傳統(tǒng)的先硬件后軟件嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計模式需要反復(fù)修改、反復(fù)試驗,，整個設(shè)計過程在很大程度上依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗,，設(shè)計周期,、開發(fā)成本高,，在反復(fù)修改過程中,，常常會在某些方面背離原始設(shè)計的要求,。

　　軟硬件協(xié)同設(shè)計為解決上述問題而提出的一種全新的系統(tǒng)設(shè)計思想,。他依據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)要求，通過綜合分析系統(tǒng)軟硬件功能及現(xiàn)有資源,，最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件之間的并發(fā)性，協(xié)同設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu),，以便系統(tǒng)能工作在最佳工作狀態(tài).種設(shè)計方法,，可以充分利用現(xiàn)有的軟硬件資源，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期,、降低開發(fā)成本,、提高系統(tǒng)性能，避免由于獨立設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu)而帶來的弊端,。

　　將一設(shè)計思想應(yīng)用在實際產(chǎn)品開發(fā)上離不開EDA工具的幫助,，本文也將對幾種比較成熟的協(xié)同設(shè)計EDA工具加以簡單介紹。

　　協(xié)同設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較

　　嵌入式系統(tǒng)是由若干個功能模塊組成的，這些功能模塊按照其性質(zhì)可以分為軟件模塊和硬件模塊兩類,。在過去幾十年內(nèi),，系統(tǒng)的設(shè)計方法經(jīng)歷了很大的變化，有自上向下的設(shè)計方法,，也有模塊化設(shè)計方法,，他們總體上都是硬件模塊優(yōu)先的設(shè)計方法，將其統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的設(shè)計方法,。

　　這種設(shè)計方法將硬件和軟件分為兩個獨立的部分,。

　　在整個設(shè)計過程中，通常采用“硬件優(yōu)先的原則”,，即在粗略估計軟件任務(wù)需求的情況下,，首先進(jìn)行硬件設(shè)計，然后在此硬件設(shè)計平臺上進(jìn)行軟件設(shè)計,。由于在硬件設(shè)計過程中缺乏對軟件構(gòu)架和實現(xiàn)機(jī)制的清晰了解,，硬件設(shè)計工作帶有一定的盲目性。他的系統(tǒng)優(yōu)化由于設(shè)計空間的限制,，只能改善硬件／軟件各自的性能,，不可能對系統(tǒng)做出較好的綜合優(yōu)化，得到的最終設(shè)計結(jié)果很難充分利用硬軟件資源,，難以適應(yīng)現(xiàn)代復(fù)雜的,、大規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。

　　而嵌式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計是讓軟件設(shè)計和硬件設(shè)計作為一個整體并行設(shè)計,，找到軟硬件的最佳結(jié)合點,，從而使系統(tǒng)高效工作。

　　軟硬件協(xié)同設(shè)計最主要的一個優(yōu)點就是在設(shè)計過程中,，硬件和軟件設(shè)計是相互作用的,，這種相互作用發(fā)生在設(shè)計過程的各個階段和各個層次。

　　設(shè)計過程充分體現(xiàn)了軟硬件的協(xié)同性,。在軟硬件功能分配時就考慮到了現(xiàn)有的軟硬件資源,，在軟硬件功能的設(shè)計和仿真評價過程中，軟件和硬件是互相支持的,。這就使得軟硬件功能模塊能夠在設(shè)計開發(fā)的早期互相結(jié)合,，從而及早發(fā)現(xiàn)問題及早解決，避免了（至少可以減少）在設(shè)計開發(fā)后期反復(fù)修改系統(tǒng)以及由此帶來的一系列問題,，而且有利于挖掘系統(tǒng)潛能,、縮小產(chǎn)品的體積、降低系統(tǒng)成本,、提高系統(tǒng)整體性能,。

　　軟硬件協(xié)同設(shè)計的過程

　　總的來說,，軟硬件協(xié)同設(shè)計的系統(tǒng)設(shè)計過程可以分為系統(tǒng)描述、系統(tǒng)設(shè)計,、仿真驗證與綜合實現(xiàn)4個階段,。

　　系統(tǒng)描述是用一種或多種系統(tǒng)級描述語言對所要設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行全面的描述，建立系統(tǒng)的軟硬件模型的過程,。系統(tǒng)建?？梢杂稍O(shè)計者用非正式語言，甚至是自然語言來手工完成,，也可以借助EDA工具實現(xiàn),。手工完成容易導(dǎo)致系統(tǒng)描述不準(zhǔn)確，在后續(xù)過程中需要修改系統(tǒng)模型,，從而使系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜化等問題,，而優(yōu)秀的EDA工具可以克服這些弊端。

　　對于嵌人式系統(tǒng)來說,，系統(tǒng)設(shè)計可以分為軟硬件功能分配和系統(tǒng)映射2個階段,。軟硬件功能分配就是要確定哪些系統(tǒng)功能由硬件模塊來實現(xiàn)，哪些系統(tǒng)功能由軟件模塊來實現(xiàn),。硬件一般能夠提供更好的性能,，而軟件更容易開發(fā)和修改，成本相對較低,。由于硬件模塊的可配置性,，可編程性以及某些軟件功能的硬件化、固件化,，某些功能既能用軟件實現(xiàn),，又能用硬件實現(xiàn)，軟硬件的界限已經(jīng)不十分明顯,。此外在進(jìn)行軟硬件功能分配時,，既要考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本,、開發(fā)時間等諸多因素,。因此，軟硬件的功能劃分是一個復(fù)雜而艱苦的過程,，是整個任務(wù)流程最重要的環(huán)節(jié),。

　　系統(tǒng)映射是根據(jù)系統(tǒng)描述和軟硬件任務(wù)劃分的結(jié)果，分別選擇系統(tǒng)的軟硬件模塊以及其接口的具體實現(xiàn)方法,，并將其集成，最終確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),。具體地說,，這一過程就是要確定系統(tǒng)將采用哪些硬件模塊（如全定制芯片,、MCU，DSP,，F(xiàn)PGA,、存儲器、I／O接口部件等）,、軟件模塊（嵌入式操作系統(tǒng),、驅(qū)動程序、功能模塊等）和軟硬件模塊之間的通訊方法（如總線,、共享存儲器,、數(shù)據(jù)通道等）以及這些模塊的具體實現(xiàn)方法。

　　仿真驗證是檢驗系統(tǒng)設(shè)計正確性的過程,。他對設(shè)計結(jié)果的正確性進(jìn)行評估,，以達(dá)到避免在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題時再進(jìn)行反復(fù)修改的目的。在系統(tǒng)仿真驗證的過程中,，模擬的工作環(huán)境和實際使用時差異很大,，軟硬件之間的相互作用方式及作用效果也就不同，這也使得難以保證系統(tǒng)在真實環(huán)境下工作的可靠性,。因此,，系統(tǒng)模擬的有效性是有限的。

　　軟硬件綜合就是軟件,、硬件系統(tǒng)的具體制作,。設(shè)計結(jié)果經(jīng)過仿真驗證后，可按系統(tǒng)設(shè)計的要求進(jìn)行系統(tǒng)制作,，即按照前述工作的要求設(shè)計硬件軟件,，并使他們能夠協(xié)調(diào)一致地工作，制作完成后即可進(jìn)行現(xiàn)場實驗,。