Thông tin tài liệu
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG - k BÁO CÁO TIỂU LUẬN Xác định Hệ thống - Tạo Kiến trúc Lập hồ sơ Thiết kế Các giai đoạn cuối thiết kế nhúng: Thực Kiểm tra Giảng viên: TS Nguyễn Thu Hiên Nhóm học – nhóm con: 05 -17 Thành viên nhóm: Bùi Đức Cường - B19DCVT033 (Nhóm trưởng ) Trần Ngọc Khánh - B19DCVT201 Ngơ Thị Thu Thủy - B19DCVT401 Trình Văn Lâm - B19DCVT217 Hà Nội - 2021 MỤC LỤC Chương 1: Xác Định Hệ thống – Tạo kiến trúc lập hồ sơ thiết kế……………… Tóm tắt……………………………… ………………………………………………2 Vấn đề……………………………………………………… ……………………….2 Chương 2: Các giai đoạn cuối thiết kế nhúng: Thực Kiểm tra .4 2.1 Thực thiết kế …………………………………………………… …………4 2.1.1 Cơng cụ tiện ích phần mềm chính: Viết mã trình soạn thảo IDE .5 2.1.2 Thiết kế có hỗ trợ máy tính (CAD) phần cứng………………………6 2.1.3 Cơng cụ dịch — Bộ tiền xử lý, Phiên dịch, Trình biên dịch liên kết……8 2.1.4 Công cụ gỡ lỗi ………………………….………………………… ……… 12 2.1.5 Khởi động hệ thống………………………………………………………… 21 2.2 Đảm bảo chất lượng kiểm tra thiết kế…………………….……………… 35 2.3 Kết luận: Duy trì hệ thống nhúng nữa………….…………………39 Các vấn đề……………………………………………………………………………41 Chương Xác định Hệ thống — Tạo Kiến trúc lập hồ sơ thiết kế Trong chương f Xác định giai đoạn tạo kiến trúc hệ thống nhúng f Giới thiệu chu kỳ kinh doanh kiến trúc ảnh hưởng kiến trúc f Mô tả cách tạo ghi lại kiến trúc f Giới thiệu cách đánh giá thiết kế ngược kiến trúc Chương nói việc cung cấp cho người đọc số quy trình kỹ thuật thực tế có chứng minh hữu ích năm qua Việc xác định hệ thống kiến trúc nó, thực đúng, giai đoạn phát triển khó khăn quan trọng toàn chu kỳ phát triển Hình 11-1 cho thấy giai đoạn phát triển khác xác định bởi: Mơ hình vòng đời thiết kế phát triển hệ thống nhúng Phản hồi kết hợp Giai đoạn 1: Tạo Kiến trúc Đánh giá & Nhận phản hồi Giai đoạn 2: Triển khai Kiến trúc Phản hồi kết hợp Hình 1-1: Thiết kế hệ thống nhúng Mơ hình Vịng đời Phát triển Mơ hình q trình thiết kế hệ thống nhúng thiết kế thị trường có bốn giai đoạn: • Giai đoạn Tạo Kiến trúc, trình lập kế hoạch thiết kế hệ thống nhúng • Giai đoạn Triển khai Kiến trúc , trình phát triển hệ thống nhúng • Giai đoạn Kiểm tra Hệ thống , trình kiểm tra hệ thống nhúng cho vấn đề, sau giải vấn đề • Giai đoạn Bảo trì Hệ thống , trình triển khai phần mềm nhúng hệ thống vào trường cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho người dùng thiết bị để thời gian tồn thiết bị Mơ hình thời gian quan trọng dành cho giai đoạn 1, tạo kiến trúc Ở giai đoạn q trình, khơng có bo mạch chạm vào khơng có phần mềm mã hóa Đó việc dành tồn ý, tập trung kỹ điều tra để thu thập thông tin thiết bị phát triển, hiểu lựa chọn tồn ghi lại phát Nếu việc chuẩn bị thực việc xác định kiến trúc hệ thống, xác định yêu cầu, hiểu rủi ro, v.v giai đoạn phát triển, kiểm tra bảo trì thiết bị cịn lại đơn giản hơn, nhanh rẻ Tất nhiên, điều đòi hỏi kỹ sư chịu trách nhiệm phải có kỹ cần thiết Tóm lại, giai đoạn thực xác, thời gian bị lãng phí cho việc giải mã mã khơng đáp ứng yêu cầu hệ thống đoán ý định nhà thiết kế, điều thường dẫn đến nhiều lỗi nhiều cơng việc Điều khơng có nghĩa q trình thiết kế ln thuận buồm xi gió Thơng tin thu thập khơng xác, thơng số kỹ thuật thay đổi, v.v., nhà thiết kế hệ thống có kỷ luật, chuẩn bị có tổ chức mặt kỹ thuật, rào cản nhận giải Điều dẫn đến q trình phát triển căng thẳng nhiều, lãng phí thời gian tiền bạc Quan trọng nhất, dự án, từ quan điểm kỹ thuật, gần chắn kết thúc thành cơng Tóm tắt Chương giới thiệu quy trình đơn giản để tạo kiến trúc hệ thống nhúng bao gồm sáu giai đoạn chính: có tảng kỹ thuật vững (giai đoạn 1), hiểu chu trình kinh doanh kiến trúc hệ thống (giai đoạn 2), xác định mẫu kiến trúc mơ hình tương ứng (giai đoạn 3), xác định cấu trúc kiến trúc (giai đoạn 4), lập hồ sơ kiến trúc (giai đoạn 5), phân