MCU基本開(kāi)發(fā)流程

MCU系統(tǒng)設(shè)計(jì)是使用一組物理硬件和軟件來(lái)完成所需功能的過(guò)程。系統(tǒng)是指任何由硬件、軟件或者兩者結(jié)合來(lái)構(gòu)成的功能設(shè)備,MCU設(shè)計(jì)方法常用的是軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì),是指在超低功耗MCU產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是緊密結(jié)合、相互協(xié)調(diào)的，這種方法的特點(diǎn)是，在設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)考慮，把實(shí)現(xiàn)時(shí)的軟硬件同時(shí)考慮進(jìn)去，既可以最大限度地利用有效資源，縮短開(kāi)發(fā)周期，又能取得更好的設(shè)計(jì)效果，軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程如圖6.1所示。

從圖6.1可以看出,設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)不斷迭代的過(guò)程。整個(gè)設(shè)計(jì)流程就是為了達(dá)到系統(tǒng)的功能、技術(shù)參數(shù)和環(huán)境條件要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，進(jìn)而得出系統(tǒng)要達(dá)到的性能要求。接著對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件劃分，提出軟硬件設(shè)計(jì)方案，然后根據(jù)得出的軟硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)現(xiàn)和軟硬件接口綜合。最后進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，若測(cè)試結(jié)果符合要求即設(shè)計(jì)完成，若不符合要求則重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.系統(tǒng)定義與需求分析

需求分析應(yīng)確定目標(biāo)系統(tǒng)要具備哪些功能(即必須完成什么)，需求分析就是要求密切配合用戶,經(jīng)過(guò)充分的交流和考察，得出經(jīng)過(guò)用戶確定的、明確的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯模型，以便使設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員能確定最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。由此確定的系統(tǒng)邏輯模型是以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ),必須能夠準(zhǔn)確、完整地體現(xiàn)出用戶的要求。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的初步確立

包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步說(shuō)明文檔、設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)描述文檔,具體包括以下文檔: 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能劃分與軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、處理器選擇與基本接口器件選擇、操作系統(tǒng)選擇和開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇。這些文檔的確立是為了描述每一種可能的系統(tǒng)組成，估計(jì)每一種方案的成本和效益，選擇一個(gè)較好的系統(tǒng)方案，并且制定出該系統(tǒng)的詳細(xì)計(jì)劃。

3.初步設(shè)計(jì)方案性價(jià)比評(píng)估與方案評(píng)審論證

在系統(tǒng)開(kāi)始軟硬件具體設(shè)計(jì)之前，需要最后確定設(shè)計(jì)方案與用戶需求之間的合理性，并對(duì)設(shè)計(jì)方案的正確性、安全性等多方面進(jìn)行綜合評(píng)估，以確定是否進(jìn)入下一步實(shí)際實(shí)施階段。

4.完善初步方案、初步方案實(shí)施

這是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的最基本的環(huán)節(jié),它決定了以后軟硬件設(shè)計(jì)的方向與各自完成的目標(biāo)，劃分的結(jié)果對(duì)工作量和系統(tǒng)的性能、成本有著較大的影響。

5.軟硬件集成測(cè)試

將測(cè)試完成的軟件系統(tǒng)裝入制作好的硬件系統(tǒng)中,進(jìn)行系統(tǒng)的綜合測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否能被正確無(wú)誤地實(shí)現(xiàn)。

6.系統(tǒng)功能性能測(cè)試及可靠性測(cè)試

測(cè)試最終完成的系統(tǒng)性能是否滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)性能指標(biāo)和要求。

6.2 MCU軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

根據(jù)功能不同，低功耗MCU應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具分別有: 編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、函數(shù)庫(kù)、評(píng)估板、JTAG仿真器和在線仿真器等。當(dāng)用戶選用ARM處理器開(kāi)發(fā)敏入式系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的開(kāi)發(fā)工具可以加快開(kāi)發(fā)的速度,節(jié)省開(kāi)發(fā)成本。因此，一套含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、工程管理及函數(shù)庫(kù)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)一般來(lái)說(shuō)是必不可少的，至于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和評(píng)估板等其它開(kāi)發(fā)工具，則可以根據(jù)應(yīng)用軟件規(guī)模和開(kāi)發(fā)計(jì)劃來(lái)選田。

使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，包括編輯、編譯、匯編、鏈接等工作全部都在PC機(jī)上即可完成，調(diào)試工作需要配合其他模塊或產(chǎn)品才能完成。目前常用的開(kāi)發(fā)工具有ARM SDT、ARM ADSRealView MDK、Keil uvision、IAR EWARM、Green Hills MULTl、 Hitools for ARM、Embest IDEfor ARM等集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面將對(duì)RealView MDK、IAR EWARM、ARM ADS做詳細(xì)的介紹，對(duì)KeiluVision、Green Hills MULTI做簡(jiǎn)單介紹。

6.2.1 RealView MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

ARM開(kāi)發(fā)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境RealView Microcontroller Development Kit(簡(jiǎn)稱為RealView MDK或者M(jìn)DK)將ARM開(kāi)發(fā)工具RealView Development Suite(簡(jiǎn)稱為RVDS)的編譯器RVCT與Keil的工程管理、調(diào)試仿真工具集成在一起。

RealView MDK開(kāi)發(fā)工具源自德國(guó)Keil公司，被全球超過(guò)10萬(wàn)的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師驗(yàn)證和使用，它是ARM公司目前最新推出的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開(kāi)發(fā)工具(2006年ARM公司并購(gòu)了Keil公司)，RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù),包括uVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境與RealView編譯器支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器,自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼,集成Flash燒寫(xiě)模塊,強(qiáng)大的Simulation設(shè)備模擬,性能分析等功能,與ARM之前的工具包ADS等相比,RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過(guò)20%。

由Keil開(kāi)發(fā)的MDK盡管是針對(duì)16位和32位處理器的，但所使用的仍是中國(guó)工程師非常熟悉的開(kāi)發(fā)環(huán)境。這樣當(dāng)面對(duì)有更高性能需求的16位和32位MCU芯片開(kāi)發(fā)時(shí)，中國(guó)開(kāi)發(fā)人員可以利用原有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)輕松實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。

ARM MDK大大提高了工程師開(kāi)發(fā)的速度和質(zhì)量。基于RealView編譯器，代碼更小,性能更高。MDK可以自動(dòng)生成完善的啟動(dòng)代碼,無(wú)論對(duì)于初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)工程師,都能大大節(jié)省時(shí)間提高開(kāi)發(fā)效率。MDK設(shè)備模擬器可以仿真整個(gè)目標(biāo)硬件，開(kāi)發(fā)工程師在無(wú)硬件的情況下即可開(kāi)始軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試，使軟硬件開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行,大大縮短開(kāi)發(fā)周期。MDK能夠輔助查看代碼覆蓋情況，程序運(yùn)行時(shí)間，函數(shù)調(diào)用次數(shù)等高端控制功能。這些優(yōu)勢(shì)使得中國(guó)工程師能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間和精力投入到創(chuàng)新中去。

下面我們結(jié)合LPC1700開(kāi)發(fā)板來(lái)詳細(xì)介紹RealView MDK硬件調(diào)試與代碼固化知識(shí)。該開(kāi)發(fā)板采用最新Cortex-M3內(nèi)核,主芯片是LPC1766/LPC1758,主頻達(dá)100MHZ,具有512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM,采用2.4'TFT-LCD顯示,接口有USB Host/Device/0TG、雙CAN、RS232串口、10M/100M Ethernet等。