Section I

Quality Attributes

Operational Quality Attributes
Non-Operational Quality Attributes

Embedded Firmware

The control algorithm (Program instructions) and or the configuration settings that an embedded system developer dumps into the code (Program) memory of the embedded system.

Components for Embedded Programs

State Machine

Circular Buffers

Queue

Models of Program

Data Flow Graph (Basic Block)

没有条件/循环语句的一个代码块

Control / Data Flow Graph

把Basic Block作为基本元素

Compilation Techniques

Frame

定义

当一个函数被调用时，一个新的frame会被创建并压入堆栈中，在函数执行结束后，这个frame会从堆栈中弹出并销毁。这个过程也被称为“函数调用栈”或“运行时堆栈”。

原理

Stack Pointer 指向当前帧的结尾
Frame Pointer 指向上一个帧的结尾

Compilation of an Arithmetic Expression & Register Allocation Optimisation

Example

Optimization

变量数超过寄存器数时，需要重复利用某些寄存器以优化代码
在此例中，最多只要3个寄存器
伪代码

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11


Load r1, a
Load r2, b
ADD r1, r1, r2
; now r2 is free
Load r2, c
Load r3, d
ADD r2,r2,r3
SUB r1,r1,r2
; now r2 and r3 are free
Load r2, e
ADD r1, r1, r2

Testing Techniques

黑盒测试分类

Function Testing	测试功能可不可用
Non-functional Testing	测试怎么实现功能
Regression Testing	测试更新后的软件性能是否下降了

白盒/黑盒比较

比较项目	White-Box Testing	Black-Box Testing(functional testing)
测试前的数据	测试前对硬件和软件都了如指掌	测试前只知道输入和输出
(时间和经济)成本	高	低
复杂度	高	低
对测试者的知识储备要求	高	低
效果	高	相对较差

Debugging

Debug & Test

Debug: Given a symptom of software failure, locate and correct the defect.
Test: Executing a program to see if it performs as expected.

选择Debug工具

ESC (Easy Use, Special Capability, Cost)

Debug 工具

Burn and Learn

stateDiagram 写(修改)代码 --> 编译编译 --> 测试测试 --> 写(修改)代码

Software Simulation

I/O: Waveforms, Register Log, Digital Signal, Manual Input

Oscilloscope
Logic Analyzer

Pros	Cons
高效	external memory bus
	贵
	只能监测I/O,而不是内存活动

Hardware Emulation

In-Circuit Emulation (ICE)	More Powerful, more expensive
In-Circuit Debug (ICD)

Section II

Embedded Firmware – Design and Development

Super Loop

定义

经典循环, 时序进行
任务简单，对时间没有要求

例子

优缺点

Pros	Cons
简单	错一点就会死机
没OS	非实时
省内存

改进

加个中断，从而可以执行实时任务

Embedded OS based Approach

RTOS (Real-Time OS)

GPOS (Customized General-Purpose OS)
比较

Scheduling

基本概念

TAT (Turn Around Time)

从进入序列(开始排队)到运行结束

Waiting Time

Non-preemptive

FIFO/FCFS(First-Come-First-Served))

LIFO/LCFS

SJF(Shortest Job First)

Priority-Based Scheduling

优缺点综述

SJF + PBS
会出现Starvation

Preemptive

Preemptive SJF Scheduling / Shortest Time(SRT)

每当有新的任务进入队列，系统会重新计算SRT，并重新调整当前执行任务

Round Robin (RR)

Ready Queue

Ready Queue中的程序都执行*Pre-defined Time**

Preemptive Priority-Based Scheduling

Rate Monotonic (RM) Scheduling Algorithm

根据时间给任务安排优先级
但是任务时间是很难预测的

附录

Firmware

装载ROM上的软件, 提供最底层的操作