嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計方法應(yīng)用分析

嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計方法應(yīng)用分析

文/馬琳娜

摘要：軟件是嵌入式系統(tǒng)最為重要的組成部分之一，軟件設(shè)計的合理性也對系統(tǒng)具有極為重要的影響作用。本文先簡單介紹了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程和從嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計流程，接著，文中針對軟件各個方面的設(shè)計對嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計應(yīng)用進行了簡單分析。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng) 軟件設(shè)計 應(yīng)用分析

嵌入式系統(tǒng)是一種以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，以特定的應(yīng)用功能為設(shè)計目的而設(shè)計的一種能夠完全嵌入控制件內(nèi)部的計算機系統(tǒng)。自從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)得到普及應(yīng)用以來，嵌入式系統(tǒng)就得到了急速發(fā)展，其所涉及的行業(yè)和領(lǐng)域也在不斷增多和擴大。尤其是近幾年來，互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展， 更是將嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展帶到了一個全新的高度，同時，對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的功能性要求也越來越高，給嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)帶來了更大的難度。而接下來，本文就將對嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法進行簡單探討，希望能夠讓設(shè)計人員對嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計擁有更加透徹的認識。

1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程

自從在上世紀(jì)七十年代最早的嵌入式系統(tǒng)的前身單片機問世之后，經(jīng)過無數(shù)科學(xué)研究人員的不屑努力，各種各樣的嵌入式微處理器和嵌入式微控制器相繼出現(xiàn)，正式標(biāo)志著嵌入式系統(tǒng)進入了發(fā)展階段，也成為了時代發(fā)展的一部分。到現(xiàn)在，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)有了將近四十年的歷程，在這四十年當(dāng)中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)的滲透到工程設(shè)計、科學(xué)研究、軍事技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，成為人們生活所必不可少的一部分。而且，隨著科學(xué)技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，對嵌入式系統(tǒng)的功能和運行的可靠性要求也變得越來越高，使得嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)也變得越來越困難。

2 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計流程

雖然嵌入式系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計流程跟通用軟件的設(shè)計沒有太大的區(qū)別，但是在具體的性能要求上，嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計卻有著更為嚴格的要求，比如，嵌入式系統(tǒng)軟件對系統(tǒng)所具有的實時性能和可控性能就有著十分嚴格的要求，設(shè)計精度要求也更高。總的來說，嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計共可以分為五個階段。

2.1 確定驅(qū)動接口

嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要都是在硬件驅(qū)動層的基礎(chǔ)上進行設(shè)計的，也就是說，在嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計過程中，當(dāng)在系統(tǒng)硬件上確定了驅(qū)動軟件的接口之后，軟件的設(shè)計就已經(jīng)開始了。在嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計過程中，首要任務(wù)就是確定軟件驅(qū)動接口的有效性，要能夠滿足硬件通過驅(qū)動接口對軟件進行有效操作。

2.2 按照實時性劃分軟件功能模塊

嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計對實時性有著很高的要求，因此，在對軟件進行設(shè)計的過程中，一定要對軟件設(shè)計的實時性引起足夠重視。軟件設(shè)計的實時性主要可以分為實時和分時兩個部分，由于這兩個部分擁有不同的系統(tǒng)功能，所以它們對設(shè)計也有著不同要求。因此，針對這種特性，在軟件設(shè)計過程中，可以根據(jù)實時性的不同將軟件設(shè)計分成實時和分時兩個部分，然后分別對兩個階段進行設(shè)計。

2.3 生成軟件代碼

軟件代碼生成是嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計的重要階段之一，是根據(jù)各個模塊的不同功能要求編寫具體的代碼，然后通過對功能分析和總結(jié)，確定所編寫代碼，最終生成軟件代碼。

2.4 軟件功能集成測試

在根據(jù)軟件不同功能模塊的不同要求編寫并生成軟件代碼實現(xiàn)模塊功能之后，還要對軟件中所有的功能模塊進行集成測試，在測試過程中，仔細觀察軟件功能集成運行中單個功能模塊所存在的問題以及各個模塊之間的銜接運行問題，如果發(fā)現(xiàn)問題，第一時間對有問題的模塊進行更改，更改之后繼續(xù)運行，再次檢查問題。如此反復(fù)，直到確定整個軟件的運行不存在任何問題為止。

