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計算機嵌入式技術范文1
關鍵詞：嵌入式；設計技術；挑戰；市場；性能
中圖分類號：TP311
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式計算機系統與通用計算機系統有著本質上的不同，嵌入式計算機系統在很多情況下需要考慮的是為其產品性能，生命周期和商業驅動做優化，而不是努力提高其最大計算吞吐量。對于一個有市場適應能力的嵌入式計算機系統來說，產品的成功與否更重要的是其在性價比上的優勢。
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。
由于嵌入式計算機系統自身功能和具體應用環境的限制，其在設計技術上會面臨如下兩個方面的挑戰：
1 系統自身發展升級挑戰
應用領域的不斷擴大和用戶要求的逐漸提高推動了嵌入式計算機系統功能的升級，而在升級過程中，嵌入式計算機系統設計技術作為系統開發的核心環節，無法避免的要面對來自整個系統的全面挑戰。
1.1 單片機向多模塊組合轉變
隨著用戶對備選方案數量要求的提高，嵌入式系統從過去單一的單片機應用模式，轉變為能夠提供更多不同層次方案的多樣化模式。通過重用和組合IP核構件技術實現的片上SoC系統，是目前嵌入式系統能夠實現的最高形式。通過利用FPGA和IP模塊進行功能組合PSoC/SOPC設計，徹底改變了過去單片機從底層全權包攬的單一設計局面。
1.2 對設計技術的要求更高
經過幾年發展，目前高端嵌入式系統都是建立在RTOS基礎之上的，所以很多非計算機專業技術人員就要學習全新的RTOS技術。這無疑是一次設計技術的重頭再來，需要設計人員做到從觀念認識到設計技術的一次徹底轉變。
1.3 運用新開發工具進行系統開發
嵌入式設計從8/16位轉向功能更強大的32位MCU，升級之后，開發工具的投入就成為了系統開發過程中最大的障礙。升級之后的開發環境不僅加大了系統投資數目，對其使用的技術有了更高要求，其開發工具較之前也有了更復雜的變化。使用新系統進行開發時，如何正確選擇處理器架構、評估嵌入式操作系統，以及使用陌生的開發工具，都是一個新的挑戰。
1.4 多種技術協同設計
嵌入式系統對軟硬件的協同配合有著超高的要求，所以在設計過程中，軟硬件設計的同步與集成是主要問題。由于技術細節處的不斷增加，控制軟硬件一致性與正確性需要消耗極大的時間。目前業界已經開發Polis、CosYma及Chinook等多種方法和工具來支持集成式軟硬件的協同設計。這使得系統可以跨越硬件和軟件平臺復用，并支持設計空間探索。是一種統一軟硬件的開發方法。
2 應對市場的重點性能挑戰
嵌入式計算機系統設計技術在滿足用戶多樣性需求和自身不斷升級方面的提升與完善是信息技術發展的必然趨勢，但是其最根本的基礎性能提高則是市場判定該系統是否卓越，亙古不變的標準。在設計過程中，基礎性能設計的重點如下：
2.1 操作實時響應
嵌入式計算機系統嵌入到對象系統中的計算機應用系統，嵌入系統在運行時不僅要求得到正確的結果，更要滿足時間交互過程的響應要求。在設計過程中，有時需要要求設計技術按照軟件運行最壞情況下的時間進行預留，因為軟件運行耗費的時間會立刻增加系統響應的時間，致使系統不能滿足嵌入對象系統提出的響應時間?！靶盘柼幚硐到y”、“緊急任務處理系統”就是典型的實時性要求很強的系統。
2.2 嵌入系統安全性
嵌入式計算機系統通常應用于安全性很高的情況下，這就要求設計技術能夠保證系統極高的安全性能和可靠性能。
（1）可靠性能。嵌入式計算機系統的可靠性是衡量其設計技術的重要標準，它要求設計技術滿足增長系統生命周期，拓寬系統適用范圍，減少系統中的錯誤，增加系統的穩定性，甚至要降低嵌入式系統的維護費用。為滿足如上諸多要求，嵌入式系統設計技術應該從工作溫度，抗震動，抗電磁干擾，抗輻射等方面著手進行全面加強。
（2）可用性能。嵌入式計算機系統為達到提供預期的功能要求提高系統的可靠性，在系統設計時，通常需要采用故障避免、故障檢測與故障容錯等設計技術。
（3）安全性能。嵌入式計算機系統的安全性，要求系統的設計技術盡量使系統能夠無錯誤的完成預期功能，同時降低系統的危害程度，安全完成運行任務。
（4）保密性能。保密性能在網絡嵌入式計算機系統中尤為重要。通過現有的保密技術和網絡安全措施基本可以保證數據的安全，但也無法做到完全保證。這就需要我們通過系統的設計技術加入入侵檢測模塊來提升嵌入系統的保密性。使入侵模塊成為整個系統的最后防線，在系統遭受威脅或被攻擊后，通過分析攻擊行為，有效保護系統免受同樣攻擊。