tích đánh giá kiến trúc (giai đoạn 6) Nói tóm lại, q trình sử dụng số chế hữu ích phương pháp tiếp cận kiến trúc công nghiệp phổ biến khác Người đọc sử dụng chế điểm khởi đầu để hiểu nhiều cách tiếp cận khác nhau, để tạo kiến trúc hệ thống nhúng dựa cách tiếp cận thực dụng, đơn giản Chương cuối - Chương 2, thảo luận giai đoạn lại thiết kế hệ thống nhúng: triển khai kiến trúc, kiểm tra thiết kế vấn đề khả bảo trì thiết kế sau triển khai Chương 1: Vấn đề Vẽ mô tả bốn giai đoạn Mơ hình Vịng đời Thiết kế Phát triển Hệ thống Nhúng [a] Trong bốn giai đoạn, giai đoạn coi khó khăn quan trọng nhất? [b] Tại sao? Sáu giai đoạn việc tạo cơng trình kiến trúc gì? [a] ABC hệ thống nhúng gì? [b] Vẽ mơ tả chu trình Liệt kê xác định bốn bước Giai đoạn việc tạo kiến trúc Kể tên bốn loại ảnh hưởng đến trình thiết kế hệ thống nhúng Phương pháp khuyến nghị để thu thập thông tin từ ảnh hưởng ABC? A Mơ hình máy trạng thái hữu hạn B Các kịch C Qua điện thoại D Trong e-mail E Tất điều Kể tên mơ tả bốn ví dụ đặc điểm chung ABC từ năm ảnh hưởng khác [a] Nguyên mẫu gì? [b] Làm ngun mẫu hữu ích? 10 Sự khác biệt kịch chiến thuật gì? 11.Trong Hình 1-2, liệt kê xác định thành phần kịch Các biện pháp phản hồi hệ thống (độ trễ phản ứng với đầu vào người dùng, khôi phục từ lỗi người dùng, mức độ hài lòng người dùng, v.v.) Nguồn kích thích bên ngồi (người dùng: nhân viên bán hàng, kỹ sư ứng dụng trường, khách hàng, v.v.) Kích thích thân thiện với người dùng (học cách sử dụng hệ thống, cập nhật hệ thống, v.v.) Yếu tố bị ảnh hưởng (Hệ thống nhúng) Môi trường (tại trường.) Phản hồi hệ thống (kết đầu phù hợp với đầu vào người dùng, v.v.) Hình 1-2: Kịch chung mức độ thân thiện với người dùng ABC 12 [T / F] Một yêu cầu có nhiều chiến thuật 13 Sự khác biệt mơ hình kiến trúc mơ hình tham chiếu gì? 14 [a] Mơ hình “4 + 1” gì? [b] Tại hữu ích? [c] Liệt kê xác định cấu trúc tương ứng với mơ hình “4 + 1” 15 [a] Quy trình ghi lại kiến trúc gì? [b] Làm cấu trúc cụ thể ghi lại? 16 [a] Liệt kê xác định hai cách tiếp cận phổ biến để phân tích đánh giá ngành kiến trúc? [b] Đưa năm ví dụ giới thực hai 17 Sự khác biệt cách tiếp cận thuộc tính chất lượng định tính định lượng gì? 18 Năm bước giới thiệu văn phương pháp để xem xét ngành kiến trúc? CHƯƠNG Các giai đoạn cuối thiết kế nhúng: Thực Kiểm tra Trong chương f Xác định khía cạnh việc triển khai kiến trúc hệ thống nhúng f Giới thiệu phương pháp đảm bảo chất lượng f Thảo luận việc bảo trì hệ thống nhúng sau triển khai f Kết luận sách 2.1 Thực thiết kế Có tài liệu kiến trúc rõ ràng giúp kỹ sư lập trình viên nhóm phát triển triển khai hệ thống nhúng phù hợp với yêu cầu Trong suốt sách này, đề xuất giới thực đưa để triển khai thành phần khác thiết kế đáp ứng yêu cầu Ngoài việc hiểu thành phần khuyến nghị này, điều quan trọng phải hiểu công cụ phát triển có sẵn để hỗ trợ việc triển khai hệ thống nhúng Việc phát triển tích hợp thành phần phần cứng phần mềm khác hệ thống nhúng thực thông qua công cụ phát triển cung cấp thứ từ tải phần mềm vào phần cứng đến cung cấp quyền kiểm sốt hồn tồn thành phần hệ thống khác Các hệ thống nhúng thường khơng phát triển hệ thống - ví dụ: Bo mạch kho hệ thống nhúng — thường yêu cầu hệ thống máy tính khác kết nối với tảng nhúng để quản lý phát triển tảng Nói tóm lại, môi trường phát triển thường tạo thành từ mục tiêu (hệ thống nhúng thiết kế) máy chủ (PC, Sparc Station số hệ thống máy tính khác nơi mã thực phát triển) Mục tiêu máy chủ kết nối số phương tiện truyền dẫn, nối tiếp, Ethernet phương pháp khác Nhiều công cụ khác, chẳng hạn cơng cụ tiện ích để ghi EPROMs cơng cụ gỡ lỗi, sử dụng môi trường phát triển với máy chủ mục tiêu (Xem Hình 2-1.) Cơng cụ gỡ lỗi Bảng mục tiêu Phương tiện truyền dẫn Phương tiện truyền dẫn Hệ thống mục tiêu Hình 2.1: Mơi trường phát triển Các công cụ phát triển