2.5 代碼固化

在完成以上所有階段的設(shè)計之后，就要進行最后的代碼固化處理。在確定代碼和功能集成運行都沒有什么問題之后，將所有的代碼移植到目標(biāo)機上進行固化處理和運行調(diào)試。在代碼固化和調(diào)試之后，還要讓軟件脫離調(diào)試環(huán)境進行試運行。

3 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計方法應(yīng)用

3.1 對軟件的實時性進行設(shè)計

跟通用軟件設(shè)計相比，嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計對系統(tǒng)的實時性具有很高的要求，只有保證嵌入式系統(tǒng)的實時性，讓系統(tǒng)能夠在規(guī)定時間內(nèi)對激勵做出反應(yīng)，才能夠保證嵌入式系統(tǒng)的正常運行。因此，在軟件設(shè)計過程中，一定要按照實時性的不同，將軟件功能分為實時和分時兩個部分對軟件的實時性能進行嚴格、合理設(shè)計，保證嵌入式系統(tǒng)軟件的實時性能。

3.2 對軟件的可靠性進行設(shè)計

為了能夠有效保證嵌入式系統(tǒng)運行的可靠性，在對軟件進行設(shè)計過程中，還需要對軟件的可靠性進行合理設(shè)計。在對軟件進行設(shè)計的過程中，一定要在充分考慮嵌入式系統(tǒng)運行特點的基礎(chǔ)上，仔細編寫功能模塊的代碼，盡可能避免錯誤的出現(xiàn)。同時，在編寫完功能模塊的執(zhí)行代碼之后，一定要立即對其進行試運行，如果發(fā)現(xiàn)問題，及時進行解決，以避免集成功能后對系統(tǒng)的運行的可靠性造成影響。

3.3 對軟件的可拓展性進行設(shè)計

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新?lián)Q代的極為快速，對嵌入式系統(tǒng)先進性的要求也比較高，否則，如果嵌入式系統(tǒng)跟不上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展腳步，最終就會被淘汰。因此，在對嵌入式系統(tǒng)軟件進行設(shè)計的過程中，一定要對軟件的可拓展性進行設(shè)計，最起碼，軟件的可拓展性要滿足三年到五年之內(nèi)的發(fā)展需求。一旦嵌入式系統(tǒng)軟件需要進行升級和更新，只需要插入新的功能模塊或者是簡單的對代碼進行更改就可以完成，不必要對原有的軟件造成損壞。

3.4 混合編程，提高軟件的執(zhí)行力

混合編程指的是在軟件編程過程中，同時利用匯編語言和高級語言進行編程，這也是當(dāng)前編程發(fā)展的一種主要趨勢。在編程過程中，針對不同的編程要求選擇不同的編程語言，比如，對一些執(zhí)行能力要求比較高或者是實時性要求比較高的程序的編程，應(yīng)該選擇嚴謹性比較好的匯編語言進行編寫，而對于一些對邏輯性要求比較強的程序的編程，可以選擇利用具有一定智能性的高級語言進行編寫。如此以來，就可以同時提高軟件的執(zhí)行力和分析能力，提高嵌入式系統(tǒng)的智能型。

4 結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為人們生活的重要組成部分之一，因此，在日常工作當(dāng)中，一定要對嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)引起足夠重視。而在嵌入式系統(tǒng)中，軟件占據(jù)著極為重要的組成部分，也是系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)的重點、難點，所以，在軟件設(shè)計過程中，一定要從軟件的實時性、可靠性以及可拓展性等方面進行綜合考慮，對軟件進行合理設(shè)計。

參考文獻

[1]呂駿.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社 ,2012.

[2]鄭澤勝.嵌入式系統(tǒng)以及實時軟件開發(fā)[J]. 電子科技 ,2010(01).

[3]王田苗.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].軟件學(xué)報，2010(02).

作者單位

包頭師范學(xué)院　內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市　014030