一個典型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)

　　通常來說，一個嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程如下：

　　1.確定嵌入式系統(tǒng)的需求；

　　2.設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：選擇處理器和相關(guān)外部設(shè)備，操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺以及軟硬件的分割和總體系統(tǒng)集成；

　　3.詳細(xì)的軟硬件設(shè)計和rtl代碼、軟件代碼開發(fā)；

　　4.軟硬件的聯(lián)調(diào)和集成；

　　5.系統(tǒng)的測試。

　　一、步驟1：確定系統(tǒng)的需求：

　　嵌入式系統(tǒng)的典型特征是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，市場應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的導(dǎo)向和前提。一個嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計取決于系統(tǒng)的需求。

　　1、mvb總線簡介

　　列車通信網(wǎng)(train communication network，簡稱tcn)是一個集整列列車內(nèi)部測控任務(wù)和信息處理任務(wù)于一體的列車數(shù)據(jù)通訊的iec國際標(biāo)準(zhǔn)(iec-61375-1)， 它包括兩種總線類型絞線式列車總線(wtb)和多功能車廂總線(mvb)。

　　tcn在列車控制系統(tǒng)中的地位相當(dāng)與can總線在汽車電子中的地位。多功能車輛總線mvb是用于在列車上設(shè)備之間傳送和交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)。附加在總線上的設(shè)備可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它們都和mvb總線相連，通過mvb總線來交換信息，形成一個完整的通信網(wǎng)絡(luò)。在mvb系統(tǒng)中，根據(jù)iec-61375-1列車通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)， mvb總線有如下的一些特點：

　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：mvb總線的結(jié)構(gòu)遵循osi模式，吸取了iso的標(biāo)準(zhǔn)。支持最多4095個設(shè)備，由一個中心總線管理器控制。簡單的傳感器和智能站共存于同一總線上。

　　數(shù)據(jù)類型：mvb總線支持三種數(shù)據(jù)類型：

　　a.過程數(shù)據(jù)：過程變量表示列車的狀態(tài)，如速度、電機(jī)電流、操作員的命令。過程變量的值叫過程數(shù)據(jù)。它們的傳輸時間是確定的和有界的。為保證這一延遲時間，這些數(shù)據(jù)被周期性地傳送。

　　b.消息數(shù)據(jù)：消息被分成小的包，這些包分別被編號并由目的站確認(rèn)。消息包及與之相關(guān)的控制數(shù)據(jù)形成消息數(shù)據(jù)。消息數(shù)據(jù)以命令方式傳輸。功能消息被應(yīng)用層所使用；服務(wù)消息用于列車通信系統(tǒng)自身的管理等。

　　c.監(jiān)視數(shù)據(jù)：是短的幀，主設(shè)備用它作同一總線內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)校驗、聯(lián)機(jī)設(shè)備的檢測、主權(quán)傳輸、列車初運行和其它管理功能。

　　介質(zhì)訪問形式：mvb總線支持rs485銅介質(zhì)和光纖。其物理層的數(shù)據(jù)格式為1.5mbps串行曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)。

　　mvb的介質(zhì)訪問是由總線管理器ba進(jìn)行管理的，總線管理器ba是唯一的總線主設(shè)備，所有其它設(shè)備都是從設(shè)備。主設(shè)備按照某種預(yù)定的順序?qū)Χ丝谶M(jìn)行周期性輪詢，在周期的間隔中，主設(shè)備轉(zhuǎn)而處理偶發(fā)性請求。

　　可靠性措施：mvb容錯措施包括

　　發(fā)送的完整性：鏈路層有擴(kuò)充的檢錯機(jī)制，該機(jī)制提供的漢明碼距為8，可檢測位、幀和同步錯誤。

　　故障的獨立性：通常對銅介質(zhì)進(jìn)行完全雙份配置，以確保設(shè)備故障的獨立性。

　　發(fā)送的可用性：可用性可以通過介質(zhì)冗余、電源冗余、管理器冗余等措施得以提高。

　　2、mvb系統(tǒng)的基本需求如下：

　　a. 完全與iec-61375-1(tcn) 國際標(biāo)準(zhǔn)兼容，支持mvb總線定義的三種數(shù)據(jù)類型過程數(shù)據(jù)，消息數(shù)據(jù)，監(jiān)視數(shù)據(jù)。

　　b. 系統(tǒng)可配置成為：

　　i. 總線管理器(ba)功能

　　ii. 總線管理器(ba)功能和通信功能

　　iii. 獨立的通信功能

　　c. 采用arm7tdmi的處理器

　　d. 采用實時操作系統(tǒng)

　　e. 供tcn的實時協(xié)議棧協(xié)議(rtp)

　　f. 支持 4096 邏輯端口的過程數(shù)據(jù)

　　g. 支持與上位pc104主機(jī)的雙口ram接口

　　h. 輸入電壓5v

　　i. 工作環(huán)境溫度：-40℃～75℃

　　3、其他需求 多功能車輛總線mvb系統(tǒng)與用戶的列車控制系統(tǒng)同步設(shè)計，有著嚴(yán)格的時間限制。