quan trọng thiết kế nhúng đặt máy chủ, đích tồn độc lập Các cơng cụ thường thuộc ba loại: tiện ích, cơng cụ dịch gỡ lỗi Các cơng cụ tiện ích công cụ chung hỗ trợ phát triển phần mềm phần cứng, chẳng hạn trình soạn thảo (để viết mã nguồn), VCS (Phần mềm kiểm soát phiên bản) để quản lý tệp phần mềm, trình ghi ROM cho phép đưa phần mềm vào ROM, v.v Các công cụ dịch chuyển mã mà nhà phát triển dự định cho mục tiêu thành dạng mà mục tiêu thực thi cơng cụ gỡ lỗi sử dụng để theo dõi sửa lỗi hệ thống Tất loại công cụ phát triển quan trọng dự án thiết kế kiến trúc, khơng có cơng cụ phù hợp, việc triển khai gỡ lỗi hệ thống khó khăn, khơng muốn nói khơng thể 2.1.1 Cơng cụ tiện ích phần mềm chính: Viết mã trình soạn thảo IDE Mã nguồn thường viết công cụ trình soạn thảo văn ASCII tiêu chuẩn Mơi trường phát triển tích hợp (IDE) nằm tảng máy chủ (phát triển), Hình 12-2 IDE tập hợp công cụ, bao gồm trình soạn thảo văn ASCII, tích hợp vào giao diện người dùng ứng dụng Trong trình soạn thảo văn ASCII sử dụng để viết loại mã nào, độc lập với ngôn ngữ tảng, IDE dành riêng cho tảng thường cung cấp nhà cung cấp IDE, nhà sản xuất phần cứng (trong khởi động bao gồm bảng phần cứng với công cụ IDE trình soạn thảo văn bản), nhà cung cấp hệ điều hành nhà cung cấp ngôn ngữ (Java, C, v.v.) Hình 2-2: IDE Lời khuyên thực tế Thị trường công cụ nhúng Thị trường công cụ nhúng thị trường nhỏ, phân mảnh, với nhiều nhà cung cấp khác hỗ trợ số tập hợp CPU, hệ điều hành, JVM, v.v nhúng sẵn có Bất kể nhà cung cấp lớn đến đâu, chưa có "cửa hàng tổng hợp" nơi mua tất công cụ cho hầu hết loại linh kiện loại Về bản, có nhiều phân phối khác từ nhiều nhà cung cấp công cụ khác nhau, nhà cung cấp hỗ trợ nhóm biến thể riêng họ hỗ trợ nhóm biến thể tương tự Các kiến trúc sư hệ thống có trách nhiệm cần phải nghiên cứu đánh giá cơng cụ có sẵn trước hồn thiện thiết kế kiến trúc họ để đảm bảo hai cơng cụ phù hợp có sẵn để phát triển hệ thống cơng cụ có chất lượng cần thiết Chờ đợi vài tháng để công cụ chuyển sang kiến trúc bạn để sửa lỗi từ nhà cung cấp sau trình phát triển bắt đầu, khơng phải tình tốt —Dựa báo “Rắc rối với thị trường cơng cụ nhúng” Jack Ganssle —Lập trình hệ thống nhúng Tháng năm 2004 2.1.2 Thiết kế có hỗ trợ máy tính (CAD) phần cứng Các cơng cụ thiết kế có hỗ trợ máy tính (CAD) thường kỹ sư phần cứng sử dụng để mô mạch cấp độ điện nhằm nghiên cứu hành vi mạch điều kiện khác trước họ thực chế tạo mạch Hình 2-3a: Mẫu mơ Pspice CAD Hình 2-3b: Mẫu mạch Pspice CAD Hình 2-3a ảnh chụp nhanh trình mơ mạch tiêu chuẩn phổ biến, gọi PSpice Phần mềm mô mạch biến thể trình mơ mạch khác ban đầu phát triển Đại học California, Berkeley có tên SPICE (Chương trình Mơ với Nhấn mạnh Mạch Tích hợp) PSpice phiên PC SPICE ví dụ trình mơ thực số loại phân tích mạch, chẳng hạn thống qua phi tuyến, chiều phi tuyến, xoay chiều tuyến tính, nhiễu biến dạng Như Hình 2-3b, mạch tạo trình mơ tạo thành từ nhiều phần tử chủ động và/ bị động Nhiều cơng cụ mơ mạch điện có sẵn thị trường nói chung tương tự PSpice mục đích tổng thể chúng chủ yếu khác thực phân tích, thành phần mạch mơ giao diện giao diện người dùng công cụ Do tầm quan trọng chi phí liên quan đến việc thiết kế phần cứng, có nhiều kỹ thuật cơng nghiệp cơng cụ CAD sử dụng để mô mạch Với mạch phức tạp xử lý bo mạch, khó, khơng muốn nói khơng thể, thực mơ tồn thiết kế, đó, hệ thống phân cấp trình mơ mơ hình thường sử dụng Trên thực tế, việc sử dụng mơ hình yếu tố quan trọng thiết kế phần cứng, hiệu độ xác trình mơ Ở cấp độ cao nhất, mơ hình hành vi toàn mạch tạo cho mạch tương tự mạch kỹ thuật số, sử dụng để nghiên cứu hành vi toàn mạch Mơ hình hành vi tạo cơng cụ CAD cung cấp tính này, viết ngơn ngữ lập trình chuẩn Sau đó, tùy thuộc vào loại cấu tạo mạch, mơ hình bổ sung tạo cho thành phần hoạt động thụ động riêng