抽象级嵌入式系统设计模型描述

张朝鑫

(云南省昭通市昭通学院信息科学与技术学院,云南昭通 657000)

抽象级嵌入式系统设计模型描述

张朝鑫

(云南省昭通市昭通学院信息科学与技术学院,云南昭通 657000)

嵌入式系统的发展经历了近40年的历史,为很多通信装置以及工业机器的发展提供了技术支持。随着软件规模不断上升,对嵌入式系统要求也不断的提高。就目前来看,很多公司对嵌入式系统的发展前景非常看好,所以很多公司对嵌入式系统的研究达到了更高的层次,嵌入式系统的设计也出现了新的模式。所以本文就嵌入式系统的发展为主体深入探讨了嵌入式系统设计的新型方法。

抽象级 嵌入式系统 设计模型

在嵌入式系统的设计工作中,设计者更多的将精力放在嵌入式系统体系结构上,使系统变得更灵活。本文主要通过利用抽象的ADL体系结构描述语言对嵌入式系统进行实验和系统的设计,并经过反复过程达到设计要求。总的来说,对抽象级嵌入式系统设计方法的探讨是为了提高嵌入式系统的设计效率,并从一定程度上加快嵌入式系统的发展和嵌入式系统在不同硬件中的应用。

1 嵌入式系统设计介绍

嵌入式系统问世已经有一段时间了,其协议也逐渐变得更加稳定和通用。就目前来看,市场上基于嵌入式系统的产品在逐渐增多,再加上随着几个大型企业的推进和改革让很多芯片和模块的发展逐渐走向稳定的道路。所以嵌入式系统的开发环境主要是依托于执行特定任务的系统芯片之中。由于嵌入式系统在开发中具有相当的难度,所以ADL体系结构和设计语言多应用于抽象级嵌入式系统的开发,所以笔者就嵌入式系统的开发做出具体介绍。

(1)基于ADL体系结构设计的语言和设计方法。ADL体系结构应用在很多软件系统的开发之中,从目前的情况来看,我国对硬件体系结构的研究主要停留在非形式化的基础之上。很大程度上依赖于硬件设计的传统经验。在目前的硬件开发中,很难描述不同组成部件之间的组合关系,导致开发人员对硬件的实际结构难以理解或难以形式化分析。而从经济角度出发,基于结构的硬件研发手段又是目前主要的应用手段,所以在实现实际结构之前应该进行虚拟化的模拟。这也就是抽象级嵌入式系统开发的核心理念。JET技术就是为了支持这一抽象级开发而被使用的技术,拥有更强大和灵活的工具,能快速的转变JAVA和VHDL和其他语言的代码。JET技术实现的主要思路表示如下:

Sample.xml + xxx.jet = 生成文件(.java .vhd)

其中,sample.xml为参数文件,主要提供输入数据。xxx.jet为具体的模板文件。主要利用不同的代码生成功能不同的jet文件。

(2)基于上述实验的具体证明。笔者为了说明此方法的具体特点,就设计了模型CPU,控制器采用微程序的方法,只能完成基本的算术和逻辑。模型CPU的指令系统分类比较详细,在实际应用中可以根据不同的需要对指令系统进行扩充。再加上控制器采用微程序的方式,指令系统的更改将变得更加容易。具体的指令系统如表1所示。

根据表1所述指令系统,可以通过开关输入检验指令的执行和具体结构系统的正确性。最终确定,模型CPU的运转共分为取指令周期、指令执行周期等。

2 抽象级嵌入式系统设计模型描述

抽象级嵌入式系统由于其技术特点决定,是最适合工业以及工程远程操控。这是因为工业生产设备的远程操控比较简单,传输数据较少,而且对系统的通信技术性价比的要求较高。所以嵌入式系统正是工业设备远程操控的最佳选择。比如水利工程远程操控,可以基于嵌入式系统技术结合PLC技术实现水利工程的远程操控。而对于嵌入式系统的市场化应用则是应该对嵌入式系统的产品加大开发力度。从硬件和软件两部分出发,双管齐下,提升嵌入式系统的市场占有率以及市场产品的使用率。对于硬件来说,应该加强对芯片以及电路板的研究,将其低功耗与高性能的特点发挥出更大的作用。而软件部分则主要是对传输协议的进一步改善,让嵌入式系统更加普及。

在抽象级嵌入式系统具体设计时,由于其CPU的结构与传统设计有相同和相似的地方,而且CPU还具有不少固定的结构。所以利用抽象级嵌入式系统设计方法设计的CPU可以明显的提升设计效率。在设计时,首先要基于XML的ADL语言本身对模型CPU进行属性和参数的设计。然后利用不同的技术实现代码的映射,从而调整上层系统的具体设计方案。

在设计完成后,如果需要对地层设计进行修改,则只需要修改顶层的有关参数即可。利用XML代码的灵活,保证了模板文件对应的设计比较正确,也能保证整个设计的正确性和可靠性。总的来说,对抽象级嵌入式系统的设计方法主要是为了避免传统嵌入式系统的设计方法中存在大规模系统设计适应度不足的问题。可以说抽象级嵌入式系统的设计改变了原有的底层代码编写方式,将嵌入式设计提升到一个高级抽象级别。这种方法主要应用基于XML的ADL语言进行操作,并利用严格设计的目标文件和JET技术自动生成所需要的底层代码,不仅提高了设计的效率,还提高了设计的整体可靠性。所以,对抽象级嵌入式系统的研究是具有很高的理论价值与经济价值的。

表1

3 结语

在嵌入式系统的设计工作中,设计者更多的将精力放在嵌入式系统体系结构上,使系统变得更灵活。本文主要通过利用抽象的ADL体系结构描述语言对嵌入式系统进行实验和系统的设计,笔者认为,抽象级嵌入式系统的设计改变了原有的底层代码编写方式,将嵌入式设计提升到一个高级抽象级别,总的来说,抽象级嵌入式系统的研究价值是很高的,而且通过不同的模式表现出来。

[1]高晓清.基于ADL的抽象级嵌入式系统设计方法研究[J].计算机工程与设计,2010,31(14):3229-3232.

[2]范贵生,虞慧群,陈丽琼等.分布式嵌入式系统的自适应能耗管理和分析[J].软件学报,2014,25(2):419-438.