嵌入式軟件在計算機(jī)軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用

吳文慶，修雅慧

(1.蘇州市職業(yè)大學(xué) 計算機(jī)工程學(xué)院，江蘇,蘇州 215104;2.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

0 引言

在現(xiàn)代化生產(chǎn)管理工作中，計算機(jī)軟件的應(yīng)用無處不在，通過實現(xiàn)信息自動化管理，可以有效提升生產(chǎn)效率和辦公效率。因此，計算機(jī)軟件開發(fā)已經(jīng)成為熱門產(chǎn)業(yè)，自發(fā)學(xué)習(xí)計算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)的人越來越多。隨著軟件開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，不僅開發(fā)語言和環(huán)境發(fā)生了較大變化，設(shè)計理念也出現(xiàn)了本質(zhì)性改變。在先進(jìn)的模塊化設(shè)計理念下，通過采用嵌入式軟件，能夠有效提高軟件開發(fā)效率。因此，有必要對嵌入式軟件的具體應(yīng)用進(jìn)行探討，為計算機(jī)軟件開發(fā)提供借鑒。

1 計算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)概述

計算機(jī)由軟件和硬件兩大部分組成，兩者相輔相成，共同實現(xiàn)計算機(jī)的各項功能。在同等的硬件條件下，軟件的先進(jìn)性將直接決定計算機(jī)應(yīng)用效率和便捷性。在軟件開發(fā)過程中，要綜合考慮客戶對軟件應(yīng)用的性能要求和功能要求，通過采取科學(xué)的軟件開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。隨著軟件開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展，開發(fā)環(huán)境和開發(fā)語言已經(jīng)出現(xiàn)較大變化。[1]

目前，在軟件開發(fā)過程中應(yīng)用較多的編程語言包括C語言、Java語言等。其中，C語言是最早的軟件編程語言之一，應(yīng)用非常廣泛，而且技術(shù)不斷成熟，不僅能夠應(yīng)用于多種系統(tǒng)環(huán)境下的編程，還具有語言簡潔、邏輯清晰、編譯快捷等特點。Java語言是隨著Web程序開發(fā)快速發(fā)展起來的新型編程語言，具有跨平臺應(yīng)用特征，安全性和通用性較高。Java語言繼承了C++的核心技術(shù)，而且增加了垃圾回收器等新功能，資源占用更加合理，是一種優(yōu)秀的面向?qū)ο缶幊陶Z言。[2]

此外，軟件開發(fā)環(huán)境也發(fā)生了較大變化，包括嵌入式軟件在內(nèi)的專業(yè)編程軟件在計算機(jī)軟件開發(fā)過程中得到了應(yīng)用，極大地提升了軟件開發(fā)效率。

2 計算機(jī)軟件開發(fā)的基本流程

計算機(jī)軟件開發(fā)是一項系統(tǒng)性工作，目前已形成一套系統(tǒng)化的開發(fā)流程，使軟件開發(fā)管理更加科學(xué)，更容易實現(xiàn)客戶提出的各種需求。從計算機(jī)軟件開發(fā)過程來看，主要包含以下幾個重點環(huán)節(jié)：

2.1 編制軟件開發(fā)計劃

對軟件開發(fā)過程進(jìn)行分析，定義開發(fā)軟件，探討軟件開發(fā)的可行性，撰寫開發(fā)工作計劃和報告書，確定軟件開發(fā)的總體方向，并明確每個階段過程要完成的任務(wù)。

2.2 客戶需求分析

通過與客戶進(jìn)行溝通交流，確定軟件開發(fā)的個性化需求，并對客戶的使用需求進(jìn)行清晰描述，撰寫需求分析報告，與客戶達(dá)成共識，共同確認(rèn)軟件開發(fā)的預(yù)期成果。

2.3 軟件程序設(shè)計

完成上述軟件開發(fā)準(zhǔn)備工作后，根據(jù)軟件開發(fā)計劃書和需求分析報告，對軟件架構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計，綜合考慮系統(tǒng)功能性需求和性能需求，并進(jìn)行詳細(xì)方案設(shè)計，確定軟件各組分的設(shè)計內(nèi)容，同時明確各組分之間的拼接方式。

