嵌入式應(yīng)用軟件及其開發(fā)方法研究

卜伶俐

摘 要：隨著電子技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)已經(jīng)走入每個(gè)人的生活，其中嵌入式技術(shù)就是計(jì)算機(jī)未來發(fā)展的趨勢(shì)之一，它將開辟計(jì)算機(jī)技術(shù)的新紀(jì)元。嵌入式必須和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，本文基于計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用軟件的本身特點(diǎn)，借鑒桌面應(yīng)用軟件的三種開發(fā)方法，探索嵌入式應(yīng)用軟件。

關(guān)鍵詞：嵌入式；應(yīng)用軟件；開發(fā)；研究方法；組件

嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要領(lǐng)域，它把計(jì)算機(jī)技術(shù)作為系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。嵌入式系統(tǒng)是面向計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，是面向社會(huì)，面向計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的一個(gè)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中占有重要的地位，它是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)整個(gè)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。

一、嵌入式應(yīng)用軟件與桌面計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件比較分析

嵌入式軟件的應(yīng)用就是把數(shù)學(xué)的函數(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理上來，主要的目的是讓計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，主要是通過函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。嵌入式還可以應(yīng)用到汽車、飛機(jī)、電視機(jī)系統(tǒng)中，主要的目的是滿足于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，具有實(shí)時(shí)性、延續(xù)性和交互性。

（一）實(shí)時(shí)性。計(jì)算機(jī)中的很多系統(tǒng)都是通過實(shí)時(shí)性進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)化，然后實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)性來完成的，但是需要一定的時(shí)間，時(shí)間是轉(zhuǎn)化計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)具有的實(shí)時(shí)性對(duì)時(shí)間的要求非常嚴(yán)格，能夠在關(guān)鍵時(shí)期處理相應(yīng)的時(shí)間，并且在限定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)的處理，從而使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)處理器在進(jìn)行事件處理的時(shí)候必須按照一定的指令來完成的，軟件開發(fā)人員必須用新理論和技術(shù)，運(yùn)用新方法對(duì)嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，這樣嵌入式軟件才能滿足廣大客戶的需求。

（二）并發(fā)性。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理事件的時(shí)候，都是通過物理的鏈接過程來完成的，一般都是通過傳感器的信號(hào)或者是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行嵌入式技術(shù)的應(yīng)用。這些計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的滿足廣大消費(fèi)者的同步管理需求，但是對(duì)于同步的系統(tǒng)管理，桌面的應(yīng)用軟件比較小，不能在同步問題上進(jìn)行提升，不能滿足廣大消費(fèi)者的需求，這個(gè)時(shí)候桌面的應(yīng)用軟件就必須和嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行同步，通過同步相應(yīng)語言，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的安全性和時(shí)效性。

（三）活躍性。嵌入式系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)就是具有活躍性。嵌入式系統(tǒng)的主要作用是讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保持相應(yīng)的活躍狀態(tài)，防止計(jì)算機(jī)的待機(jī)或者是結(jié)束狀態(tài)的出現(xiàn)。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要是防止計(jì)算機(jī)出現(xiàn)“死鎖”的局面發(fā)生。

（四）差異。計(jì)算機(jī)桌面系統(tǒng)和嵌入式技術(shù)的主要差異是從起實(shí)時(shí)性、交互性和交互式方面來進(jìn)行對(duì)比的，他們之間存在本質(zhì)區(qū)別就是嵌入式能夠滿足廣大消費(fèi)者的需求，能夠和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用環(huán)境和計(jì)算機(jī)存在的硬件設(shè)備相結(jié)合。但是計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件基本上都可以做到與設(shè)備和平臺(tái)的無關(guān)性。

二、嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法研究

（一）嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中任務(wù)的劃分方法。在進(jìn)行使用嵌入式開發(fā)系統(tǒng)時(shí)，必須把其分為不同的任務(wù)，讓嵌入式能夠根據(jù)任務(wù)進(jìn)行準(zhǔn)確運(yùn)行。其實(shí)嵌入式任務(wù)實(shí)際就是一個(gè)細(xì)微的代碼運(yùn)行，是一個(gè)代碼的映像，很細(xì)微，是個(gè)最小的運(yùn)行單位，能夠獨(dú)立完成任務(wù)，主要的目的是讓CPU輪流為任務(wù)提供好的服務(wù)，更好的滿足任務(wù)的時(shí)限需求。

