張朝鑫

(云南省昭通市昭通學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,云南昭通 657000)

抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型描述

張朝鑫

(云南省昭通市昭通學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,云南昭通 657000)

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了近40年的歷史,為很多通信裝置以及工業(yè)機(jī)器的發(fā)展提供了技術(shù)支持。隨著軟件規(guī)模不斷上升,對(duì)嵌入式系統(tǒng)要求也不斷的提高。就目前來(lái)看,很多公司對(duì)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景非常看好,所以很多公司對(duì)嵌入式系統(tǒng)的研究達(dá)到了更高的層次,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也出現(xiàn)了新的模式。所以本文就嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為主體深入探討了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新型方法。

抽象級(jí) 嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計(jì)模型

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中,設(shè)計(jì)者更多的將精力放在嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上,使系統(tǒng)變得更靈活。本文主要通過(guò)利用抽象的ADL體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并經(jīng)過(guò)反復(fù)過(guò)程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。總的來(lái)說(shuō),對(duì)抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探討是為了提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率,并從一定程度上加快嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和嵌入式系統(tǒng)在不同硬件中的應(yīng)用。

1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

嵌入式系統(tǒng)問(wèn)世已經(jīng)有一段時(shí)間了,其協(xié)議也逐漸變得更加穩(wěn)定和通用。就目前來(lái)看,市場(chǎng)上基于嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品在逐漸增多,再加上隨著幾個(gè)大型企業(yè)的推進(jìn)和改革讓很多芯片和模塊的發(fā)展逐漸走向穩(wěn)定的道路。所以嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境主要是依托于執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)芯片之中。由于嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)中具有相當(dāng)?shù)碾y度,所以ADL體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)語(yǔ)言多應(yīng)用于抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā),所以筆者就嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)做出具體介紹。

(1)基于ADL體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的語(yǔ)言和設(shè)計(jì)方法。ADL體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用在很多軟件系統(tǒng)的開發(fā)之中,從目前的情況來(lái)看,我國(guó)對(duì)硬件體系結(jié)構(gòu)的研究主要停留在非形式化的基礎(chǔ)之上。很大程度上依賴于硬件設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)。在目前的硬件開發(fā)中,很難描述不同組成部件之間的組合關(guān)系,導(dǎo)致開發(fā)人員對(duì)硬件的實(shí)際結(jié)構(gòu)難以理解或難以形式化分析。而從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),基于結(jié)構(gòu)的硬件研發(fā)手段又是目前主要的應(yīng)用手段,所以在實(shí)現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)之前應(yīng)該進(jìn)行虛擬化的模擬。這也就是抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心理念。JET技術(shù)就是為了支持這一抽象級(jí)開發(fā)而被使用的技術(shù),擁有更強(qiáng)大和靈活的工具,能快速的轉(zhuǎn)變JAVA和VHDL和其他語(yǔ)言的代碼。JET技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要思路表示如下:

Sample.xml + xxx.jet = 生成文件(.java .vhd)

其中,sample.xml為參數(shù)文件,主要提供輸入數(shù)據(jù)。xxx.jet為具體的模板文件。主要利用不同的代碼生成功能不同的jet文件。

(2)基于上述實(shí)驗(yàn)的具體證明。筆者為了說(shuō)明此方法的具體特點(diǎn),就設(shè)計(jì)了模型CPU,控制器采用微程序的方法,只能完成基本的算術(shù)和邏輯。模型CPU的指令系統(tǒng)分類比較詳細(xì),在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)不同的需要對(duì)指令系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充。再加上控制器采用微程序的方式,指令系統(tǒng)的更改將變得更加容易。具體的指令系統(tǒng)如表1所示。

根據(jù)表1所述指令系統(tǒng),可以通過(guò)開關(guān)輸入檢驗(yàn)指令的執(zhí)行和具體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的正確性。最終確定,模型CPU的運(yùn)轉(zhuǎn)共分為取指令周期、指令執(zhí)行周期等。

2 抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型描述

抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)由于其技術(shù)特點(diǎn)決定,是最適合工業(yè)以及工程遠(yuǎn)程操控。這是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控比較簡(jiǎn)單,傳輸數(shù)據(jù)較少,而且對(duì)系統(tǒng)的通信技術(shù)性價(jià)比的要求較高。所以嵌入式系統(tǒng)正是工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程操控的最佳選擇。比如水利工程遠(yuǎn)程操控,可以基于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)水利工程的遠(yuǎn)程操控。而對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)化應(yīng)用則是應(yīng)該對(duì)嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品加大開發(fā)力度。從硬件和軟件兩部分出發(fā),雙管齊下,提升嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率以及市場(chǎng)產(chǎn)品的使用率。對(duì)于硬件來(lái)說(shuō),應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)芯片以及電路板的研究,將其低功耗與高性能的特點(diǎn)發(fā)揮出更大的作用。而軟件部分則主要是對(duì)傳輸協(xié)議的進(jìn)一步改善,讓嵌入式系統(tǒng)更加普及。

在抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)時(shí),由于其CPU的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有相同和相似的地方,而且CPU還具有不少固定的結(jié)構(gòu)。所以利用抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的CPU可以明顯的提升設(shè)計(jì)效率。在設(shè)計(jì)時(shí),首先要基于XML的ADL語(yǔ)言本身對(duì)模型CPU進(jìn)行屬性和參數(shù)的設(shè)計(jì)。然后利用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)代碼的映射,從而調(diào)整上層系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案。

在設(shè)計(jì)完成后,如果需要對(duì)地層設(shè)計(jì)進(jìn)行修改,則只需要修改頂層的有關(guān)參數(shù)即可。利用XML代碼的靈活,保證了模板文件對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)比較正確,也能保證整個(gè)設(shè)計(jì)的正確性和可靠性。總的來(lái)說(shuō),對(duì)抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要是為了避免傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中存在大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)適應(yīng)度不足的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設(shè)計(jì)提升到一個(gè)高級(jí)抽象級(jí)別。這種方法主要應(yīng)用基于XML的ADL語(yǔ)言進(jìn)行操作,并利用嚴(yán)格設(shè)計(jì)的目標(biāo)文件和JET技術(shù)自動(dòng)生成所需要的底層代碼,不僅提高了設(shè)計(jì)的效率,還提高了設(shè)計(jì)的整體可靠性。所以,對(duì)抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的研究是具有很高的理論價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。

表1

3 結(jié)語(yǔ)

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中,設(shè)計(jì)者更多的將精力放在嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上,使系統(tǒng)變得更靈活。本文主要通過(guò)利用抽象的ADL體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì),筆者認(rèn)為,抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設(shè)計(jì)提升到一個(gè)高級(jí)抽象級(jí)別,總的來(lái)說(shuō),抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的研究?jī)r(jià)值是很高的,而且通過(guò)不同的模式表現(xiàn)出來(lái)。

[1]高曉清.基于ADL的抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2010,31(14):3229-3232.

[2]范貴生,虞慧群,陳麗瓊等.分布式嵌入式系統(tǒng)的自適應(yīng)能耗管理和分析[J].軟件學(xué)報(bào),2014,25(2):419-438.