通常在設計時，都是利用技術通過提高嵌入系統的抗入侵能力來提高保密性，在遭到入侵時，嵌入計算機系統能夠進行安全的現場重編程及提供重建保護等。
3 結語
互聯網在日常生活與工作中的作用越來越大，信息技術的發展日益迅速。嵌入式計算機系統作為當今信息技術的核心部分，對我國的各行各業產生了深遠影響。嵌入式計算機系統設計技術，則是嵌入式計算機系統開發的核心環節。更高的應用需求，對嵌入式計算機系統的設計技術提出了更高的要求。與此同時，嵌入式系統本身的升級，也使得嵌入式計算機系統的設計技術面臨更大的挑戰。本文通過以上對嵌入式計算機系統設計技術的幾點分析，主要分析了嵌入式計算機系統的設計技術為更好的適應和滿足市場，而需要面對的諸多挑戰。可以看出，嵌入式計算機系統在市場上的需求日益增大，用戶的要求也在向多樣化和高標準的趨勢發展。這就要求系統的設計技術，一方面要不斷與時俱進熟練掌握新升級技術，來適應市場滿足多樣化需求；另一方面要保證系統基本的實時性與安全性。只有這樣抓牢基礎，不斷提高才能在當今的信息化社會中站穩腳跟，不會被市場淘汰。
參考文獻：
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計算機嵌入式技術范文2
本文首先分析了嵌入式武控計算機軟件測試的概念以及環境要求，以此為前提，建立了相應的軟件測試仿真平臺，并通過靜態測試、內存泄漏測試和邏輯覆蓋率測試，全面闡述了嵌入式武控計算機軟件測試關鍵技術。
【關鍵詞】嵌入式 武控計算機 軟件測試 關鍵技術
武控計算機主要被應用于導彈武器系統的核心控制部門，其功能在于實現對導彈發生的精確度進行控制，對嵌入式武控計算機實現軟件測試，是保證其性能以及使用可靠性的主要手段，因此，對其關鍵技術進行研究很有必要。
1 嵌入式武控計算機軟件測試
嵌入式武控計算機軟件測試指的是采用人工方法或自動化的手段，實現對計算機軟件的測試，并根據對測試過程以及結果的觀察，發現軟件中存在的漏洞，在對其加以完善的基礎上，提高軟件運行整體可靠性的一種手段。
總的來說，嵌入式武控計算機軟件測試存在三種測試環境可供選擇：
（1）全仿真模擬測試環境；
（2）半實裝仿真測試環境；
（3）全實裝仿真測試環境。
三種環境各有其優勢，但同樣也都存在一定的弱點和缺陷。本文在對比三種測試環境的優缺點的基礎上，選擇了半實裝仿真測試環境作為了主要平臺。
2 嵌入式武控計算機軟件測試平臺的建立
嵌入式武控計算機軟件測試平臺以半實裝仿真測試為主，硬件采用軍用加固計算機，以Compact PCI為總線，支持雙網切換。平臺功能包括建設武控計算機軟件與執行組合模擬器軟件的網絡通信環境，在實現模擬作戰的基礎上，觀察作戰效果，并^察軟件性能的發揮情況，及時發現問題并解決問題。平臺由被測試軟件運行環境、通訊設備以及運行監視環境三部分構成。在正式開始測試之前，對平臺進行了校驗與測試，將其性能指標以及參數調整到了合理范圍內，并逐一對其功能進行了測試，各方面功能均通過測試，認為可將上述測試平臺應用于武控計算機軟件的測試過程中。
3 嵌入式武控計算機軟件測試關鍵技術
嵌入式武控計算機軟件測試包括靜態測試、內存泄漏測試以及邏輯覆蓋率測試三種，每一測試過程均需要采用不同的關鍵技術。具體如下：
3.1 靜態測試
靜態測試的目的在于對武控計算機軟件在非運行狀態下的數據結構等進行測試，判斷其是否符合技術標準的要求，是否能夠達到為軟件提供良好的運行環境的目的。相對于動態測試而言，靜態測試的效率更高，且容易發現軟件中存在的編碼錯誤等的漏洞，將其運用于武控計算機軟件的測試過程很有必要。除此之外，靜態測試對于自動測試的依賴性不高，采用人工的方法，同樣能夠完成測試，且效果更好。
靜態測試關鍵技術如下：
3.1.1 編碼規則檢查
應重點針對標識符以及指針等進行檢查，針對前者而言，要保證其數量，必須在5個字符以上，在31個字符以下。而針對后者而言，則需要保證其以p開頭。
3.1.2 控制流分析
控制流分析過程中需要注意的而是，必須保證Switch語句之中存在sefault分支，與此同時，保證Return 語句之后沒有代碼。
3.1.3 數據流分析
數據流分析的主要功能在于控制指針，必須保證其處于初始化的狀態。
3.1.4 軟件度量元分析
包括注釋度量（Comments frequency）、局部變量（Number of local variables）以及扇出數（Number of direct calls）等。
3.2 內存泄漏測試
