
两种嵌入式系统设计模型研究
这种方法的第一步需要用形式化的方法对系统的需求进行描述。有几种方法可以采用:Petri网、数据流图以及状态机。这种设计方式试图利用这些数学上的推理方法来对系统行为做一个全面的描述,在对系统进行形式化的描述以后,就可以将系统分解为一些功能模块,每个模块都实现整体功能的一部分。
在第一步中差模电感得到的功能模块既可以用硬件也可以用软件来实现。利用形式化的方法,我们可以采用最佳的选择。在软硬件划分的过程中,通过各方面的评估,例如:时间复杂度、花费估计等得到一组最佳的选择。在得到了最优解以后,就是实现各模块了;但是,这里的实现仅仅只是理论上的,例如:硬件模块用VHDL描述,软件模块用C或C++语言表示。
图2 软硬件协同设计模型
最后一步就是系统整合了。在这个过程中,将所有的模块组合到一起,然后验证这些模块的组合是否符合系统的形式化说明;如果不符合,就要重新进行软硬件的划分。当前的研究热点之一是对验证算法的理论研究,利用这些理论算法,完全可以将软硬件的划分和模块的验证发展为自动化的过程。
由于软硬件的划分是基于理论算法的,这在设计中可以尽早的暴露问题,以减少损失。但是这种设计模型也有其局限性(在文中第四部分详细说明)。
4 两种模型的分析与比较
4.1 硬件优先设计模型分析
利用硬件优先这种方法设计的嵌入式系统一直到最后一步才能验证系统设计的正确性。因此,在系统开发过程中通过反复修改、反复试验的方法使产品达到设计要求,这在很大程度上依赖于设计者的经验;而且设计周期长、费用开支大,塑封电感产品质量难以保证;这是因为在反复修改过程中,常会在某些方面背离原始设计的要求。因此,为了降低设计的风险,设计人员会选择采用己经成熟的模块,而不是自己重新设计;与此同时,这种设计方法还有一个很大的缺点:在硬件部分可用之前是不能实施软件模块。由于以上问题,硬件优先设计方法适用于在一些小型和中型复杂度的系统中;在这些系统中,硬件的复杂度不高,而且技术也相对比较成熟;因此通常都会选择这种方法。
4.2 软硬件协同设计模型分析
在软硬件协同设计模型中,由于软硬件的划分是基于理论算法的,这在设计中可以尽早的暴露问题,以减少损失;但是,这种设计模型也有其局限性,具体表现在:
(1) 可有的信息是否足够。若要采用形式化的方法描述整个系统,并且正确的将系统分解为多个功能模块的组合体;设计者需要知道整个系统中的功能描述;但是,有些第三方开发的模块,设计者是无法知道其内部功能实现的;这种情况可能会导致系统划分过程的不准确。
(2) 软硬件模块互相替换的自由度。在这种设计模型中,将系统分为软硬件模块后,可认为各个模块都是能够互相转换的:即原先被划分为用硬件实现的模块也可以用软件来实现,反之亦然。从理论上来看这是没有问题的,但在实际的应用中是不能达到这么灵活的理论高度的。
4.3 两种模型的综合比较
一般来说,嵌入式系统设计可以分为系统描述、系统设计、系统评价与综合实大功率电感贴片电感器现四个阶段。上述的两种设计模型在这四个阶段中各有异同:
(1) 在系统描述阶段,虽然两种设计方法都是将系可调电感器统功能全面表述出来,但软硬件协同设计的方法除了全面描述系统功能外、还深入挖掘软硬件之间的协同性,从而使系统能够稳定、高效地工作。
(2) 在系统设计阶段,两种设计方法都将完成软硬件功能的分配,即确定哪些功能由硬件模块来实现,哪些系统功能由软件模块来实现,以及系统映射,即根据系统描述和功能分配选择确定系统的体系结构。在软硬件功能分配阶段,由于硬件模块的可编程性和嵌入式系统的变异性,软硬件的界限已经不十分清楚;因此,软硬件的功能划分是一个复杂而艰苦的过程;这一方面是由于软硬件划分的研究工作还处在初级阶段;另一方面则是由于这一问题内在的复杂性。在进行软硬件功能分配时,既要考虑市场可以提供的资源状况,又要考虑系统造价、开发周期等因素。硬件优先的设计方法一般根据设计者的经验来确定软硬件的划分,而软硬件协同的设计方法则利用形式化的方法,通过各方面的评估,例如:时间复杂度、花费估计等得到一组最佳的选择。在系统映射阶段,就是要确定系统将采用哪些硬件模块(如微处理器、微控制器、存储器、FPGA、DSP等部件)、软件模块(操作系统、驱动程序等)以及软硬件模块之间的联系媒体(如共享存储器、总线等),在这一阶段,采用硬件优先设计方法的设计者为了降低设计的风险,通常会选择采用己经成熟的硬件模块,而不是自己重新设计;而采用软硬件协同设计方法的设计者则需要将软件和硬件体系作为一个整体并行设计、找到软硬件的最佳结合点;这一过程显然是一个复杂而艰苦的插件电感过程,但用这种方法可以使软硬件能够以最有效的方式相互作用,互相结合,从而使系统工作在最佳状态。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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