lẻ mạch, cho phụ thuộc môi trường (ví dụ: nhiệt độ) mà mạch có Ngồi việc sử dụng số phương pháp cụ thể để viết phương trình mạch cho mơ cụ thể, chẳng hạn phương pháp hoạt cảnh phương pháp nút sửa đổi, cịn có kỹ thuật mô để xử lý mạch phức tạp bao gồm kết hợp của: • Chia mạch phức tạp thành mạch nhỏ hơn, sau kết hợp kết • Sử dụng đặc tính đặc biệt số loại mạch • Sử dụng vector tốc độ cao và/ máy tính song song 2.1.3 Cơng cụ dịch — Bộ tiền xử lý, Phiên dịch, Trình biên dịch liên kết Dịch mã lần giới thiệu ngắn gọn số công cụ sử dụng dịch mã, bao gồm trình tiền xử lý, trình thơng dịch, trình biên dịch trình liên kết Theo đánh giá, sau mã nguồn viết, cần dịch sang mã máy, mã máy ngơn ngữ mà phần cứng trực tiếp thực thi Tất ngôn ngữ khác cần công cụ phát triển, để tạo mã máy tương ứng mà phần cứng hiểu Cơ chế thường bao gồm kết hợp kỹ thuật tạo mã máy trình tiền xử lý, dịch phiên dịch Những chế thực nhiều loại công cụ phát triển dịch thuật Tiền xử lý bước tùy chọn xảy trước dịch diễn giải mã nguồn có chức thường thực tiền xử lý Vai trò tiền xử lý tổ chức cấu trúc lại mã nguồn để làm cho việc dịch giải thích mã dễ dàng Bộ tiền xử lý thực thể riêng biệt, tích hợp đơn vị biên dịch phiên dịch Nhiều ngôn ngữ chuyển đổi mã nguồn, trực tiếp sau xử lý trước, thành mã đích thơng qua việc sử dụng trình biên dịch, chương trình tạo số ngơn ngữ đích, chẳng hạn mã máy, mã byte Java, v.v., từ ngôn ngữ nguồn, chẳng hạn Assembly, C, Java, v.v (xem Hình 2-4) Hình 2-4: Sơ đồ tổng hợp Một trình biên dịch thường dịch tất mã nguồn thành mã đích lúc Như thường thấy hệ thống nhúng, hầu hết trình biên dịch đặt máy chủ lập trình viên tạo mã đích cho tảng phần cứng khác với tảng mà trình biên dịch thực chạy Các trình biên dịch thường gọi trình biên dịch chéo Trong trường hợp lắp ráp, trình biên dịch hợp ngữ trình biên dịch chéo chuyên dụng gọi trình hợp dịch ln tạo mã máy Các trình biên dịch ngơn ngữ cấp cao khác thường gọi tên ngơn ngữ cộng với “trình biên dịch” (tức trình biên dịch Java, trình biên dịch C) Các trình biên dịch ngơn ngữ cấp cao khác Hình 2-7e: Sơ đồ diễn giải Bản quyền Freescale Semiconductor, Inc 2004 Được phép sử dụng Trên bo mạch dựa MPC823 này, sau trình tự khởi tạo phần cứng khởi tạo xử lý, CPU bắt đầu thực thi mã nạp khởi động PlanetCore Như hiển thị hộp thích sau, tất phần cứng cụ thể cho kiến trúc MPC823 cụ thể cho bo mạch khởi tạo (tức nối tiếp, mạng, v.v.) thông qua loại mã khởi động /***************************************************************** c_entry *Mô tả * * *Hàm C * *Trả lại giá trị: * * *Không trả lại 28 ****************************************************************/ Int c_entroy(void){ BootLoader Khởi tạo bảng cho BSP tùy chỉnh Việc khởi tạo MPC823, (khơng phải khởi tạo bo mạch), bao gồm khoảng 24 bước, bao gồm: vơ hiệu hóa đệm liệu để ngăn lỗi kiểm tra máy xảy Khởi tạo Thanh ghi trạng thái máy ghi lưu khôi phục với giá trị 0x1002 Khởi tạo Thanh ghi điều khiển hỗ trợ hướng dẫn, ICTRL, sửa đổi để lõi khơng bị hóa (có ảnh hưởng đến hiệu suất) Khởi tạo ghi kích hoạt gỡ lỗi, DER Khởi tạo Thanh ghi Nguyên nhân Ngắt, ICR T Khởi tạo Thanh ghi Bản đồ Bộ nhớ Trong, IMMR Khởi tạo ghi Cơ sở Bộ điều khiển Bộ nhớ Tùy chọn theo yêu cầu Khởi tạo Thanh ghi tiền vô hướng Bộ hẹn Định kỳ Bộ nhớ, MPTPR Khởi tạo Thanh ghi Chế độ Máy, MAMR MBMR Khởi tạo ghi cấu hình mơ-đun SIU, SIUMCR Lưu ý bước định cấu hình nhiều chân hiển thị phía bên phải sơ đồ chân hướng dẫn sử dụng 10 Khởi tạo Sổ đăng ký Bảo vệ Hệ thống, SYPCR Thanh ghi chứa cài đặt cho giám sát xe buýt quan giám sát phần mềm 11 Khởi tạo Thanh ghi Trạng thái Kiểm soát Cơ sở Thời gian, TBSCR 12 Khởi tạo trạng thái đồng hồ thời gian thực ghi điều khiển, RTCSC 13 Khởi tạo ghi hẹn ngắt định kỳ, PISCR 14 Khởi tạo mảng RAM UPM ghi lệnh nhớ ghi liệu nhớ Chúng tơi thảo luận