嵌入式系统设计的五项重要抉择

在展开设计项目期间,工程师往往需要制定重要的决策；而其中有五项设计方案的抉择,可说是不可逆转的重大决定,因为它将会影响这个项目最后会走向成功还是失败。

任何嵌入式系统可说是由数十颗电子元件与数千行程序代码所组成的。大部份的产品甚至还更为复杂,更高的复杂度也意味着需要更多的努力与制订更多的决策。

虽然某些元件的选择是无足轻重的(例如需要什么样的晶体管),但有些却可能涉及产品的定义,或甚至攸关工程师未来的职业发展。同样地,某些程序代码的撰写就像练习打字一样地简单轻松,但有些却像是写软件的十四行诗一般,需要优雅、深厚的程序功力。

而我所见到的是,在每一个嵌入式项目中,都有五项这一类重要的抉择、五个最具影响力的抉择、五个最直接影响产品与其开发的抉择、五个无法再回头的不可逆的抉择。

处理器。虽然我首先列出处理器,但通常这不是开发者第一个面临的抉择。然而,处理器组件是不可逆转的；因为,除非放弃所完成的大部份开发过程,并且重新设计,否则处理器在某种程度上来说,是无法改变的。在开发程中,所有接触到芯片的硬件将改变,大部份的软件也一样,中途改变处理器可说是一场灾难,所以选择正确的芯片是主要的关键。这个决定是有赖于目前的产品生命周期。

操作系统。一旦选定了操作系统、内核、实时程序,或是排程程序(scheduler),软件的模型便固定了。尽管硬件选项可取决于操作系统的选择,但仍需整个放弃既有软件架构并重新开发,才有可能重回到起始点。在最近的一项研究中,嵌入式系统开发者表示他们对于操作系统的重视甚于其它任何组件或工具。他们说,改变了操作系统就完了。操作系统通常决定着处理器的选择,处理器则无法改变操作系统。

系统逻辑。由于它经常被视为只不过是“胶合逻辑(glue logic)”而被忽略,但我认为系统逻辑的选择很重要。我在此讨论关于核心逻辑芯片组、可程序逻辑、FPGA,以及其它接口设备和处理器外部的硬件。举例来说,是否使用FPGA的决定,可能对整体配备、除错选择、效能提升空间和升级路径造成重大的影响。

开发工具。没有一个程序开发者会否定好工具的重要性(没经验的经理人除外)。不熟悉或不完整的工具可能使整体开发团队散乱并缺乏效率。糟糕开发工具不但会造成严重的成本亏损,甚至还会有损开发者的声誉。

总线接口。系统总线、电路板总线,以及I/O总线等均定义了产品的适用范围。它们可说是边境的巡逻者与守门员。它们决定什么可以,什么不能连接到产品的内部和外部。选择了正确的总线,那么当新的芯片、外围设备,或附加产品上市时,你便可以将系统予以扩充。选择了错误的总线,则就像走到了死巷子,当你想加入更多有兴趣的功能特性时,只能通过开发定制化芯片和软件堆栈来完成了。

作者:Jim Turley

Embedded Systems Programming主编