內存泄漏測試指的是程序在內在堆中動態分配了一塊內存空間，但在使用完成之后，出于種種原因，導致內存出現了泄漏問題，即無法釋放等，這一現象便稱為內存泄漏，不僅容易導致對內存片段控制權的喪失，同時也容易導致軟件空間被浪費。內存泄漏測試的功能，便在于有效的避免上述問題的發生。
內存泄漏測試的關鍵技術包括內存泄漏分析與內存泄漏監視。其中，內存泄漏分析的目的主要在于找出導致內存泄漏的原因，并根據原因，提出具體的解決策略。內存泄漏監視的過程較為復雜，需要通過對被測試程序進行插樁來完成。插樁過程中應注意其內容以及位置的問題。要保證其所寫入的代碼的合理性，同時，保證其所寫入的代碼，位置能夠較為合理。需要注意的是，內存泄漏監視需要通過對相應算法的應用來實現。
以循環定時掃描中斷服務程序為例。首先要獲取定時掃描中，中斷服務程序的信號量，在此基礎上，對其信號量獲取的時間進行判斷，如未在限定時間內獲取，則需要重新開始，如符合這一要求，則可以判斷當游標指向的節點上掛接內存泄漏控制是否大于0，如是，需要繼續處理內存空間，如否，則可以結束整個測試過程。
3.3 邏輯覆蓋率測試
邏輯覆蓋率測試的功能在于最大程度的發現軟件邏輯中存在的問題，具體測試準則包括語句覆蓋率測試與分支覆蓋率測試兩種，前者的功能在于以語句為基礎，實現測試，每個語句都需要被測試，次數至少為1。后者的功能在于通過判斷分支的真假，實現對軟件邏輯覆蓋效果的判斷。具體測試次數同樣至少為1。
在邏輯覆蓋率測試過程中，對測試工具的選擇較為重要，以自動化測試為例，其工具可以選擇為Macabe 、TestBed軟插樁來實現測試過程。在測試進行中，對插樁策略的選擇也較為重要，這一點同樣需要被重視。
4 結論
嵌入式武控計算機軟件測試的意義在于發現計算機軟件中存在的問題，在此基礎上，對軟件的漏洞進行優化調整，達到提高軟件運行可靠性的目的，進而為我國軍事領域導彈武器發生整體準確度的提高提供保障，這對于我國軍事領域的長遠發展具有重要的促進作用，同時也是我國綜合國力增強的重要途徑。
參考文獻
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作者單位
計算機嵌入式技術范文3
【關鍵詞】嵌入式 軟件測試 關鍵技術
軟件測試是在計算機軟件的基礎上發展起來的，就是在特定條件下對軟件程序進行操作，發現其中存在的問題，實現對軟件質量的評估，為程序的改進提供依據。嵌入式武控計算機軟件測試與普通商用軟件測試的原則基本一致，但是由于該種軟件的運行環境比較特殊，要想成功完成測試，就必須為其提供相應的硬件環境。
一、當前嵌入式武控計算機軟件測試中面臨的問題
現階段，嵌入式計算機技術不斷得到快速發展，這在很大程度上促使其在社會生活各個領域內的應用也越來越廣泛，且該系統中軟件系統比重及軟件架構呈現越來越復雜的趨勢，引起業界不斷提升對軟件運行可靠性的高度關注。嵌入式系統是計算機、通信、自動化控制等技術高度整合而且產生的產物。嵌入式系統是計算機、通信、自動化控制技術三者結合的產物，在現代計算機軟件測試中，得到了較為廣泛的應用。武控計算機軟件測試過程中，由于其所處環境較為特殊，軟件測試面臨著較大的困境，如何對這一問題進行有效解決，關系到了武控計算機軟件的發展和應用。首先是測試模型的建立問題，要根據軟件特征建立靈活的、適應性強的測試模型，這樣才能對整個測試過程進行正確指導。這不僅要求技術人員具備較強的專業知識，同時要具備豐富的軟件測試經驗。
其次是仿真測試平臺的建立問題，通常情況下測試平臺的測試任務是非常艱巨的，且一般都采用實裝環境。實際運用過程中發現，這種環境存在很多約束，例如，軟件和硬件都是通用設置，修改起來非常麻煩，這樣在進行一些安全性測試時，軟件無法正常注入，可能會導致測試不充分，測試結果不準確。
第三是內存泄露問題，該種軟件的運行內存有限，一旦發生內存泄露問題，就會對系統正常運行造成影響，嚴重者可能會直接導致系統崩潰。在對源代碼進行檢查，確定泄露原因時，一般都需要依靠人工，一方面是檢查量太大，給工作人員帶來較大壓力；另一方面是無法對內存分配進行動態監控，導致測試不充分。
第四是靜態測試中存在難題，靜態測試包括很多具體內容，不僅要對源代碼的規則進行檢查，同時需要對各個度量元進行檢查，測試結果可能不完全準確，因此需要技術人員對以上檢測內容進行進一步分析。要求測試人員在分析過程中不斷積累經驗，完善代碼檢查單，這樣才能在降低工作量的前提下提高測試結果的準確性。