quy trình chương liên quan đến điều khiển nhớ 29 15 Khởi tạo ghi điều khiển thiết lập lại nguồn điện thấp PLL, PLPRCR 16 Không bắt buộc, nhiều lập trình viên thực bước Bước di chuyển bảng vectơ ROM sang bảng vectơ RAM 17 Thay đổi vị trí bảng vectơ Ví dụ cho thấy quy trình cách bỏ qua ghi trạng thái máy, thiết lập xóa bit IP ghi lại ghi trạng thái máy trở lại 18 Vơ hiệu hóa đệm dẫn 19 Mở khóa đệm dẫn 20 Làm hiệu lực đệm dẫn 21 Mở khóa nhớ đệm liệu 22 Kiểm tra xem nhớ đệm kích hoạt chưa có, xóa 23 Làm hiệu lực đệm liệu 24 Khởi tạo tất thành phần: xử lý, đồng hồ, EEPROM, I2C, nối tiếp, Ethernet 10/100, chọn chip, máy UPM, khởi tạo DRAM, PCMCIA (Loại I II), SPI, UART, mã hóa video,LCD, âm thanh, hình cảm ứng, IR, Trình ghi Flash Chuẩn đốn tiện ích Kiểm tra DRAM Giao diện dịng lệnh } [12-3] Ví dụ khởi động dựa MIPS32 Bo mạch dựa Ampro Encore M3 Au1500 giả định ROM bo mạch (tức Flash) chứa chương trình / nạp khởi động, gọi YAMON, ban đầu tạo MIPS Technologies Nơi ROM khởi động ánh xạ Au1500 dựa yêu cầu kiến trúc MIPS, định đặt lại, xử lý MIPS phải tìm nạp vectơ ngoại lệ Đặt lại từ địa 0xBFC00000 Về bản, khởi động nguội xảy 30 xử lý dựa MIPS32, ngoại lệ đặt lại xảy thực trình tự khởi tạo "phần cứng" đặt lại đầy đủ (nói chung) đặt xử lý trạng thái thực thi lệnh từ nhớ không ánh xạ, chưa lưu vào nhớ, khởi tạo ghi (chẳng hạn rando, có dây, cấu hình trạng thái) để đặt lại, sau tải PC 0xBFC0_0000, véc tơ ngoại lệ đặt lại 0xBFC0_0000 địa ảo, địa thực Tất địa theo kiến trúc MIPS32 địa ảo, có nghĩa địa nhớ vật lý thực bảng dịch xử lý, chẳng hạn tìm nạp lệnh, tải lưu trữ liệu Các bit địa ảo xác định vùng khác sơ đồ nhớ; Ví dụ: • KUSEG (2 GB nhớ ảo từ 0x0000000–0x7FFFFFFF) • KSEG0 (bộ nhớ ảo 512 MB từ 0x8000000 đến 9FFFFFFF) đồ trực tiếp tới địa vật lý lưu nhớ cache • KSEG1 (bộ nhớ ảo 512 MB từ 0xA000000 đến BFFFFFFF) đồ trực tiếp tới địa vật lý lưu nhớ cache Điều có nghĩa địa ảo (KSEG0) 0x80000000 (chế độ xem lưu nhớ đệm) (KSEG1) 0xA00000000 (chế độ xem lưu nhớ đệm) ánh xạ trực tiếp lên địa thực 0x00000000 Vectơ ngoại lệ đặt lại MIPS32 (0xBFC0_0000) nằm Mbyte cuối vùng nhớ KSEG1, vùng lưu nhớ cache thực thi thành phần bo mạch khác chưa khởi tạo Điều có nghĩa địa vật lý 0x1FC00000 tạo cho lệnh tìm nạp từ ROM khởi động Về bản, lập trình viên đặt mã khởi động bắt đầu (tức YAMON) 0x1FC0_0000, giá trị mà PC đặt để bắt đầu thực thi bật nguồn chiếm tồn 4MB dung lượng (0x1FC00000 đến 0x1FFFFFFF) 31 Hình 2-8b: Sơ đồ diễn giải Địa hệ thống Địa Flash bfC00000 – 00000000 bfC03FFF 00003FFF bfC04000 – 00004000 bcC05FFF 00005FFF bfC06000 – 00006000 bfC07FFF 00007FFF bfC08000 – 00008000 bfC0FFFF 0000FFFF bfC10000 – 00010000 bfC8FFFF 0008FFFF bfC90000 – 00090000 bfD0FFFF 0010FFFF bfD10000 – 00110000 bfDEFFFF Các ngành Miêu tả – Đặt lại hình ảnh(16kB) – Dịng khởi động(8kB0 – Tham số Flash(8kB0 – Người sử dụng NVRAM (32kB) – 4-11 YAMON Little Endian (512kB) – 12-19 YAMON Big Engian (512kB) – 20-23 Hệ thống Flash (896kB) 001EFFFF 32 bfDF0000 – 001F0000 bfDFFFFF 001FFFFF – 34 Mơi trường Flash (64kB0 Hình 2-8c: Sơ đồ diễn giải Địa vật lý 0x1FC000000 cố định cho véc tơ ngoại lệ đặt lại (đầu YAMON) MIPS32, có nhớ vật lý thực bo mạch — nghĩa chip Flash bo mạch phải tích hợp để tương quan với điều địa vật lý Trong trường hợp bo mạch Ampro Encore M3, có MB nhớ Flash bo mạch Trên bo mạch dựa MIPS32 này, sau trình tự khởi tạo phần cứng khởi tạo xử lý, CPU bắt đầu thực thi mã nằm địa ghi PC Trong trường hợp này, mã nạp khởi động YAMON chuyển sang bo mạch Ampro Encore M3 Tất phần cứng cụ thể cho kiến trúc MIPS32 (ví dụ: khởi tạo ngắt) cụ thể cho bo mạch (tức nối tiếp, mạng, v.v.) khởi tạo thơng qua chương trình YAMON, phần mềm độc quyền có sẵn từ MIPS Khởi động hệ thống với hệ điều hành Thông thường, kiến trúc 32-bit bao gồm ngăn xếp phần mềm hệ thống phức