2.4 軟件程序編碼

完成總體方案設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計后，由軟件工程師完成具體程序代碼的編寫過程，在此過程中，開發(fā)人員要合理選擇編碼模型和程序，完成各組分的編碼工作后，對軟件進(jìn)行拼接，逐步完成所有程序編碼任務(wù)。

2.5 程序測試與調(diào)試

完成軟件程序代碼編寫后，對軟件程序進(jìn)行測試，主要分為兩部分內(nèi)容，一是內(nèi)部測試，二是開發(fā)性測試。在編程完成后，首先由軟件開發(fā)人員對軟件進(jìn)行專業(yè)的內(nèi)部測試。然后由專門的程序測試人員或使用者，對軟件進(jìn)行試用性測試，找到軟件程序存在的問題，并對其進(jìn)行調(diào)試，確保軟件各項功能的正常發(fā)揮。

2.6 軟件維護(hù)和版本升級

在軟件投入使用后，需要對它進(jìn)行維護(hù)管理，并在需要時進(jìn)行版本升級，以滿足客戶業(yè)務(wù)擴(kuò)展等方面的需求。[3]總體開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 計算機(jī)軟件基本開發(fā)流程

通過逐步完成上述各個環(huán)節(jié)的軟件開發(fā)任務(wù)，可以實現(xiàn)軟件開發(fā)目標(biāo)，最大限度地滿足客戶需求。但在實際開發(fā)過程中，受人員、技術(shù)、開發(fā)環(huán)境等方面的影響，開發(fā)效率有高有低，軟件調(diào)試工作量和最終的軟件開發(fā)質(zhì)量也參差不齊。只有不斷更新軟件開發(fā)理念，采用先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)，才能不斷提高軟件開發(fā)效率，為軟件開發(fā)質(zhì)量提供保障，減少后期調(diào)試、維護(hù)的工作量。[4]

3 嵌入式軟件在計算機(jī)軟件開發(fā)中的具體應(yīng)用

3.1 嵌入式軟件技術(shù)的應(yīng)用

嵌入式軟件具體是指嵌入在硬件中的軟件開發(fā)工具，其產(chǎn)業(yè)鏈主要包括芯片設(shè)計制造、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式電子設(shè)備的開發(fā)和制造。其中，嵌入式系統(tǒng)是能夠獨立執(zhí)行某項功能操作的專用計算機(jī)，具體包括微處理器、微控制器、定時器和傳感器等。[5]早期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)采用硬件優(yōu)先原則，在估計軟件任務(wù)需求后，先完成硬件的設(shè)計與實現(xiàn)，再利用硬件平臺完成軟件開發(fā)設(shè)計。但這種設(shè)計方式難以充分利用硬件資源，出現(xiàn)設(shè)計變更時，還需要重新設(shè)計整個流程。隨著嵌入式技術(shù)的不斷成熟，目前主要采用軟硬件協(xié)同設(shè)計理念，最大限度地提高軟硬件能力，得到優(yōu)化設(shè)計方案。[6]

嵌入式軟件是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，其本質(zhì)也屬于一種計算機(jī)軟件，包括系統(tǒng)型軟件、支撐型軟件和應(yīng)用型軟件三大類。目前，嵌入式軟件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、通信產(chǎn)業(yè)等重要領(lǐng)域。[7]其中，被應(yīng)用于計算機(jī)軟件開發(fā)的主要是指嵌入式支撐軟件，此類軟件包含數(shù)據(jù)庫和各種開發(fā)工具，尤其提供的EMDBS數(shù)據(jù)庫可以作為某種特定計算的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可運行在計算機(jī)和各種移動智能設(shè)備上。利用嵌入式軟件為計算機(jī)軟件開發(fā)提供支持，可以提高軟件開發(fā)過程的資源整合能力和系統(tǒng)開發(fā)效率。[8]嵌入式軟件開發(fā)如圖2所示。

