嵌入式開發工具發展的趨勢

    近年來 嵌入式 領域得到了迅猛發展，嵌入式系統已經無處不在，嵌入式系統的開發也變得越來越復雜，軟硬件的復雜度都大幅度增加。而市場對于嵌入式系統的開發周期要求也越來越高，這對于嵌入式 開發工具 提出了新的挑戰。

    1 嵌入式開發工具面臨的挑戰嵌入式開發過程相對PC應用程序開發而言，具有其特殊的復雜性，涉及更多的硬件以及操作系統底層的知識，缺乏統一的軟硬件平臺，系統建模、工程管理和項目管理的工具也非常缺乏。隨著32位嵌入式處理器的應用越來越廣泛，市場對于嵌入式系統的性能要求不斷提高。當前嵌入式系統的復雜程度已不是過去8位單片機系統所能比擬的了，這對項目的開發、測試、管理都提出了新的要求，過去的嵌入式開發工具已經越來越無法適應新的需求。總體上講，當前的嵌入式開發對工具提出了以下新需求：

    （1）如何從4／8／16位處理器過渡到32位處理器？

    中國很多嵌入式工程師都具有8位處理器的開發經驗，多數高校畢業生在學校也是接受8位處理器的培訓。目前，8位處理器在微控制器領域仍具有重要的地位，但是2008年32位微控制器的全球出貨量第一次超過了8位。引起這一市場變化的原因有兩個：其一是市場需要性能更高、功能更復雜的產品，8位處理器在功能上已經無法滿足要求；其二是32位RISC微處理器價格已經非常便宜了，例如ST公司基于Cortex—M3的STM32處理器，最便宜的僅僅1美元。

    32位處理器與8位處理器在體系結構上還是有著很大區別的，如何讓熟悉8位處理器的工程師迅速熟悉并能進行32位處理器的開發非常重要。這就需要為那些熟悉8位處理器開發的工程師提供一種界面、接口他們都熟悉的32位處理器開發工具。ARM公司推出的RealViewMDK是一個典型范例：MDK的IDE采用了中國工程師非常熟悉的μVision（Keil），內部則使用了ARM公司的專業編譯工具RVCT，這樣熟悉8位處理器的工程師可以非常平滑地過渡到32位處理器開發中。

    （2）如何加快開發周期？

    嵌入式系統現在越來越復雜，硬件復雜性和軟件復雜性大大增加。由于很多硬件已經高度集成，這導致在目前的嵌入式系統開發中，軟件開發占80％以上的工作量。因此現在某些嵌入式軟件開發已經逐步達到中型軟件項目的程度，而隨著軟件規模的增大，軟件按時交付率將會下降。但是市場對嵌入式系統開發周期要求卻越來越短。

    嵌入式開發中軟件和硬件的依賴性非常高，軟件開發和硬件開發需要協同進行。如果能減少兩者之間的依賴性，尤其是軟件開發對硬件開發的依賴，那么將可以大大加快開發周期。

    （3）各類工具之間如何配合？

    嵌入式開發過程中會使用到各種工具，包括IDE環境、編譯工具、軟硬件調試工具、操作系統等。根據項目的需求，往往會選擇來自不同廠商的工具進行組合。如果能非常方便地將這些不同廠商的工具無縫地配合起來，則可以大大減少不必要的工作，這對于開發人員而言很重要。

    （4）如何調試復雜的系統？

    嵌入式系統越來越復雜，很多嵌入式系統都開始使用各種操作系統，并使用多核結構。但是傳統的JTAG調試方法能力非常有限，尤其是當目標設備實時運行的時候，開發人員通常只能使用串口打印輸出的方法來做調試。當需要分析內存錯誤、多任務之間關系、異常或中斷處理、睡眠模式等情況時，目前的調試方法基本無效，系統實時運行時基本是黑箱運行。這就需要更加強大的調試工具和手段來為開發復雜的嵌入式應用提供支持。

    （5）如何提高編譯性能？

    新的商業應用嵌入式系統中，多處理器系統和各種多核處理器已經成為趨勢，這些新的硬件架構會帶來非常可觀的效益。但是這種多核和多處理器的結構給編譯系統提出了非常高的要求。例如一個ARM+DSP的系統，如何將工作合理地分配給ARM處理器和DSP處理器，這非常重要。優秀的編譯工具，應該能使它們能實現“1+1>2”。

    （6）如何實現圖形化開發？

    圖形化開發在計算機軟硬件開發中已不是新問題了。圖形化的開發方法能大大減少開發工作量和復雜程度。

    2 基于 Eclipse 平臺的開發工具

    2001年11月IBM將新一代開發工具項目Eclipse開源，并建立了Eclipse社區。Eclipse是替代IBM VisualAge for Java的下一代IDE開發環境，但其目標不僅是成為專門開發Java程序的IDE環境，而是用戶可以根據Eclipse的體系結構，通過開發插件，擴展到任何語言的開發，甚至成為圖片繪制的工具。

    Eclipse最有魅力的地方就是其插件體系結構。E—clipse平臺類似PC機的主板，插件類似于PC機的擴展卡。由于Eclipse這種開發的積木式體系結構，使其發展得非常迅猛。很多行業軟件提供商，例如IBM、Intel、Sybase、Borland、BEA、WindRiver等公司都成為了Eclipse會員；Eclipse下載量已經超過3 000萬人次，遍布120個國家；50個著名IT企業已經提供了超過600個各種插件，有了C、Ja—va、COBOL、Perl、Python、XML等語言開發插件，還有建模、數據庫、GUI等開發插件，甚至圖形編輯的插件；在J2EE開發方面，Eclipse更是以90％的速度增長。

    嵌入式系統開發往往需要多種工具配合，如果采用Eclipse平臺，各種工具都以插件的方式出現，則開發人員非常容易定制自己的開發工具集。從編輯、建模、編譯、仿真、調試、測試工具到操作系統定制、版本管理、項目管理工具都可以無縫集成，構建成一個界面風格完全統一的開發工具集合。

    目前，嵌入式工具提供商已經開始提供大量的嵌入式開發Eclipse插件。例如，ARM公司的RVDS 3.2模塊就有很大部分是Eclipse插件；MIPS公司的開發環境Sourecery G++基于GNU工具鏈和Eclipse IDE；WindRiver公司的WindRiver Workbench 2.O則完全基于E—clipse平臺，該IDE同時支持VxWorks、Linux和其他專用操作系統；很多芯片廠商例如ADl、TI、Xilinx等公司都開始提供各種針對自已芯片的Eclipse插件工具；著名的CPLD／FPGA開發工具商ALTEra推出的Nios II IDE也是基于Eclipse平臺的；而Nokia也推出了稱為Nokia Widget的Eclipse插件，用于開發Nokia手機上的應用程序。另外，國內嵌入式工具公司Embest也推出了完全基于Eclipse的ADl處理器開發工具BDT.總之，在整個嵌入式系統開發的領域中，從硬件FPGA的設計工具到軟件的編譯工具、應用層開發工具已經都有了相應的Eclipse插件，而且這一趨勢正在迅猛擴展。預計，在未來的2～3年內中國的嵌入式開發工程師也將開始普遍使用基于Eclipse平臺的開發工具，定制適合自身的開發工具，進行更加復雜的嵌入式系統開發。