第二讲嵌入式系统工程设计。
一、教学目的、要求。
使学员从总体上了解嵌入式系统项目开发生命周期和工程设计方法，为学完该课程以后做工程设计打好基础。
二、教学重点、难点。
重点：嵌入式系统项目开发生命周期，嵌入式系统工程设计方法。
难点：如何根据具体应用做好工程设计。
三、课堂讲授设计。
采用powerpoint课件讲授。
四、讲授内容。
一） 嵌入式系统项目开发生命周期。
我们可以把嵌入式系统的开发实际看作对一个项目的实施。项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。
1、识别需求。
识别需求对于嵌入式系统项目开发是很重要的，这是因为嵌入式系统往往需要嵌入到其它产品中不能独立工作，不了解需求而做成的产品往往是失败的。对于项目开发团队来说，这个阶段主要的工作就是风险分析和制定系统规范。
1）风险分析：
目的：在一个团队接受一个嵌入式系统项目之前，需要由多个层次来评估项目的可行性，可以从下面几个方面进行考虑：
需求风险。
时间风险。
资金风险。
项目管理风险。
2）制订系统规范：
系统的规格是数字化的系统需求，是项目进行中最重要的一个阶段。制订系统规范实质是项目团队和系统委托客户一起讨论制订双方都可以接受的最终交货标准。系统规格将会是以后系统开发的规范，也会是系统结案的标准。
制订系统规范主要从下面几个方面着手：
系统功能。
系统限制。
系统开发资源。
2、提出方案。
对于嵌入式系统来说，这个阶段的主要工作是系统规划与设计。在系统的设计方面最重要的一件事就是确定系统的框架。
1）系统规划。
规划阶段是项目进行的第一个重要的决策点，它包括下面两个阶段：
规格分析。
预估项目进程。
2）系统设计。
在系统设计的阶段中，开发团队需要寻找适当的组件组成系统，以达到在系统规格阶段所制定的系统规格。主要包括以下几个大方向：
设计系统架构。
寻找适当方案。
系统设计。
3、执行项目。
这个阶段的主要工作就是系统的实现和测试。
1）系统实现。
由于不同的嵌入式系统会有不同的设计考虑，在实现阶段就需要不同的系统架构来进行系统实现。对嵌入式系统而言，大体上可以将架构分为两类：一种是没有操作系统的嵌入式系统；相对的另一种则是使用操作系统的嵌入式系统。
一般开发程序如下：
从硬件做起。
从驱动程序移植开始做起。
从现成平台开始做起。
2）系统测试。
测试的目的在于提早找出问题所在，并验证系统设计是否符合系统规格。
在嵌入式系统中测试一般有以下种类：
功能测试。
集成测试。
系统测试。
环境测试。
出货测试。
3）系统调试。
在嵌入式系统项目进行到实施阶段后，就有可能会出现一些非预期的结果，这时就需要对有问题的地方进行调试。
调试可以分成软件调试和硬件调试。
4、结束项目。
产品开发完成并移交给客户并不等于项目已经结束，还要完成下列任务：
1） 售后服务。
2） 项目讨论。
项目的讨论是一个项目进行的反馈机制。通过这个程序，项目团队的经验才可以被记录下来，这也是撰写项目历史的过程。
二） 嵌入式系统工程设计方法简介。
1、由上而下与由下而上。
由上而下（top down approach）是一个正统的设计方式，也就是说，所有的设计皆是遵循系统工程的流程来进行，确定需求、制订系统规格、设计、实现、测试度是一步一步、按部就班地进行。
由下而上（button up approach）的意思是：一个系统是由已经有的基础（或组件）为起点，开始往上延伸，最后将系统完成。
其实大部分的项目都是这两个方式的混合体，很少有整个项目都是从上而下的，同样也很少有整个项目都是由下而上的。
2、uml系统建模。
uml（unified modeling language）是一种原来设计用来描述对象导向程序语言开发的图形化语言。由于它具有描述事物的多重性，所以理论上也可以被拉到其它领域使用。
在uml中，包括了下面几种图形：
类图（class diagram）
对象图（object diagram）
用例图（use case diagram）
顺序图（sequence diagram）
协作图（collaboration chart diagram）
状态图（state chart diagram）
活**（activity diagram）
组件图（component diagram）
部署图（deployment diagram）
三） 面向对象的思想。
随着系统的需求日益增加，系统的功能及复杂程度不断增大，为了使系统开发变得容易，要逐步改进对系统的思考方式以及开发系统的方式，这项新技术称之为面向对象的开发。
对象是客观世界中具有独立属性及能力的实体，有着某种特征（状态）和行为。
面向对象的开发包括：
面向对象的分析（object-oriented analysis）
面向对象的设计（object-oriented design）
面向对象的编程（object-oriented programming）
四） 小结。
本讲介绍了嵌入式系统项目开发生命周期、嵌入式系统工程设计方法。在做一个项目中，必须要规范，才能事半功倍，可继承，可追述，总体可靠性高。
五、思考题。
1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？
2、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？
六、教材、参考书目。
《arm嵌入式系统基础教程》周立功等编著北京航空航天大学出版社。
《嵌入式系统开发与应用教程》 田泽编著北京航空航天大学出版社。
arm体系结构与编程》杜春雷编著清华大学出版社。
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