最后是覆蓋率測試方面的問題，嵌入式武控計算機軟件應用時不僅要具備較高的可靠性，同時要滿足安全性需求。只有測試充分，才能滿足以上要求，測試過程中盡量使所有程序語句都被執行，總結來說就是要保證測試的覆蓋率。實際對嵌入式武控計算機軟件測試過程中經常出現測試覆蓋率不足的問題，其中的某些源代碼語句沒有被執行，沒有發現潛藏在其中的BUG，留下安全風險。測試時如何提升覆蓋率是技術人員必須要思考的問題。
二、嵌入式武控計算機軟件測試環境以及特征分析
（一）測試環境分析
對于嵌入式軟件來說，一般測試環境主要有三類，每種都有自身的優點和缺點：首先是全仿真模擬測試環境，這種環境最大的優點就是使用起來非常靈活，可以根據測試需要對數據輸入進行設置，且硬件成本不高，可以完成所有的功能性測試和接口測試。缺點是無法實現性能、余量以及強度測試，且測試過程與實際運用存在一定差距；二是半實裝仿真測試環境，這種測試環境同樣具備較高的靈活性，硬件成本也不高，可以完成所有類型的測試。缺點是測試過程也與實際運用存在一定差距；三是全實裝測試環境，這種環境最大的優點就是可以與實際運行環境保持一致，但是無法輸入異常數據，且硬件成本相對較高，大面積應用不太切合實際。根據運行環境的優缺點以及嵌入式武控計算機軟件測試要求，本文選擇半實裝仿真測試環境。
（二）測試特征研究
與普通軟件測試相比，嵌入式軟件表現出以下幾個不同特征：首先是軟件要硬件的關聯性較大，軟件高Q合于其所運行的計算機系統，因此其只能在特定的主機上運行，軟件是否能夠按照預期實現自身功能、性能，與其所處的硬件環境有直接關系。因此，在應用這種軟件之前，需要做好配套硬件準備；其次，該種軟件對實時性有較高要求，一般要求在規定的毫秒級時間內完成任務，如果任務較多，則需要按照系統規定處理時間順序。為了提高運行的可靠性，運行過程中不允許出現內存泄露問題，因此除了常規測試以外，還必須對內存泄露進行測試；第三，為了確保軟件對運行環境的適應性，還要在不同強度下開展測試，包括高溫以及強磁場等特殊環境；最后，該種軟件在開發過程中采用的是交叉式，開發程序一般是在通用PC機上，而軟件開發完成以后則需要在特定目標機上運行，這就是為什么該種軟件測試要更加復雜的原因，這種復雜不僅體現在方法上，同時體現在技術上。
三、嵌入式武控計算機軟件測試方法及關鍵技術
（一）基本宿主機的測試
首先是靜態分析，分析之前要建立代碼檢查表，表中反應的是代碼規則，檢查表的建立要將軟件編寫規范作為依據。然后使用特定的靜態分析工具對源代碼進行檢測，得到分析報告。如果發現源代碼中有不符合規范的地方，要對其進行適當修正。
其次是代碼審查，審查時要將以下內容作為依據：一是軟件需求規格內容，二是數學模型內容，三是通信口協議文件。以此確定程序是否與需求一直，明確代碼是否按照正確的邏輯表達，同時確認代碼是否可讀，根據以上內容生成審查報告。
最后是代碼走查，要建立一個代碼走查小組，小組中不僅要包含軟件測試人員，同時要包括軟件開發人員。準備好測試用例，要求這些用例具有代表性，代碼走查小組要扮演計算機角色，按照程序來執行邏輯，同時執行測試用例，這樣就可以發現被測軟件程序中存在的問題，生成走讀報告。實踐證明，代碼走查在基本宿主機的測試中發揮重要作用，可以發現軟件程序中存在的缺陷，有效提高軟件質量。統計表明，在這一環節發現的軟件缺陷占整個軟件測試中缺陷的40%以上，最高可以達到60%。
（二）基本目標機的測試
首先是覆蓋率測試，對源代碼進行分析插樁，一般使用Mccabe測試工具。之后編譯該程序，一般使用Tonado工具。完成編譯以后將其下載到目標機上，將所有測試用例在該目標機上執行，對測試過程中的覆蓋率情況進行觀察，然后再對測試數據進行分析，得到被測試程序的覆蓋情況。如果覆蓋率沒有達到標準要求，需要繼續添加測試用例，如果代碼性質為不可達代碼，則需要對不可能覆蓋情況進行確認，最后得到準確的覆蓋率測試報告。
其次是內存泄露測試，這是武控計算機軟件測試與普通軟件測試中的最大差別，需要對軟件中的內存情況以及測試情況進行跟蹤，一般需要使用兩個工具，一是TestBed，二是Klockwork。需要對跟蹤結果進行分析，一旦發現內存泄露，要生成相應的內存泄露報告，報告中還要包含內存出錯情況。
隨后是確認測試，這一測試過程必須在目標機環境下進行，這與該種軟件對硬件環境的獨特要求有關。無論是接口、功能以及性能的實現，都需要特定的硬件環境作為支持。仍舊需要提前設計、收集相應的測試用例，對軟件是否滿足需求進行驗證，最后生成測試報告。
四、嵌入式武控計算機軟件測試過程模型的建立及應用
（一）測試過程模型的特征分析