tạp bao gồm hệ điều hành và, tùy thuộc vào hệ điều hành, bao gồm BSP Bất kể nơi bổ sung mã bootstrapping đến từ, hệ thống bao gồm hệ điều hành, hệ điều hành (với BSP có) khởi tạo tải Mặc dù trình tự khởi động hệ điều hành cụ thể khác nhau, tất kiến trúc thực bước giống khởi tạo tải hệ điều hành nhúng khác Ví dụ, trình tự khởi động cho nhân Linux kiến trúc x86 xảy thông qua BIOS chịu trách nhiệm tìm kiếm, tải thực thi nhân Linux, phần trung tâm Hệ điều hành Linux điều khiển tất chương trình khác Về bản, tiến trình mẹ “init” bắt đầu (thực thi) Mã quy trình init đảm nhận việc thiết lập phần lại hệ thống, chẳng hạn thực tác vụ để quản lý mạng / cổng nối tiếp, v.v.Mặt khác, trình tự khởi động vxWorks RTOS hầu hết kiến trúc xảy thông qua ROM khởi động vxWorks thực khởi tạo kiến trúc bo mạch cụ thể, sau bắt đầu nhân đa nhiệm với tác vụ khởi động người dùng hoạt động 33 Sau hồn thành trình tự khởi động, hệ thống nhúng sau thường vào vịng lặp vơ hạn, chờ kiện kích hoạt ngắt hành động kích hoạt sau số thành phần thăm dị ý kiến (xem Hình 12-9 bên dưới) Hình 2-9: Hệ thống chạy 34 2.2 Đảm bảo chất lượng kiểm tra thiết kế Trong mục tiêu việc kiểm tra đảm bảo chất lượng hệ thống tìm lỗi thiết kế theo dõi xem lỗi sửa chưa Đảm bảo chất lượng kiểm tra tương tự gỡ lỗi, thảo luận trước chương này, ngoại trừ mục tiêu việc gỡ lỗi để sửa lỗi phát Sự khác biệt khác gỡ lỗi kiểm tra hệ thống việc gỡ lỗi thường xảy nhà phát triển gặp cố cố gắng hoàn thành phần thiết kế sau kiểm tra để vượt qua sửa lỗi (nghĩa kiểm tra để đảm bảo hệ thống hoạt động tối thiểu trường hợp bình thường) Mặt khác,với thử nghiệm lỗi phát cố gắng phá vỡ hệ thống, bao gồm thử nghiệm để vượt qua thử nghiệm để thất bại, nơi điểm yếu hệ thống thăm dị Trong q trình thử nghiệm, lỗi thường xuất phát từ việc hệ thống không tuân thủ đặc điểm kiến trúc nghĩa là, hoạt động theo cách mà khơng nên theo tài liệu, khơng hoạt động theo cách cách phải theo tài liệu, hoạt động theo cách không đề cập tài liệu khơng có khả kiểm tra hệ thống Các loại lỗi gặp phải thử nghiệm phụ thuộc vào loại thử nghiệm thực Nói chung, kỹ thuật thử nghiệm thuộc bốn mơ hình: thử nghiệm hộp đen tĩnh, thử nghiệm hộp trắng tĩnh, thử nghiệm hộp đen động thử nghiệm hộp trắng động (xem ma trận Hình 2-9) Kiểm tra hộp đen xảy với người kiểm tra khơng có khả hiển thị hoạt động bên hệ thống (khơng có sơ đồ, khơng có mã nguồn, ) Kiểm tra hộp đen dựa tài liệu yêu cầu sản phẩm chung, trái ngược với kiểm tra hộp trắng (còn gọi kiểm tra hộp hộp kính), người kiểm tra có quyền truy cập vào mã nguồn, sơ đồ, Thử nghiệm tĩnh thực hệ thống không chạy, thử nghiệm động thực hệ thống chạy 35 Thử nghiệm tĩnh Thử nghiệm với hộp đen Kiểm tra thông số kĩ thuật sản phẩm cách: tìm kiếm vấn đề bản, sơ suất, thiếu sót mức độ cao (tức coi lầ khách hàng, nghiên cứu hướng dẫn/tiêu chuẩn có, xem xét kiểm tra phần mềm tương tự, v.v.) kiểm tra đặc điểm kỹ thuật cấp thấp cách đảm bảo tính đầy đủ, xác, độ xác, tính quán, mức độ liên quan, tính khả thi,… Thử nghiệm với hộp trắng Quy trình xem xét phần cứng mã cách có phương pháp để tìm lỗi mà không cần thực thi 36 Yêu cầu xác định phần mềm Thử nghiệm động phần cứng bao gồm: • kiểm tra liệu, kiểm tra thông tin đầu vào đầu người dùng • kiểm tra điều kiện ranh giới, kiểm tra tình cạnh giới hạn hoạt động theo kế hoạch phần mềm • kiểm tra ranh giới nội bộ, thử nghiệm lũy thừa hai, bảng ASCII • kiểm tra đầu vào, kiểm tra liệu trống, liệu khơng hợp lệ • kiểm tra trạng thái, kiểm tra chế độ chuyển đổi chế độ mà phần mềm thực với biến trạng thái tức là, điều kiện tương tranh, thử nghiệm lặp lại (lý phát rị rỉ nhớ), ứng suất(đói phần mềm = thấp nhớ, mạng chậm cpu chậm), tải (phần mềm nguồn cấp liệu = kết nối nhiều thiết bị ngoại vi, xử lý lượng lớn liệu, web máy chủ có nhiều máy khách truy cập, ) Kiểm