嵌入式系統(tǒng)硬件抽象層的建立及軟件的可移植性設(shè)計

1、嵌入式系統(tǒng)硬件抽象層的建立及軟件的可移植性設(shè)計在闡述系統(tǒng)軟件設(shè)計辦法的基礎(chǔ)上，介紹嵌入式系統(tǒng)底層軟件可移值性設(shè)計和硬件抽象層的建立；舉例解釋利用此思想的嵌入式軟件的設(shè)計及測試過程。1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計因為嵌入式系統(tǒng)有著體積小、功能集中、牢靠性高等優(yōu)點，已被廣泛地應(yīng)用到日常生活的各個方面，如移動通信、工業(yè)控制、醫(yī)療器械，家用電器等。如何縮短嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，以及提高產(chǎn)品的牢靠性已成為嵌入式行業(yè)普遍關(guān)注的問題。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，通常采納以下設(shè)計辦法。（1）瀑布模式開發(fā)過程瀑布模式開發(fā)過程工作模式容易，任務(wù)的劃分協(xié)調(diào)及人員支配、物質(zhì)材料的分配管理都比較簡單。1所示，開發(fā)過程為從硬件

2、到軟件的流水線式舉行。此類開發(fā)方式有以下特點： 小系統(tǒng)，如利用8051控制的低速率信號采集等； 開發(fā)所需人力、物力資源有限，普通1個或幾個人即可完成； 要求開發(fā)人員對軟、硬件設(shè)計和制作都比較認識； 對開發(fā)周期要求不高，此類開發(fā)過程無疑會用法最長的開發(fā)周期； 在開發(fā)過程中，任一環(huán)節(jié)的堵塞都會影響其它環(huán)節(jié)的開發(fā)。（2）v模式開發(fā)過程v模式開發(fā)過程為一種并行的工作方式，任務(wù)的劃分協(xié)調(diào)及人員支配、物質(zhì)材料的分配都必需考慮不同工作內(nèi)容，2 所示。開發(fā)過程為硬件和軟件同時舉行，最后聯(lián)合調(diào)試。此類開發(fā)方式有以下特點： 大系統(tǒng)，如利用powerpc等處理器設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)交換/拜訪設(shè)備； 開發(fā)人力、物力資源比較豐盛

3、； 開發(fā)人員分工比較明確，軟件開發(fā)者可不需了解太多的硬件信息，而硬件開發(fā)人員對軟件也可不做太多了解； 有利于縮短開發(fā)周期； 在開發(fā)過程中，軟、硬件設(shè)計自立舉行。 硬件開發(fā)的堵塞不會影響軟件開發(fā)過程，同樣，軟件開發(fā)的堵塞不會影響硬件的開發(fā)過程。但在v模式開發(fā)過程中，仍存在以下問題： 設(shè)備驅(qū)動程序的可移值性差，與硬件和操作系統(tǒng)均有疏遠相關(guān)性； 軟件測試需要等硬件完成以后才干舉行； 對于每個設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計人員都需有軟件和硬件的學(xué)問背景； 在測試過程中，很難推斷錯誤是由硬件還是由軟件造成的。為了克服v模式開發(fā)過程中的上述問題，本文將v模式開發(fā)過程稍作改進，增強了硬件抽象層，對系統(tǒng)軟硬件起到隔離作用，

4、從而提高系統(tǒng)軟件的可移值性及有效地利用人力資源、縮短開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的牢靠性。2 基于硬件抽象層的系統(tǒng)軟件設(shè)計特性（1）包含硬件抽象層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較圖3和圖4，硬件抽象層徹低把系統(tǒng)軟件和硬件部分隔離開來，這樣就使得系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序與硬件設(shè)備無關(guān)，從而大大提高了系統(tǒng)的可移植性。從軟硬件測試角度來看，軟硬件的測試工作都可分離基于硬件抽象層來完成，使得軟硬件的測試工作的并行舉行成為可能。在抽象層的定義方面，需要規(guī)定統(tǒng)一的軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計工作需要基于系統(tǒng)需求來做，代碼工作可由對硬件比較認識的人員來完成。抽象層普通應(yīng)包含相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作、硬件設(shè)備的配置操作等功能。（2）包

5、含硬件抽象層的系統(tǒng)開發(fā)過程5給出的包含硬件抽象層v模式開發(fā)過程，在系統(tǒng)需求分析并定義了軟硬件各自的設(shè)計要求以后，就需要花費一定的時光來定義硬件抽象層的接口，以確保硬件設(shè)計和測試與軟件設(shè)計和測試工作能夠在相同的接口上舉行，從而有利于終于的軟硬件集成測試。從圖5可以看出，在基于硬件抽象層的v模式開發(fā)過程，軟硬件的設(shè)計和調(diào)試具有無關(guān)性，并可徹低地并行舉行。硬件的錯誤不會影響到系統(tǒng)軟件的調(diào)試，同樣軟件設(shè)計的錯誤也不會影響硬件的調(diào)試工作，這樣就可大大縮短系統(tǒng)的測試周期和提高系統(tǒng)的牢靠性。（3）硬件抽象層的特點硬件抽象層接口的定義和代碼設(shè)計應(yīng)具有以下特點： 硬件抽象層具有與硬件疏遠相關(guān)性； 硬件抽象層具有

6、與操作系統(tǒng)無關(guān)性； 接口定義的功能應(yīng)包含硬件或系統(tǒng)所需硬件支持的全部功能； 接口定義容易明白，太多接口函數(shù)會增強軟件模擬的復(fù)雜性； 具有可測性的接口設(shè)計有利于系統(tǒng)的軟硬件測試和集成。3 硬件抽象層的設(shè)計示例硬件抽象層接口的設(shè)計普通應(yīng)包含以下幾個步： 分析接口的數(shù)據(jù)傳輸特性（雙向/單向數(shù)據(jù)傳輸，字節(jié)型/數(shù)據(jù)幀型傳輸模式）； 分析接口配置屬性； 定義接口所需的相關(guān)函數(shù)。下面給出以字符為單位舉行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膗art接口硬件抽象層的接口定義內(nèi)容： 設(shè)備初始化函數(shù)bool initdevice（device_register *regs, device_attribute *attr） 第一個參數(shù)為指向設(shè)

7、備寄存器結(jié)構(gòu)的指針，用來索引設(shè)備的相關(guān)寄存器。 其次個參數(shù)為一個設(shè)備屬性的結(jié)構(gòu)，用于描述設(shè)備初始化設(shè)置的屬性（波特率、校驗位等等）。 函數(shù)返回一個布爾類型，用于描述初始化過程的正確性。 設(shè)備字符輸入bool readdevice（device_register *regs, unsigned char *c） 第一個參數(shù)為指向設(shè)備寄存器結(jié)構(gòu)的指針，用來索引設(shè)備的相關(guān)寄存器。 其次個參數(shù)為指向字符的地址空間，用于保存設(shè)備輸入的字符。 函數(shù)返回一個布爾類型，用于描述設(shè)備字符輸入的正確性。 設(shè)備字符輸出bool writedevice（device_register *regs, unsigned char c） 第一個參數(shù)為指向設(shè)備寄存器結(jié)構(gòu)的指針，用來索引設(shè)備的相關(guān)寄存器。 其次個參數(shù)為設(shè)備所要輸出的字符。 函數(shù)返回一個布爾類型，用于描述設(shè)備字符輸出的正確性。 設(shè)備屬性設(shè)置bool setdevice（device_register *regs, device_attribute *attr） 第一個參數(shù)為