一般情況下，測試過程模型如果能夠滿足測試需要，一般都具備以下幾個特征：首先，在分析并確認測試需求時，必須要對每個需求都進行透徹分析，同時要求技術人員真確理解這些需求，盡量發現軟件需求中存在的錯誤；其次，在評價、審核軟件體系結構的過程中要同步建立起一個性能工程模型，以此判斷軟件的結構是否可以滿足軟件性能要求。總結以往的軟件測試經驗，我們會發現基本結構不合理是造成軟件性能問題的主要因素，與編碼的效率并無多大關系；第三，要根據各個軟件開發階段的特征選擇合適的測試方法，在宿主與目標測試中間做好平衡；第四，過程模型建立時，可以引入自動化測試工具，實現測試過程的自動化，這樣不僅可以提高測試效率，同時可以提升測試結果的準確性；最后，發現軟件缺陷并完成修正以后，要對影響域進行分析，并根據測試需要設計新的測試用例，完成回歸測試過程，這一環節的主要目的是防止修正過程引入新錯誤，保證修正環節的有效性。
（二）典型軟件測試模型分析及選擇
目前經常使用的軟件測試模型主要有V、W、X、H四種，每種模型都有自身的優點和缺點。鑒于本文測試過程模型的建立是基于V型和W型的基礎上，因此先對這兩種模型進行分析，并提出了改造方法。
（1）V模型分析。該種模型是在開發瀑布模型的基礎上發展起來的，模型中的流程采用從左到右的方式，清楚的描述了不同開發級別以及測試級別，并且明確表達了各個階段之間的關系。V模型最大的優點就是將測試明確劃分級別，提高了對測試的重視程度，將軟件開發過程和測試過程一一對應起來。其缺點有以下幾個：首先，測試工作之后于軟件編碼工作，前者是在后者徹底完成以后才正式開始，這就使很多技術人員對測試工作形成錯誤的理解，認為其是軟件開發工作的最后一步，降低了該項工作的獨立性，如果早期開發的結構中存在很大缺陷，就會造成不可挽回的損失；其次，模型中采用左右分支的形式，導致軟件開發與測試表現出一種線性關系，各個階段的測試工作不能同時開展；最后，這種模型將重點放在發現測試階段的問題上，忽視了回歸測試，對軟件進行修正以后，很有可能引入新問題。
（2）W模型分析。該種模型是在V模型的基礎上發展起來的，我們可以將其理解為兩個“V”過程，分別代表著開發和測試過程。這種方式提高了測試過程的獨立性，不再將其作為軟件開發的一個環節，測試的全面性也有所提升，除了檢驗程序代碼之外，還添加了軟件需求測試環節。同時，這種模型強調了軟件測試的盡早性，一般開發、一邊測試，及時發現結構缺陷并修正。但是W模型也有自身缺陷，所有階段被劃分的非常清晰，必須嚴格按照要求順序開展需求分析、軟件設計以及編碼工作等，這就表示其不支持迭代，不能根據實際情況進行自發性調整。我們知道嵌入式武控計算機軟件開發項目中經常出現需求變更情況，導致其缺乏完善的設計文檔。
（3）模型改進。通過以上分析我們會發現，傳統的軟件測試中普遍存在這些問題：測試過程沒有從開發過程中完全獨立出來，開發與測試過程無法同時展開，或者是程序不具備自我調整能力。這些都嚴重影響了測試作用的發揮，因此，在對傳統模型進行改造時，要重點考慮這些內容。V模型和W模型雖然都有缺點，但是在實際軟件測試中的應用仍舊非常廣泛，為了提供這兩種模型的適應性，可以從以下幾個方面做出改進：首先，可以將測試活動定義為過程，并對測試流程進行詳細說明，之后擴展測試對象，明確測試中的各方面要求；其次，不僅要將軟件開發與測試過程一一對應，保證二者之間的同步性，同時要保證各個測試階段可以同時進行；第三，將回歸測試添加到模型中去，避免修正后的程序中出現新問題；最后，要考慮到嵌入式模型本身的特征，使過程模型可以滿足嵌入式軟件的測試需要。
（三）嵌入式武控計算機軟件測試過程模型的應用
將改進后的模型應用于嵌入式武控計算機軟件測試中，會發現其優于傳統模型。首先，設計初期就同步開展需求評審工作，將開發目標與用戶需求保持一致，同時及時發現設計缺陷并修正，避免不必要的損失；其次，系統結構設計階段同步建立性能工程模型，對軟件性能進行分析，而不是等到軟件已經設計完成后再去發現這些問題；第三，由于模型中添加了回歸測試環節，對于修正后的部分重新進行檢測，要求設計新的測例，通過動態執行保證修正的科學性，有效防止新的缺陷影響軟件質量；第四，測試系統參與軟件的設計與評審工作，可以有效避免，可以提升設計的合理性，對設計、開發以及測試任務進行合理劃分。最后，采用自動化的測試方式可以大大提升測試效率和質量，保證測試結果的全面性和準確性。
五、總結
嵌入式武控計算機軟件要求在特定主機上運行，這就為測試工作帶來麻煩。本文主要分析了針對這種軟件的測試方法，對V模型和W模型進行改造，將改造后的模型應用于實際測試中，可以有效提高測試質量和效率，因此認為該種測試模型值得推廣應用。
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計算機嵌入式技術范文4