為了達(dá)到系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，能夠讓系統(tǒng)準(zhǔn)確完成劃分的多個(gè)任務(wù)，必須把任務(wù)進(jìn)行分解，讓任務(wù)能夠通過多個(gè)渠道完成，減少系統(tǒng)的吞吐量，讓系統(tǒng)的完成效率更高，執(zhí)行任務(wù)更快。

（二）什么是有限狀態(tài)機(jī)。一般計(jì)算機(jī)中的嵌入式系統(tǒng)大多數(shù)和一些分析機(jī)有關(guān)，它們的關(guān)系是密切的，嵌入式系統(tǒng)必須采用有限狀態(tài)機(jī)對(duì)理解、分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)有幫助。有限狀態(tài)機(jī)一般都是由有限個(gè)狀態(tài)和相互之間的轉(zhuǎn)移構(gòu)成，一般讓計(jì)算機(jī)整個(gè)系統(tǒng)處在一個(gè)特定的狀態(tài)，當(dāng)接收到一個(gè)輸入時(shí)間的時(shí)候，狀態(tài)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出，同時(shí)伴隨著狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。系統(tǒng)的狀態(tài)概括了對(duì)過去輸入處理狀況的全部信息，系統(tǒng)只需要根據(jù)當(dāng)前所處的狀態(tài)和面臨的輸入就可以決定系統(tǒng)的行為。每當(dāng)系統(tǒng)處理了當(dāng)前的輸入后，系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)也將發(fā)生變化。

三、關(guān)于組件嵌入式軟件開發(fā)中存在的問題及對(duì)策

根據(jù)嵌入式軟件的特征，使用組件技術(shù)能較好地設(shè)計(jì)復(fù)雜的嵌入式軟件，這些組件能夠復(fù)用，包含相關(guān)問題域一個(gè)或多個(gè)有價(jià)值的專業(yè)技術(shù)。若干個(gè)組件的組合能夠產(chǎn)生一個(gè)新的組件，這個(gè)新產(chǎn)生的組件還能夠用于和其他的組件組合。這樣可以發(fā)揮組件的復(fù)用性以提高嵌入式軟件的開發(fā)周期，但是有的因?yàn)闆]有考慮非功能性要求，再加上應(yīng)用領(lǐng)域的限制，具有很大的局限性。但是當(dāng)前還沒有引入其他非功能性要求的方法，比如并發(fā)性。

在研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)軟件非功能性要求的實(shí)現(xiàn)，常常需要操作系統(tǒng)的支持，因?yàn)槿绻岩恍┰诓僮飨到y(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的并發(fā)管理策略和一些其他的相關(guān)操作用組件封裝起來，勢(shì)必會(huì)造成組件規(guī)模的擴(kuò)大，而這些管理方法的實(shí)現(xiàn)卻經(jīng)常和系統(tǒng)的硬件設(shè)備緊密關(guān)聯(lián)。這樣一來就和組件的復(fù)用性以及平臺(tái)無關(guān)性背道而馳，從而嚴(yán)重影響了將組件技術(shù)應(yīng)用于嵌入式軟件的開發(fā)過程中。所以在嵌入式軟件的開發(fā)中，我們必須十分關(guān)注嵌入式操作系統(tǒng)。但在有些時(shí)候由于應(yīng)用環(huán)境和硬件設(shè)備的限制，不能為系統(tǒng)安裝操作系統(tǒng)，這時(shí)對(duì)軟件非功能性要求的實(shí)現(xiàn)就要借助于系統(tǒng)的硬件設(shè)備，例如實(shí)時(shí)處理。

四、總結(jié)

嵌入式應(yīng)用軟件具有應(yīng)用領(lǐng)域廣，與現(xiàn)實(shí)環(huán)境交互強(qiáng)，靈活小巧等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，受到了越來越的關(guān)注和研究.也正因?yàn)樗倪@些優(yōu)點(diǎn)，使它與應(yīng)用和硬件設(shè)備緊密相關(guān)，這與目前的成熟的軟件復(fù)用思想相矛盾，而基于組件的嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)方法為較好的解決了之一問題提供研究的方向。

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