得靈活性就必然要付出代價(jià)?？删幊探鉀Q方案通常比等效的功能固定硬件解決方案更加昂貴。為了更快地上市、解決生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，通常值得付出額外的物料清單(BOM)成本。然而，與日俱增的開(kāi)發(fā)環(huán)境復(fù)雜性常常被忽視了，或者至少是被低估了。例如，TechInsights* 最近一項(xiàng)研究表明，當(dāng)前開(kāi)發(fā)趨勢(shì)不僅要在單個(gè)設(shè)計(jì)中采用多個(gè)處理器，而且要在同一設(shè)計(jì)中采用多個(gè)不同的處理器。

　　這加重了嵌入式系統(tǒng)工程師的負(fù)擔(dān)，他們必須熟悉可編程器件的開(kāi)發(fā)流程，還要精通多種單片機(jī)和處理器及其相關(guān)開(kāi)發(fā)環(huán)境。