關鍵詞：系統芯片可編程邏輯嵌入式處理器嵌入式操作系統
一、綜述
本次嵌入式系統學術交流會主要設計了如下一些嵌入式的產品和技術領域，它們是單片機，嵌入式處理器，可編程邏輯，系統芯片，嵌入式操作系統，嵌入式軟件以及相關的系統整合開發方法。從會議主辦方的觀點看，會議討論的重點是系統芯片SOC。因此本文著重介紹在會議上得到的對于SOC的現狀及將來的認識。
二、關于SOC及SOPC
系統芯片SOC的提出已經經歷了一段不短的醞釀期，市場和技術人員都認為現在乃至將來的5年，將是SOC迅速發展并且廣泛應用的黃金時間。如手機芯片，數碼相機芯片是當前SOC產品的代表例子。在這種芯片上實現了具體應用所需要的特殊功能，同時包含處理器、存儲器和一些標準接口，使得電子系統布局更加緊湊，功能更加強大。
而我國同時也在強調IC設計能力的提升，15家國家試點IC設計機構的啟動，表明了國家對于IC設計的投入和觀點。這些IC設計機構的工作重點也將著眼于SOC設計而決不會是一些簡單的常用標準IC。微軟亞洲研究院在聘用“深藍之父”許峰雄之后，也開始了其IC設計的旅程。
隨著可編程邏輯器件的迅速發展，使用可編程邏輯器件進行系統設計逐漸成為另一個趨勢?，F在我們常用的可編程器件來自Altera公司，Altera公司的可編程邏輯器件已經有Flex系列升級到低端Cyclone系列和高端的Statix系列，器件內所包含的邏輯單元已經達到數百萬門，時鐘頻率接近200MHz。同時其應用軟件也完全淘汰了MaxPlusⅡ而代替以QuatusⅡ+SOPCBuilder。在嵌入式系統的發展中，硬件的發展引領著時代的進步，但是這種進步必須得到開發軟件的支持才能叫更多的人（我們）直接的感受到技術進步帶來好處。
為積極開發基于可編程邏輯期間的SOC產品，Altera設計開發了基于其可編程邏輯器件的處理器內核——NIOS系列，目前最新產品是NIOSⅡ，其處理能力接近150MPIS，除較高的處理能力外，Altera還希望在其可編程邏輯中同時實現多個NIOSⅡ，以實現并行處理提高運算能力。使用SOPCBuilder可以方便的開發含有NIOS的可編程邏輯產品，并且提供了大量的標準外設接口，同時NIOS支持ANSIC標準，還提供了用戶可重定義的指令系統。
Altera并不是銷售量最大的可編程邏輯期間供應商，業界最大的可編程邏輯期間供應商是Xilinx，因為進入中國市場較晚，并且針對學生的市場開發規模較小，使得我們對他有一些陌生。目前Xilinx正在依托國防科大實施其大學計劃。
Xilinx的可編程邏輯中也開發并投產了大量多種類的處理器，從高端的PowerPC到低端的8位處理器核應用盡有，處理能力從十幾個MIPS到200個MIPS都可以找到。其中PowerPC采用硬核方式嵌入到可編程邏輯中，其高端的Vertex4中包含了兩個硬核的PowerPC。其中檔32位可編程邏輯處理器同NIOSⅡ處于同一檔次，但由于投放市場較NIOS早半年左右，目前在性能和價格上均受到NIOSⅡ的強烈沖擊。Xilinx的可編程邏輯產品線跨度更大，覆蓋范圍更廣，邏輯資源已經達到500萬門，其雙PowerPC核的處理能力可達400MIPS，已經可以同Intel的Xscale媲美。
三、比較幾種流行的SOC技術
除了在可編程邏輯上實現的系統芯片外，其他一些廠商也把目標瞄準了SOC的市場，也帶來了一些其它類型的可編程SOC產品，主要包括PSOC和CSOC。下面比較一下這三種器件的特點（包括SOPC）。
1．SOPC（SystemOnaProgrammableChip）
提出SOPC概念的是Altera公司，目前Xilinx也在利用自己FPGA的優勢，積極的發展自己的SOPC產品。SOPC結合了SOC和PLD、FPGA各自的優點，一般具備以下基本特征：
至少包含一個嵌入式處理器內核；
具有小容量片內高速RAM資源；
豐富的IPCore資源可供選擇；
足夠的片上可編程邏輯資源；
處理器調試接口和FPGA編程接口；
可能包含部分可編程模擬電路；
單芯片、低功耗、微封裝。
SOPC是PLD和ASIC技術融合的結果，目前0.13微米的ASIC產品制造價格仍然相當昂貴，相反，集成了硬核或軟核CPU、DSP、存儲器、I/O及可編程邏輯的SOPC芯片在應用的靈活性和價格上有極大的優勢。
2．PSOC（ProgrammableSystemOnChip）