tra hệ thống chạy xem mã, sơ đồ, v.v Trực tiếp kiểm tra mức thấp mức cao dựa kiến thức hoạt động chi tiết, truy cập biến kết xuất nhớ Tìm kiếm lỗi tham chiếu liệu, liệu lỗi khai báo, lỗi tính tốn, lỗi so sánh, lỗi luồng điều khiển, lỗi tham số chương trình con, lỗi I/O, Hình 12-10: Ma trận mơ hình kiểm tra Trong mơ hình (được hiển thị Hình 12-10), thử nghiệm chia nhỏ để bao gồm thử nghiệm đơn vị / mô-đun (thử nghiệm gia tăng phần tử riêng lẻ hệ thống), thử nghiệm tính tương thích (thử nghiệm xem 37 phần tử khơng gây cố với phần tử khác hệ thống), thử nghiệm tích hợp (thử nghiệm gia tăng phần tử tích hợp), thử nghiệm hệ thống (thử nghiệm toàn hệ thống nhúng với tất phần tử tích hợp), thử nghiệm hồi quy (chạy lại kiểm tra vượt qua trước sau sửa đổi hệ thống) thử nghiệm sản xuất (thử nghiệm để đảm bảo việc sản xuất hệ thống không tạo lỗi) Từ thử nghiệm này, tập hợp trường hợp thử nghiệm hiệu rút để xác minh hệ thống cấp độ đáp ứng thông số kỹ thuật kiến trúc, xác nhận phần tử hệ thống đáp ứng yêu cầu thực tế, chưa phản ánh cách xác hồn tồn tài liệu Khi trường hợp thử nghiệm hoàn thành thử nghiệm chạy, cách xử lý kết khác tùy thuộc vào tổ chức, thơng thường khác trường hợp khơng thức, nơi thông tin trao đổi mà không cần tuân theo quy trình cụ thể đánh giá thiết kế thức đánh giá đồng cấp nơi nhà phát triển đồng nghiệp trao đổi yếu tố để kiểm tra, hướng dẫn nơi kỹ sư chịu trách nhiệm thức xem qua sơ đồ mã nguồn, kiểm tra khơng phải kỹ sư chịu trách nhiệm thực bước Các phương pháp mẫu thử nghiệm cụ thể cho trường hợp thử nghiệm, toàn quy trình thử nghiệm, xác định số tiêu chuẩn thử nghiệm đảm bảo chất lượng phổ biến ngành, bao gồm tiêu chuẩn Đảm bảo chất lượng ISO9000, Mơ hình trưởng thành (CMM) chuẩn bị ANSI/IEEE 829, Chạy Hoàn thành Các tiêu chuẩn kiểm tra Cuối cùng, gỡ lỗi, có nhiều cơng cụ tự động hóa kiểm tra cơng nghệ kỹ thuật hộ trợ tốc độ, hiệu độ xác việc kiểm tra yếu tố khác nhau, bao gồm công cụ tải, công cụ ứng suất, phun nhiễu, tạo nhiễu, cơng cụ phân tích, macro, ghi phát lại, macro lập trình bao gồm cơng cụ liệt kê bảng 2-1 38 Lời khuyên thực tế Các sửa đổi pháp lý tiềm (ở Hoa Kỳ) KHÔNG thử nghiệm Luật Hoa Kỳ trách nhiệm sản phẩm coi nghiêm ngặt, khuyến nghị chịu trách nhiệm việc đảm bảo chất lượng kiểm tra hệ thống nên đào tạo luật trách nhiệm sản phẩm để nhận biết sử dụng luật để đảm bảo lỗi nghiêm trọng khắc phục nhận lỗi gây trách nhiện pháp lý nghiêm trọng cho tổ chức Các luật chung mà người tiêu dùng kiện vấn đề sản phẩm là: • Vi phạm Hợp đồng (nghĩa sửa lỗi nêu hợp đồng khơng đưa kịp thời) • Vi phạm bảo hành bảo đảm ngầm định (nghĩa cung cấp hệ thống mà khơng có tính hứa) • Trách nhiệm pháp lý nghiêm ngặt sơ suất thương tích cá nhân thiệt hại tài sản (tức lỗi gây thương tích tử vong cho người dùng) • Sơ suất (tức khách hàng mua sản phẩm bị lỗi) • Khai báo sai gian lận (tức sản phẩm phát hành bán không đáp ứng quyền sở hữu quảng cáo, dù cố ý hay vô ý) Hãy nhớ là, luật áp dụng cho dù “sản phẩm” bạn có phải dịch vụ tư vấn nhúng, công cụ nhúng, thiết bị nhúng thực tế hay phần mềm/phần cứng tích hợp vào thiết bị - Dựa chương “Hậu pháp lý phần mềm bị lỗi”của Cem Kaner - Kiểm tra phần mềm máy tính 1999 2.3 Kết luận: Duy trì hệ thống nhúng Chương giới thiệu số yêu cầu đằng sau việc triển khai hệ thống nhúng thiết kế, chẳng hạn hiểu công cụ phát triển tiện ích, dịch gỡ lỗi Các cơng cụ bao gồm IDE CAD, trình thơng dịch, trình biên dịch trình liên kết Một loạt cơng cụ gỡ lỗi hữu ích cho gỡ lỗi kiểm tra thiết kế nhúng, từ ICE phần cứng, trình giả lập ROM máy sóng đến trình gỡ lỗi phần mềm, trình định cấu hình hình Chương thảo luận mong đợi khởi động bo mạch mới, cung cấp vài ví dụ thực tế mã khởi động hệ thống 39 Cuối cùng, sau thiết bị nhúng triển khai, có trách nhiệm điển hình cần đáp ứng, chẳng hạn