無論嵌入式系統(tǒng)變得多么復(fù)雜，開發(fā)的每個嵌入式系統(tǒng)都應(yīng)密切監(jiān)控五個關(guān)鍵特征。一些是顯而易見的，例如 RAM 和 ROM 的使用;然而，其他的往往被嵌入式開發(fā)人員忽視，很容易成為設(shè)計周期中的主要癥結(jié)。
特征 1 – 系統(tǒng)時序
向任何開發(fā)人員詢問系統(tǒng)中斷或功能的最小、最大和平均執(zhí)行時間，90% 的時間答案將是茫然的凝視。在了解嵌入式系統(tǒng)的實時性能時，開發(fā)人員會祈禱并希望獲得最好的結(jié)果。微控制器已經(jīng)變得非常快速和強大，但它們絕不是一個可以完全忽略計時的通用計算設(shè)備。開發(fā)人員需要了解如果多個中斷同時觸發(fā)或用戶同時按下所有按鈕，他們的系統(tǒng)將如何響應(yīng)。
現(xiàn)代微控制器為開發(fā)人員提供了許多工具來了解他們的系統(tǒng)時序和響應(yīng)。例如，ARM 微控制器具有跟蹤功能，允許開發(fā)人員定期對 PC 計數(shù)器進行采樣并重建系統(tǒng)時序和執(zhí)行路徑。利用這些工具可以讓開發(fā)人員深入了解他們的系統(tǒng)，并為他們提供關(guān)于系統(tǒng)如何執(zhí)行的真實數(shù)據(jù)，而不是希望和祈禱系統(tǒng)正在按照開發(fā)人員認為的方式執(zhí)行代碼。
特征 2 – 執(zhí)行順序
系統(tǒng)時序在實時嵌入式系統(tǒng)中至關(guān)重要，理解指令執(zhí)行順序同樣重要。了解系統(tǒng)在哪里分支、跳轉(zhuǎn)以及在何時以何種順序執(zhí)行什么功能或中斷是至關(guān)重要的。系統(tǒng)已經(jīng)變得如此復(fù)雜，以至于我們可以認為我們理解正在發(fā)生的事情，但提取跟蹤數(shù)據(jù)并直觀地看到代碼執(zhí)行揭示了一個完全不同的故事。建議嵌入式開發(fā)人員調(diào)查并熟悉他們的微控制器跟蹤工具，這些現(xiàn)代工具提供了視覺上引人入勝且富有洞察力的圖表。
特征 3 – 代碼大小
每個開發(fā)人員都會監(jiān)控代碼大小，對嗎?并沒有!大多數(shù)開發(fā)人員如果被問到 GPIO 或 SPI 驅(qū)動程序?qū)⒃谒麄兊南到y(tǒng)上占用多少代碼空間，甚至沒有地方去尋找答案!他們所知道的是，他們處理的最后一個應(yīng)用程序有 GPIO 和 SPI，但最終應(yīng)用程序使用了大約 47 kB 的閃存空間。現(xiàn)在代碼大小可能會根據(jù)使用的編譯器甚至優(yōu)化級別和使用的標志而發(fā)生巨大變化，但是，跟蹤這些細節(jié)對于幫助未來的項目規(guī)劃和零件選擇非常有用。如果您對開源和商業(yè)編譯器之間的潛在差異感興趣，建議您查看開源與商業(yè)編譯器。在今天的大多數(shù)情況下，監(jiān)控代碼大小已變得不那么重要，因為閃存非常便宜，而且供應(yīng)商已經(jīng)很容易根據(jù)代碼大小在同一微控制器系列中的不同部件之間進行切換。
特征 4 – RAM 使用率
RAM 正在成為嵌入式軟件開發(fā)的關(guān)鍵因素，微控制器閃存空間超過 16 kB 的情況并不少見，但在物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)堆棧、通信和對代碼重用的關(guān)注的同時，RAM 空間仍然非常寶貴。再加上一個 RTOS，一個應(yīng)用程序可能至少需要 16 kB。當(dāng)開發(fā)人員創(chuàng)建并實施他們的軟件時，他們需要監(jiān)控他們的 RAM 空間的去向。在基于 RTOS 的系統(tǒng)中，嵌入式開發(fā)人員將大量 RAM 分配給線程堆棧空間的情況并不少見，因為很難估計出正確的大小。
特征 5 – 能源消耗
電池供電的設(shè)備無疑將能耗作為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵要求。可以訪問電網(wǎng)的系統(tǒng)通常會忽略能源，因為它不是關(guān)鍵要求。然而，鑒于能源成本上升和自然資源的限制，開發(fā)人員仍應(yīng)繼續(xù)監(jiān)控他們的設(shè)備，以了解他們的能源足跡是什么，以及如何最大限度地減少他們使用的能源。電池供電的設(shè)備顯然會在更換電池或為設(shè)備充電之間獲得使用壽命。直接連接到電網(wǎng)的設(shè)備可以通過節(jié)省電費使消費者和最終用戶受益。
結(jié)論
嵌入式開發(fā)人員在創(chuàng)建系統(tǒng)時需要監(jiān)控這五個特征。使用現(xiàn)代系統(tǒng)有時會使監(jiān)控這些特征看起來微不足道或不必要，但歸根結(jié)底，在該領(lǐng)域遇到的最大問題總是與這五個關(guān)鍵領(lǐng)域有關(guān)。