嵌入式開發的設計模式及發展趨勢

經過20多年的發展，單片機品種不斷增多，功能不斷增強，應用范圍不斷擴大，開發時間（Time to Market）要求越來越短。為了節省時間，嵌入式微處理器在16位和32位應用場合得到使用，大量的微機程序可直接引用。

　　在軟件開發上，由匯編語言編程、高級語言C語言編程，轉向在實時操作系統（Real Time Operating System，簡稱RTOS）之上編程。

　　在硬件設計上，由使用分立元件和微機接口芯片轉向更加集成化的設計模式——CPU+PLD+AD/DA。

　　CPU即 MCU或MPU， PLD即可編程邏輯器件。模數混合的集成電路很難設計生產，現階段AD/DA即模數和數模轉換器等模擬電路還采用傳統的設計方法。PLD芯片可以在系統編程ISP（In System Programming），硬件已經軟化，隨時可以進行修改。

　　1999年全國大學生電子設計競賽和許多產品的硬件設計已采用這種設計模式。為進一步縮短開發時間、加強管理，平臺觀念已逐步引入到產品的設計開發過程中。從隨意性開發轉向平臺開發模式是嵌入式應用軟硬件設計開發的發展趨勢。

　　軟件開發

　　單片機生產廠家不斷增多，單片機品種層出不窮。單片機廣泛選擇是當今產品開發的一個重要環節。每個單片機系列的指令系統不同，與指令系統對應的匯編助記符就不同。匯編語言的不兼容性使得在一種單片機上編制的程序，在另一種單片機上不能運行，單片機重新選型后程序必須重新編制。匯編語言的難記、難讀及易搞混，每個匯編程序員深有同感。自己編制的程序過一段時間修改時，往往要重讀很大部分，經過長時間回憶才能找到問題所在。修改別人留下的匯編源程序，若程序的注釋說明不詳細、程序的思路不清晰、子程序使用不夠多的話，還不如自己重新編制。

　　用C語言編程是單片機軟件開發的必然趨勢。C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。 C語言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、可移植性好，而且可以直接實現對系統硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言，支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。

　　采用C語言也不必對單片機和硬件接口的結構有很深入的了解，編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，編程者專注于應用軟件部分的設計即可，這樣大大加快了軟件的開發速度。采用C語言可以很容易地進行單片機的程序移植工作，有利于產品中單片機的重新選型。

　　采用C語言，可針對單片機常用的接口芯片編制通用的驅動函數，針對常用的功能模塊、算法等編制相應的函數。這些函數經過歸納整理可形成專家庫函數，供廣大的單片機愛好者使用、完善，這樣可大大提高國內單片機軟件設計水平。C語言可讀性的特點，更容易使大家借鑒前人的開發經驗，提高自己的軟件設計水平。

　　對于C語言生成代碼的時空效率，一般來講，程序代碼長度增加20%，程序執行速度約減慢20%。這在片內程序存儲器不斷擴大、晶振頻率不斷提高的今天，已不是主要考慮的問題。

　　況且，這是和優秀的匯編程序員編制代碼的比較。當然，非常注重代碼效率的場合可以是以C語言為主，匯編語言為輔。匯編語言掌握到只要可以讀懂程序，在時間要求比較嚴格的模塊中進行程序的優化即可。在可移植性方面，單片機C語言都符合ANSI C標準，差別主要是有關片內資源的不同配置及使用，這可以通過采用不同的頭文件，經過少量的加工就可以實現。

　　隨著國內單片機開發工具研制水平的提高，現在的單片機仿真器普遍支持C語言程序調試，為單片機編程使用C語言提供了便利的條件。單片機的C語言相對微機的C語言要好學得多，它沒有微機 C語言有關文件的使用，也不必掌握標準輸入輸出設備有關的格式要求。