đào tạo người dùng, hỗ trợ kỹ thuật, cung cấp cập nhật kỹ thuật, sửa lỗi, Ví dụ trường hợp đào tạo người dùng, tài liệu kiến trúc sử dụng tương đối nhanh chóng để làm sở cho hướng dẫn kỹ thuật, người dùng đào tạo Tài liệu kiến trúc sử dụng để đánh giá tác động liên quan đến việc giới thiệu cập nhật (tức tính mới, sửa lỗi, ) cho sản phẩm sản phẩm trường, giảm thiểu rủi ro thu hồi cố tốn kém, kiểm tra FAE yêu cầu địa điểm khách hàng Trái với suy nghĩ nhiều người, trách nhiệm nhóm kỹ sư kéo dài suốt vịng đời thiết bị không kết thúc hệ thống nhúng triển khai tới đồng ruộng Để đảm bảo thành công thiết kế hệ thống nhúng, điều quan trọng phải làm quen với giai đoạn thiết kế hệ thống nhúng, đặc biệt tầm quan trọng việc tạo cấu trúc Điều đòi hỏi tất kỹ sư lập trình viên, trách nhiệm nhiệm vụ họ gì, phải có tảng kỹ thuật vững cách hiểu cấp hệ thống tất thành phần vào thiết kế hệ thống nhúng Điều có nghĩa kỹ sư phần cứng hiểu phần mềm kỹ sư phần mềm hiểu phần cứng cấp độ hệ thống Điều quan trọng nhà thiết kế có trách nhiệm phải áp dụng, đưa phương pháp luận thống để triển khai kiểm tra hệ thống, sau có kỷ luật để tuân theo quy trình bắt buộc Tác giả hy vọng bạn đánh giá cao cách tiếp cận kiến trúc sách này, nhận thấy cơng cụ hữu ích phần giới thiệu tồn diện giới hệ thống nhúng thiết kế Có yêu cầu ràng buộc riêng liên quan đến việc thiết kế hệ thống nhúng, chẳng hạn yêu cầu ràng buộc định chi phí hiệu suất Việc tạo kiến trúc giải yêu cầu sớm dự án, cho phép nhóm thiết kế giảm thiểu rủi ro Chỉ lý này, kiến trúc thiết bị nhúng tiếp tục yếu tố quan trọng dự án hệ thống nhúng 40 Chương 2: Các vấn đề Sự khác biệt máy chủ mục tiêu gì? Các cơng cụ phát triển thường thuộc loại cấp cao nào? [T/F] Một IDE sử dụng đích để giao tiếp với hệ thống máy chủ CAD gì? Ngồi CAD, kỹ thuật khác sử dụng để thiết kế mạch điện phức tạp? [a] Bộ tiền xử lý gì? [b] Cung cấp ví dụ giới thực cách tiền xử lý sử dụng liên quan đến ngơn ngữ lập trình [T/F] Một trình biên dịch nằm máy chủ mục tiêu, tùy thuộc vào ngơn ngữ Một số tính giúp phân biệt nhu cầu biên dịch hệ thống nhúng so với loại hệ thống máy tính khác? [a] Tệp đối tượng gì? [b] Sự khác biệt trình tải trình liên kết gì? 10 [a] Phiên dịch gì? [b] Kể tên ba ngơn ngữ giới thực yêu cầu thông dịch viên 11 Một thông dịch viên cư trú trên: A Vật chủ B Mục tiêu vật chủ C Trong IDE D A C E Khơng có điều 41 12 [a] Gỡ lỗi gì? [b] Các loại cơng cụ gỡ lỗi gì? [c] Liệt kê mơ tả bốn ví dụ giới thực loại công cụ gỡ lỗi 13 Năm kỹ thuật rẻ để sử dụng gỡ lỗi gì? 14 Mã khởi động A Phần cứng cấp nguồn cho bo mạch B Phần mềm tắt bảng C Phần mềm khởi động bo mạch D Tất điều E Khơng có điều 15 Sự khác biệt gỡ lỗi kiểm thử gì? 16 [a] Liệt kê xác định bốn mơ hình mà kỹ thuật kiểm thử thuộc loại [b] Trong mơ hình này, năm loại thử nghiệm xảy gì? 17 [T/F] Thử nghiệm để vượt qua thử nghiệm để đảm bảo hệ thống hoạt động mức tối thiểu trường hợp bình thường 18 Sự khác biệt thử nghiệm để vượt qua thử nghiệm để thất bại? 19 Nêu tên mô tả bốn lĩnh vực luật chung mà khách hàng kiện sản phẩm vấn đề 20 [T/F] Sau hệ thống nhúng vào q trình sản xuất, cơng việc nhóm thiết kế phát triển hồn thành 42 ... trình thiết kế hệ thống nhúng thiết kế thị trường có bốn giai đoạn: • Giai đoạn Tạo Kiến trúc, trình lập kế hoạch thiết kế hệ thống nhúng • Giai đoạn Triển khai Kiến trúc , trình phát triển hệ thống. .. kiến trúc hệ thống (giai đoạn 2), xác định mẫu kiến trúc mơ hình tương ứng (giai đoạn 3), xác định cấu trúc kiến trúc (giai đoạn 4), lập hồ sơ kiến trúc (giai đoạn 5), phân tích đánh giá kiến trúc. .. hệ thống nhúng nữa………….…………………39 Các vấn đề……………………………………………………………………………41 Chương Xác định Hệ thống — Tạo Kiến trúc lập hồ sơ thiết kế Trong chương f Xác định giai đoạn tạo kiến trúc hệ thống nhúng
Ngày đăng: 04/12/2022, 03:01
Xem thêm:
