嵌入式开发工具发展的趋势

    近年来 嵌入式 领域得到了迅猛发展，嵌入式系统已经无处不在，嵌入式系统的开发也变得越来越复杂，软硬件的复杂度都大幅度增加。而市场对于嵌入式系统的开发周期要求也越来越高，这对于嵌入式 开发工具 提出了新的挑战。

    1 嵌入式开发工具面临的挑战嵌入式开发过程相对PC应用程序开发而言，具有其特殊的复杂性，涉及更多的硬件以及操作系统底层的知识，缺乏统一的软硬件平台，系统建模、工程管理和项目管理的工具也非常缺乏。随着32位嵌入式处理器的应用越来越广泛，市场对于嵌入式系统的性能要求不断提高。当前嵌入式系统的复杂程度已不是过去8位单片机系统所能比拟的了，这对项目的开发、测试、管理都提出了新的要求，过去的嵌入式开发工具已经越来越无法适应新的需求。总体上讲，当前的嵌入式开发对工具提出了以下新需求：

    （1）如何从4／8／16位处理器过渡到32位处理器？

    中国很多嵌入式工程师都具有8位处理器的开发经验，多数高校毕业生在学校也是接受8位处理器的培训。目前，8位处理器在微控制器领域仍具有重要的地位，但是2008年32位微控制器的全球出货量第一次超过了8位。引起这一市场变化的原因有两个：其一是市场需要性能更高、功能更复杂的产品，8位处理器在功能上已经无法满足要求；其二是32位RISC微处理器价格已经非常便宜了，例如ST公司基于Cortex—M3的STM32处理器，最便宜的仅仅1美元。

    32位处理器与8位处理器在体系结构上还是有着很大区别的，如何让熟悉8位处理器的工程师迅速熟悉并能进行32位处理器的开发非常重要。这就需要为那些熟悉8位处理器开发的工程师提供一种界面、接口他们都熟悉的32位处理器开发工具。ARM公司推出的RealViewMDK是一个典型范例：MDK的IDE采用了中国工程师非常熟悉的μVision（Keil），内部则使用了ARM公司的专业编译工具RVCT，这样熟悉8位处理器的工程师可以非常平滑地过渡到32位处理器开发中。

    （2）如何加快开发周期？

    嵌入式系统现在越来越复杂，硬件复杂性和软件复杂性大大增加。由于很多硬件已经高度集成，这导致在目前的嵌入式系统开发中，软件开发占80％以上的工作量。因此现在某些嵌入式软件开发已经逐步达到中型软件项目的程度，而随着软件规模的增大，软件按时交付率将会下降。但是市场对嵌入式系统开发周期要求却越来越短。

    嵌入式开发中软件和硬件的依赖性非常高，软件开发和硬件开发需要协同进行。如果能减少两者之间的依赖性，尤其是软件开发对硬件开发的依赖，那么将可以大大加快开发周期。

    （3）各类工具之间如何配合？

    嵌入式开发过程中会使用到各种工具，包括IDE环境、编译工具、软硬件调试工具、操作系统等。根据项目的需求，往往会选择来自不同厂商的工具进行组合。如果能非常方便地将这些不同厂商的工具无缝地配合起来，则可以大大减少不必要的工作，这对于开发人员而言很重要。

    （4）如何调试复杂的系统？

    嵌入式系统越来越复杂，很多嵌入式系统都开始使用各种操作系统，并使用多核结构。但是传统的JTAG调试方法能力非常有限，尤其是当目标设备实时运行的时候，开发人员通常只能使用串口打印输出的方法来做调试。当需要分析内存错误、多任务之间关系、异常或中断处理、睡眠模式等情况时，目前的调试方法基本无效，系统实时运行时基本是黑箱运行。这就需要更加强大的调试工具和手段来为开发复杂的嵌入式应用提供支持。

    （5）如何提高编译性能？

    新的商业应用嵌入式系统中，多处理器系统和各种多核处理器已经成为趋势，这些新的硬件架构会带来非常可观的效益。但是这种多核和多处理器的结构给编译系统提出了非常高的要求。例如一个ARM+DSP的系统，如何将工作合理地分配给ARM处理器和DSP处理器，这非常重要。优秀的编译工具，应该能使它们能实现“1+1>2”。

    （6）如何实现图形化开发？

    图形化开发在计算机软硬件开发中已不是新问题了。图形化的开发方法能大大减少开发工作量和复杂程度。

    2 基于 Eclipse 平台的开发工具

    2001年11月IBM将新一代开发工具项目Eclipse开源，并建立了Eclipse社区。Eclipse是替代IBM VisualAge for Java的下一代IDE开发环境，但其目标不仅是成为专门开发Java程序的IDE环境，而是用户可以根据Eclipse的体系结构，通过开发插件，扩展到任何语言的开发，甚至成为图片绘制的工具。

    Eclipse最有魅力的地方就是其插件体系结构。E—clipse平台类似PC机的主板，插件类似于PC机的扩展卡。由于Eclipse这种开发的积木式体系结构，使其发展得非常迅猛。很多行业软件提供商，例如IBM、Intel、Sybase、Borland、BEA、WindRiver等公司都成为了Eclipse会员；Eclipse下载量已经超过3 000万人次，遍布120个国家；50个著名IT企业已经提供了超过600个各种插件，有了C、Ja—va、COBOL、Perl、Python、XML等语言开发插件，还有建模、数据库、GUI等开发插件，甚至图形编辑的插件；在J2EE开发方面，Eclipse更是以90％的速度增长。

    嵌入式系统开发往往需要多种工具配合，如果采用Eclipse平台，各种工具都以插件的方式出现，则开发人员非常容易定制自己的开发工具集。从编辑、建模、编译、仿真、调试、测试工具到操作系统定制、版本管理、项目管理工具都可以无缝集成，构建成一个界面风格完全统一的开发工具集合。

    目前，嵌入式工具提供商已经开始提供大量的嵌入式开发Eclipse插件。例如，ARM公司的RVDS 3.2模块就有很大部分是Eclipse插件；MIPS公司的开发环境Sourecery G++基于GNU工具链和Eclipse IDE；WindRiver公司的WindRiver Workbench 2.O则完全基于E—clipse平台，该IDE同时支持VxWorks、Linux和其他专用操作系统；很多芯片厂商例如ADl、TI、Xilinx等公司都开始提供各种针对自已芯片的Eclipse插件工具；著名的CPLD／FPGA开发工具商ALTEra推出的Nios II IDE也是基于Eclipse平台的；而Nokia也推出了称为Nokia Widget的Eclipse插件，用于开发Nokia手机上的应用程序。另外，国内嵌入式工具公司Embest也推出了完全基于Eclipse的ADl处理器开发工具BDT.总之，在整个嵌入式系统开发的领域中，从硬件FPGA的设计工具到软件的编译工具、应用层开发工具已经都有了相应的Eclipse插件，而且这一趋势正在迅猛扩展。预计，在未来的2～3年内中国的嵌入式开发工程师也将开始普遍使用基于Eclipse平台的开发工具，定制适合自身的开发工具，进行更加复杂的嵌入式系统开发。