PSOC是Cypress公司的產品，其特征在于將各種處理模擬信號的接口通過可編程元素連接起來。PSOC器件集成有一個快速微控制器（MCU）和SONOSTM（硅／氧化氮／氧化硅）工藝制造的閃速存儲器及SRAM，以及具有模擬和數字系統功能的可編程陣列器件（即PSOCblocks），并實現了低成本和小型封裝形式供貨。PSOC包括多種用戶模塊，與CPLD的宏單元非常相似，這些用戶模塊也可由設計師隨意配置。不過，需要牢記的是：與CPLD不同，PSOC還包括能夠完全以模擬方式（無需使用數字電路或CPU等等）來處理信號的用戶模塊。
作為通用的器件，PSOC主要是針對嵌入式系統的應用，包括音頻、無線、手持、數字通信、互聯網、控制和消費類系統。Cypress微系統公司將提供PSOC設計工具PSOCDesignerTM，它是支持PSOC器件的一種完整的開發系統開發系統，包括有一個C編譯器和匯編程序、一個連接和調試工具、一個在線仿真器和器件編輯器(DeviceEditorTM)。
3．CSOC（ConfigurableSystemOnChip）
CSOC的設計初衷是為了回避SOPC在低出貨量、高靈活性方面的優勢，而將工作重點瞄準了高出貨量的ASICIC市場，因此CSOC的特點也是相似于ASIC的，在設計階段比SOPC復雜、成本高，而一旦大批量生產，就可以體現出單件產品價格低，資源利用率高的優勢。
從另一個角度看，目前的CSOC器件主要提供了51系列或者ARM7系列的硬核處理器，以及其它的邏輯模塊，并且可以通過硬件描述語言編程的方式組織管理原有的ASIC資源，也可以實現自己的軟核IP，其可編程資源并不比SOPC差。
并且，一旦生產廠商發現市場成熟，可以大量供貨后，可以很輕松的將現有的CSOC設計，轉換成完全的ASIC設計，以此來最大的降低器件的成本。
目前CSOC的市場還不是很活躍，國內的主要商為矽正電子有限公司。
一個值得思考的問題是，CSOC的技術特點并不是很符合牧村定律的觀點。依照牧村定律，電子器件以10年為周期在可定制和專用化之間擺動，而從現在到2010年學者認為之可定制的10年，Altera和Xilinx也正在積極地為降低FPGA的每邏輯單元成本而努力，因此是否需要向CSOC投入較大精力仍是值得商榷的問題，也許作為技術研究還是比較合適的。
四、其它
會議中還介紹了其他一些嵌入式產品，比如ARM、新型的單片機等。由于ARM的迅速興起，已經嚴重擠壓了單片機的市場，幾乎成為32位通用嵌入式處理器的“標準”，各種規模背景的廠商都在開發基于ARM的產品，各式的ARM開發板也充斥著市場。而生產單片機的廠商則開始謀求新的發展。比如高可靠性，低功耗，采用Flash替代Ram等。以及一些專有領域的相對專用的單片機。利用Flash提供了另一種靈活性更高的在線可編程可配制的解決方案，這種技術已經得到了一些應用。本次展會單片機大廠FreeScale（原Motorola）沒有出席，但可以確定的是FreeScale依然在進行高性能單片機的研發和制造。目前其針對中國市場正在大力宣傳其單片機、DSP和傳感器芯片。
在軟件方便，包括操作系統和應用軟件兩大市場。VxWorks了6.0版本，而Linux系列也得到眾多廠商定推廣，但是感覺Linux行列中缺少重量級企業的支持。
開發工具方面除了各期間廠商推行的工具軟件外，當提到Altium的Protel2004和Nexar。Protel2004延續了Protel的優良傳統，其界面更美觀，運行速度更快，也提供了更豐富的元件庫支持。而Altium號稱其Nexar將是劃時代的FPGA設計工具。依個人觀點，Nexar類似于VB，令用戶不必學習復雜的硬件描述語言也可以開發FPGA產品。Nexar將通用IC模塊化以IP的方式提供，使用Nexar的用戶可以將這些IP以拖拽的方式加入工程，按照設計PCB的方法連接這些通用元件，形成工程，并有Nexar將這些內容編譯綜合下載到可編程邏輯器件中。在Nexar中也提供了基于可編程邏輯的處理器，不過目前僅限于低端的51等系列。通過Protel和Nexar的配合還可以實現在同一個IDE中進行軟硬件的開發。
一些提供系統集成解決方案的廠商也參加了這次會議，包括研華，立功單片機，Emdoor等。他們的和Xscale也得以在展會中露面。
五、總結
計算機嵌入式技術范文5
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計算機嵌入式技術范文6
(一)嵌入式系統的產生
嵌入式系統誕生于微型機時代,經過微型計算機的嵌入式專用化的短暫探索后,便進入到嵌入式系統獨立的微控制器發展時代。直接在嵌入式處理器與集成電路技術基礎上發展的帶處理器內核的單片機,即微控制器的智能化電子系統。即便有處理器內核,也是嵌入式處理器而非通用微處理器。
