電子發燒友網核心提示：從事嵌入式業務已有很多年時間了，但還是不清楚“協同開發”是否是指管理人員夢想實現超高效項目開發進度的一種方式，還是說對于軟件開發人員而言是一種折磨。或許它只是意味著軟件開發與硬件平臺設計齊頭并進吧。這除了意味著軟件人員的苦難之外，真不清楚還意味著什么。

　　在嵌入式領域，經常要為正在設計中的電路板或芯片同時編寫軟件。有時是為Mentor Graphics或Cadence Design Systems等EDA廠商仿真環境中復雜的ASIC設計而編寫軟件。有時則是為Xilinx或Altera等公司功能強大的FPGA設計而編寫軟件。FPGA器件帶有與標準和定制IP模塊相連的嵌入式微處理器內核。還有的時候是為了可編程片上系統編寫軟件，這種可編程片上系統將可編程數字/模擬功能和微控制器完美集成在一起（如賽普拉斯的PSoC器件）。這些功能都非常強大，能實現難以置信的創新，但同時也會帶來痛苦，那就是硬件可能隨時發生變化，而軟件開發人員則難以招架。

　　不是建議放慢創新步伐，而是說應該給軟件工程師一個喘氣的機會。但事實上剛好相反。硬件工具需要更好地與軟件IDE集成在一起才能加速產品上市進程。而設計人員需要更多工具和方法讓應用不受硬件變化的影響。不是說向設計中添加或從中移除主要的通信模塊。如果您的真需要添加或移除主要通信模塊，那么您的軟件工程師真該找點別的事干了，因為這意味著硬件設計還根本沒就位呢。這里說的變化都是設計周期較晚階段對于已定義的功能模塊進行的微小改變，比方說寄存器地址變動、比特位被重新定義、緩沖區大小改變等。這些“小變化”也會影響到軟件，進而可能造成產品缺陷，甚至在忘記硬件變化原因時還要對軟件進行長時間返工。

　　軟件工程師，現在到了們奮起反擊的時候了！以下給出了針對目標不斷變化的情況如何靈活進行應用開發的三點建議。在開始新的項目之前，不要忘掉這些建議！

　　1、不要編寫HAL，要生成它！

　　我們需要的第一個變化就是讓硬件開發工具生成軟件接口，也就是通常所說的硬件適配層（HAL）。HAL應包括能可靠地初始化可編程硬件的啟動代碼，并提供API接口以支持系統的軟件控制。HAL不僅簡化了固件開發，還能將實施從接口中抽象出來。這就意味著硬件的微小變化不會對固件造成影響。

　　中其實沒什么新概念，許多經驗豐富的設計人員已經明智指出，常量、函數和變量都應采用一致的、直觀的命名規范。不過，對于FPGA、CPLD和PSoC等可編程器件而言，們還要將此規范進一步擴展，也就是HAL要由硬件設計工具生成，否則軟件工程師怎么才能確保可靠的接口呢？

　　在固定或變化很少的環境中（比如說固定功能MCU或大規模ASIC項目），們可將HAL視為一套獨立的API，可將其作為硬件設計變化的一部分進行修改。不過，對于現代化的可編程器件而言，硬件一天會變化好幾次。手動HAL維護與當前情況根本不相匹配，肯定會在實施階段出現錯誤，更別說要對軟件工程師帶來多大痛苦和折磨了！認為，HAL自動生成應為任何可編程平臺的必備要求。

　　圖1:PSoC Creator工作區域抓屏，其中們看到采用FanController模塊和一對比較器（Comp_Hi）和（Comp_Lo）的系統控制器設計所用的API文件（HAL）。

　　2、集成自己最喜歡的

　　可編程器件為創新帶來了巨大機遇，但往往設計硬件所需的工具會對正常軟件開發實踐造成影響。工程師往往不得不使用簡單、功能欠佳的工具，而且不能與現有的流程很好地結合。

　　大多數協同設計環境都是從硬件設計工具演變而來，這些工具多年來一直支持ASIC和FPGA或CPLD流程。隨著嵌入式CPU越來越普及，為工具產品組合添加軟件開發功能的需求變得非常明顯，這樣，一種工具就能支持軟硬件兩個領域，但對兩個領域各自而言又都不夠理想。在此情況下，工程師就會在兩個領域都會減少特性選擇，甚至喪失特性選擇。

　　解決方案不是讓工具廠商提供業界領先的調試器，將其捆綁到硬件設計工具中，就宣布成功，然后奇怪軟件工程師怎么還在不停地抱怨。為以硬件為中心的工具添加源代碼編輯器并調試特性，這并不能真正解決問題，因為工具仍沒有集成到用戶的流程中。源控制接口、軟件測試套件、自動化構建等是目前開發人員每天都要接觸的工作，將硬件設計工具集成到他們的日常工作中才是真正的挑戰。

　　正確的做法根本不是集成調試器、編輯器或整個IDE，而是要讓軟件開發人員從項目一開始就能在自己真正喜歡并使用的傳統IDE開發環境中開展工作。硬件設計人員或許仍需要工具中的軟件特性來創建并運行小型測試程序，但真正的應用開發應當始終在工程師首選的IDE中進行。

　　如果想要滿足這一要求，一個辦法就是要能夠將項目從一個工具導出到另一個工具。舉例來說，賽普拉斯的PSoC Creator能夠將PSoC設計直接導入到Keil μVision工具中。在許多可編程系統中，“硬件”事實上是作為數據塊提供，能在啟動時被編程到器件中，以創建配置好的器件。對于軟件而言，它僅僅是數據，因此導出設計只需硬件工具為目標產品生成項目文件，再用HAL源文件和初始化代碼植入即可。應用隨后就能在硬件頂層上進行構建，而且不會干擾現代化環境中使用的自動化測試和源控制系統。

　　圖2:PSoC Creator的“IDE 導出”GUI.本對話框用來創建和更新用于應用開發的Keil μVision項目。