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)

抽象級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模型描述

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,對嵌入式系統(tǒng)要求也不斷的提高。就目前來看,很多公司對嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景非?？春?所以很多公司對嵌入式系統(tǒng)的研究達到了更高的層次,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計也出現(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)計的新型方法。

抽象級 嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計模型

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計工作中,設(shè)計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。本文主要通過利用抽象的ADL體系結(jié)構(gòu)描述語言對嵌入式系統(tǒng)進行實驗和系統(tǒng)的設(shè)計,并經(jīng)過反復(fù)過程達到設(shè)計要求?？偟膩碚f,對抽象級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法的探討是為了提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計效率,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)計介紹

嵌入式系統(tǒng)問世已經(jīng)有一段時間了,其協(xié)議也逐漸變得更加穩(wěn)定和通用。就目前來看,市場上基于嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品在逐漸增多,再加上隨著幾個大型企業(yè)的推進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?shù)碾y度,所以ADL體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計語言多應(yīng)用于抽象級嵌入式系統(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)計的語言和設(shè)計方法。ADL體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用在很多軟件系統(tǒng)的開發(fā)之中,從目前的情況來看,我國對硬件體系結(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)計的傳統(tǒng)經(jīng)驗。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)人員對硬件的實際結(jié)構(gòu)難以理解或難以形式化分析。而從經(jīng)濟角度出發(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,所以在實現(xiàn)實際結(jié)構(gòu)之前應(yīng)該進行虛擬化的模擬。這也就是抽象級嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心理念。JET技術(shù)就是為了支持這一抽象級開發(fā)而被使用的技術(shù),擁有更強大和靈活的工具,能快速的轉(zhuǎn)變JAVA和VHDL和其他語言的代碼。JET技術(shù)實現(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)基于上述實驗的具體證明。筆者為了說明此方法的具體特點,就設(shè)計了模型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,在實際應(yīng)用中可以根據(jù)不同的需要對指令系統(tǒng)進行擴充。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),可以通過開關(guān)輸入檢驗指令的執(zhí)行和具體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的正確性。最終確定,模型CPU的運轉(zhuǎn)共分為取指令周期、指令執(zhí)行周期等。

2 抽象級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模型描述

抽象級嵌入式系統(tǒng)由于其技術(shù)特點決定,是最適合工業(yè)以及工程遠程操控。這是因為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的遠程操控比較簡單,傳輸數(shù)據(jù)較少,而且對系統(tǒng)的通信技術(shù)性價比的要求較高。所以嵌入式系統(tǒng)正是工業(yè)設(shè)備遠程操控的最佳選擇。比如水利工程遠程操控,可以基于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合PLC技術(shù)實現(xiàn)水利工程的遠程操控。而對于嵌入式系統(tǒng)的市場化應(yīng)用則是應(yīng)該對嵌入式系統(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)的市場占有率以及市場產(chǎn)品的使用率。對于硬件來說,應(yīng)該加強對芯片以及電路板的研究,將其低功耗與高性能的特點發(fā)揮出更大的作用。而軟件部分則主要是對傳輸協(xié)議的進一步改善,讓嵌入式系統(tǒng)更加普及。

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

在設(shè)計完成后,如果需要對地層設(shè)計進行修改,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,保證了模板文件對應(yīng)的設(shè)計比較正確,也能保證整個設(shè)計的正確性和可靠性?？偟膩碚f,對抽象級嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法主要是為了避免傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法中存在大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計適應(yīng)度不足的問題?？梢哉f抽象級嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設(shè)計提升到一個高級抽象級別。這種方法主要應(yīng)用基于XML的ADL語言進行操作,并利用嚴格設(shè)計的目標文件和JET技術(shù)自動生成所需要的底層代碼,不僅提高了設(shè)計的效率,還提高了設(shè)計的整體可靠性。所以,對抽象級嵌入式系統(tǒng)的研究是具有很高的理論價值與經(jīng)濟價值的。

表1

3 結(jié)語

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計工作中,設(shè)計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。本文主要通過利用抽象的ADL體系結(jié)構(gòu)描述語言對嵌入式系統(tǒng)進行實驗和系統(tǒng)的設(shè)計,筆者認為,抽象級嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計改變了原有的底層代碼編寫方式,將嵌入式設(shè)計提升到一個高級抽象級別,總的來說,抽象級嵌入式系統(tǒng)的研究價值是很高的,而且通過不同的模式表現(xiàn)出來。

[1]高曉清.基于ADL的抽象級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法研究[J].計算機工程與設(shè)計,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,2014,25(2):419-438.