(二)專用計算機探索的失敗之路
無論是工控機,還是單板機,都無法徹底地滿足嵌入式系統的微小體積、極低價位、高可靠性的要求。人們便直接將微型計算機體系結構進行簡化,集成到一個半導體芯片中,做成單片微型計算機。Motolora公司的6801系列就是由6800系列微型機簡化后集成的單片微型計算機。單片微型計算機徹底解決了嵌入式系統的極小體積、極低價位,但在高可靠性及對象可控性方面沒有本質上的改進。
(三)嵌入式系統的獨立發展道路
嵌入式系統的微控制器(MCU)發展道路,是一條擺脫“專用計算機”羈絆,獨立發展的道路。這是一條由IntelMCS51單片機、iDCX51實時多任務操作系統開辟的單片機獨立發展的道路。MCS51是一個在微電子學、集成電路基礎上,按照嵌入式應用要求,原創的嵌入式處理器。MCS51原創的體系結構、控制型的指令系統與布爾空間、外部總線方式、特殊功能寄存器(SFR)的管理模式,奠定了嵌入式系統的硬件結構基礎;iDCX51是專門與MCS51單片機配置,滿足嵌入式應用要求原創的實時多任務操作系統。
二、嵌入式系統的四個支柱學科
目前,嵌入式系統尚未形成獨立的學科體系。從“嵌入式系統”的誕生、獨立的單片機發展道路、微控制器技術發展的內涵、嵌入式系統的多種解決方案來看,“嵌入式系統”是四個支柱學科的交叉與融合,并以平臺模式進行學科定位與分工。
(一)四個支柱學科的關系
嵌入式系統的四個支柱學科是微電子學科、計算機學科、電子技術學科、對象學科。微電子學科是嵌入式系統發展的基礎,對象學科是嵌入式系統應用的歸宿學科,計算機學科與電子技術學科是嵌入式系統技術發展的重要保證。
(二)領銜的微電子學科
微電子學科與半導體集成電路的領銜作用,在于它為嵌入式系統的應用提供了集成電路基礎。電子技術學科、計算機學科的許多重要成果,最終都會體現在集成電路中,從早期的數字電路集成,到如今的模混合、軟/硬件結合、以IP為基礎的知識與知識行為集成。
(三)為平臺服務的計算機學科
現代計算機出現后,在計算機學科中形成了兩大學科分支,即通用計算機學科與嵌入式計算機學科。通用計算機學科與嵌入式計算機學科有不同的技術發展方向與技術內涵。由于嵌入式計算機學科與對象學科、微電子學科緊密相關,而嵌入式計算機學科與原有計算機學科內容有較大差異,不能用通用計算機的概念來詮釋嵌入式系統,因此、嵌入式計算機要加強與微電子學科、電子學科、對象學科的溝通,共同承擔起嵌入式系統新學科的建設任務。在嵌入式系統中,計算機學科要承擔起嵌入式系統應用平臺的構建任務,它包括嵌入式系統的集成開發環境、計算機工程方法、編程語言、程序設計方法等內容。
(四)廣泛服務的電子技術學科
在嵌入式系統中,電子技術學科提供了最廣泛的技術服務。電子技術將微電子領域的集成電路設計,迅速從電路集成、功能集成、技術集成發展到知識集成;為計算機學科提供嵌入式系統的硬件設計技術支持;在對象學科中,廣大的應用工程師在嵌入式軟硬件平臺上實現最廣泛的應用。
(五)對象學科的最終出路
對象學科是嵌入式系統的最終用戶學科。對象學科幾乎囊括了所有的科技領域,形成了嵌入式系統一個無限大的應用領域。對于對象學科來說,嵌入式系統只是一個智能化的工具,對象學科要在嵌入式系統上構建本領域的一個嵌入式應用系統。嵌入式應用系統的技術基礎是本學科的基礎理論與應用環境、應用要求。同時,在應用中要不斷給微電子、集成電路設計、嵌入式計算機學科提出技術要求,以便不斷提升嵌入式系統平臺的技術水平。[論-文-網]
三、平臺模式下的學科
(一)平臺模式的由來
平臺模式是知識經濟時代的一種基本的產業、科技模式,是人類知識分離性規律、集成性規律發展到高級階段上的必然現象。它將一體化的產業、科技模式變革為知識平臺媒介下的平臺模式。只要對比上世紀60年代收音機產業與90年代的VCD/DVD產業,就會發現一體化產業模式與平臺產業模式的本質差異。
(二)嵌入式系統的平臺模式
按照知識的分離性發展規律,知識創新者不從事知識應用,知識應用者不需要了解創新知識原理;按照集成性發展規律要求,知識創新者應該將創新知識成果集成到工具之中,轉化為知識平臺,知識應用者應該在知識平臺基礎上實現創新知識應用。對象學科領域是嵌入式系統的最終用戶,對象學科領域的電子技術應用工程師應該在一個現成的嵌入式系統平臺上實現嵌入式應用系統設計。微電子學科、嵌入式計算機學科、電子技術學科(非對象學科領域中的應用工程師)不是嵌入式系統最終用戶,這些學科的重要任務是將創新科技成果轉化成形形的知識平臺。[論*文*網]
(三)平臺模式下的學科定位與分工
