嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員在創(chuàng)建他們的系統(tǒng)時(shí)需要監(jiān)控五個(gè)重要特征。現(xiàn)代系統(tǒng)擁有豐富的資源，監(jiān)控這些特征有時(shí)看似價(jià)值不高或沒(méi)有必要，但目前為止在現(xiàn)場(chǎng)遇到的最大問(wèn)題總是與這五個(gè)關(guān)鍵特征密切相關(guān)。

無(wú)論一個(gè)嵌入式系統(tǒng)多簡(jiǎn)單或多復(fù)雜，有5個(gè)關(guān)鍵特征是需要開(kāi)發(fā)人員特別留意的。有一些特征顯而易見(jiàn)，如RAM和ROM的使用情況；還有一些特征很容易被開(kāi)發(fā)人員忽視，如系統(tǒng)時(shí)序和執(zhí)行順序，成為開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的隱患。

特征1—系統(tǒng)時(shí)序

如果向開(kāi)發(fā)人員詢(xún)問(wèn)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(shí)間，90%的反應(yīng)是翻白眼。說(shuō)到嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，許多開(kāi)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?？焖俸蛷?qiáng)大，但它們只是一般的計(jì)算器件，其時(shí)序并不能被完全忽略。開(kāi)發(fā)人員需要了解多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生或者用戶(hù)在同一時(shí)刻“按下”所有按鈕（這是我喜歡的一種測(cè)試方法，幾乎百分之百不能一次通過(guò)）時(shí)，系統(tǒng)將如何響應(yīng)。

幸運(yùn)的是，現(xiàn)代微控制器有多種工具幫助開(kāi)發(fā)人員理解嵌入式系統(tǒng)的時(shí)序和響應(yīng)。舉例來(lái)說(shuō)，ARM微控制器有跟蹤功能，使開(kāi)發(fā)人員可以定期采樣PC計(jì)數(shù)器，并重構(gòu)系統(tǒng)時(shí)序和執(zhí)行路徑。利用這些工具，開(kāi)發(fā)人員能看到反映系統(tǒng)內(nèi)部工作的實(shí)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(duì)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，了解指令執(zhí)行順序與了解系統(tǒng)時(shí)序一樣重要。知道系統(tǒng)在何處分支或跳轉(zhuǎn)、各個(gè)函數(shù)或中斷何時(shí)并以何種順序執(zhí)行非常重要。如今的系統(tǒng)變得非常復(fù)雜，雖然我們自認(rèn)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(yù)期的完全不同。

我強(qiáng)烈推薦開(kāi)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(wú)法想象的直觀(guān)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(jì)缺陷，因此在編寫(xiě)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(dāng)然地認(rèn)為每個(gè)開(kāi)發(fā)人員都會(huì)監(jiān)視代碼大小，但我認(rèn)為實(shí)際上他們沒(méi)有這樣做。若是問(wèn)一個(gè)GPIO或SPI驅(qū)動(dòng)程序在他們的系統(tǒng)中占多少空間，大多數(shù)開(kāi)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(xiě)的應(yīng)用程序有GPIO和SPI，最終的應(yīng)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(huì)跟蹤系統(tǒng)中的代碼細(xì)節(jié)。

現(xiàn)在在我們的保護(hù)系統(tǒng)中，代碼大小會(huì)根據(jù)所用的編譯器甚至優(yōu)化等級(jí)和標(biāo)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?yàn)殚W存相當(dāng)便宜，供應(yīng)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(lái)的項(xiàng)目規(guī)劃和器件選擇，跟蹤驅(qū)動(dòng)程序等項(xiàng)目的細(xì)節(jié)仍然特別有用。

特征4—RAM的使用

與代碼存儲(chǔ)器不同，RAM正成為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵因素。提供超過(guò)100kB的閃存空間同時(shí)卻只提供16kB的RAM，對(duì)于微控制器已經(jīng)很常見(jiàn)。這意味著RAM空間仍然非常珍貴。如果再考慮實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），情況會(huì)變得更糟。在基于RTOS的系統(tǒng)中，開(kāi)發(fā)人員通常將大量的RAM分配給線(xiàn)程堆棧空間，因?yàn)楹茈y準(zhǔn)確估計(jì)合適的大小。因此開(kāi)發(fā)人員在編寫(xiě)并實(shí)現(xiàn)他們的軟件時(shí)，需要監(jiān)控RAM空間都作了何用。

特征5—能耗

對(duì)于電池供電的設(shè)備，能耗無(wú)疑是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵要求。而對(duì)于接入電網(wǎng)的系統(tǒng)，因?yàn)槟芎牟皇顷P(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(kāi)發(fā)人員仍應(yīng)繼續(xù)監(jiān)控設(shè)計(jì)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(huì)通過(guò)替換電池或給電池充電而獲得更長(zhǎng)的工作時(shí)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(fèi)者和最終用戶(hù)受益。的確，每一臺(tái)單獨(dú)的設(shè)備所節(jié)約的能源可能微乎其微，但如果數(shù)百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備合在一起，我們就知道有多少能量不會(huì)被浪費(fèi)了。

總結(jié)

本文討論了嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員在創(chuàng)建他們的系統(tǒng)時(shí)需要監(jiān)控的五個(gè)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(shí)看似價(jià)值不高或沒(méi)有必要，但目前為止我在現(xiàn)場(chǎng)遇到的最大問(wèn)題總是與這五個(gè)關(guān)鍵特征密切相關(guān)。

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