圖2 嵌入式軟件開發(fā)示意圖

3.2 基于嵌入式軟件的計算機(jī)軟件開發(fā)流程

基于嵌入式軟件的計算機(jī)軟件開發(fā)流程和上述介紹的軟件開發(fā)流程基本一致，總體可分為需求分析、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、程序編碼和程序測試等環(huán)節(jié)。在項目立項階段，根據(jù)市場信息反饋，編寫項目建議書，在對它進(jìn)行可行性分析后，簽發(fā)項目任務(wù)書，成立項目小組。在項目總體規(guī)劃階段，進(jìn)行軟件需求分析，并進(jìn)行需求分析評審，編制項目計劃書和風(fēng)險控制計劃書，確定軟件開發(fā)里程規(guī)劃。在系統(tǒng)設(shè)計階段，根據(jù)需求分析和系統(tǒng)評審結(jié)果，編制結(jié)構(gòu)設(shè)計過程文檔和軟硬件設(shè)計過程文檔。完成總體和詳細(xì)設(shè)計后，開始進(jìn)行程序編碼，然后依次開展后續(xù)的測試和調(diào)試工作。

需要著重強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)需求分析的準(zhǔn)確性，設(shè)計人員應(yīng)與客戶做好溝通，全面了解客戶需求，確定設(shè)計內(nèi)容，并嚴(yán)格按照要求編寫各類需求文檔，對客戶需求進(jìn)行清晰描述，包括系統(tǒng)的輸入輸出功能、運行速度、軟件大小、功耗等性能需求。在嵌入式軟件的應(yīng)用過程中，會根據(jù)軟件開發(fā)中的具體過程，選擇使用不同的開發(fā)工具，提升軟件開發(fā)效率。比如，在軟件開發(fā)的需求分析階段，可以選擇Rational Rose等軟件，確保需求分析的全面性。在軟件編程和實現(xiàn)階段，則可以使用Code Warrior軟件，利用其提供的代碼組件，加快編程效率和代碼重復(fù)利用率。在系統(tǒng)調(diào)試階段，則可以使用Multi-ICE軟件，確保系統(tǒng)測試的全面性，及時發(fā)現(xiàn)程序漏洞，并進(jìn)行有效改進(jìn)。

3.3 嵌入式軟件的應(yīng)用要點

3.3.1 明確應(yīng)用原理

在計算機(jī)軟件開發(fā)過程中，嵌入式軟件主要應(yīng)用在CORBA模型實現(xiàn)方面，具體分為兩個部分：一是實時處理技術(shù)的融入，二是在編程過程中應(yīng)用CORBA模型。在程序軟件的開發(fā)工作中，還可以充分利用嵌入式軟件提供的其他設(shè)計服務(wù)。利用嵌入式軟件進(jìn)行程序開發(fā)設(shè)計，首先應(yīng)對軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)性劃分，為滿足軟件開發(fā)的實時性要求，在設(shè)計和編程過程中，要明確各結(jié)構(gòu)職責(zé)，避免出現(xiàn)系統(tǒng)脫離現(xiàn)象。此外，還要通過設(shè)計和編程，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)程序間的功能，為命令執(zhí)行安排好位置，確定各部分程序的優(yōu)先性，合理安排運行方式。通過利用嵌入式軟件，提升系統(tǒng)的整體運行效率。在軟件控制方面，要避免嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用造成時間變差，在進(jìn)行程序設(shè)計和編碼時，應(yīng)做好時間管理，確保系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

3.3.2 掌握設(shè)計要點

應(yīng)用嵌入式軟件的軟件開發(fā)設(shè)計要點主要體現(xiàn)在兩個方面：(1)在軟件程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，開發(fā)人員應(yīng)更加注重軟硬件系統(tǒng)的相互結(jié)合，實現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計，這樣可以降低軟件程序?qū)τ谟布到y(tǒng)的依賴，提高軟件設(shè)計的實時性和運行可靠性；(2)可以利用嵌入式軟件完成數(shù)據(jù)的初始化和格式化操作，設(shè)計和開發(fā)人員不需要對硬件資源設(shè)備進(jìn)行直接控制，能夠提升整體設(shè)計開發(fā)的工作效率，同時減少設(shè)計漏洞。設(shè)計人員應(yīng)在詳細(xì)了解嵌入式軟件開發(fā)功能的基礎(chǔ)上，更新設(shè)計理念和操作方式。

3.3.3 發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢

嵌入式軟件在計算機(jī)軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用具有多方面的技術(shù)優(yōu)勢，其中較為突出的優(yōu)勢包括非交叉調(diào)試方式等。利用嵌入式軟件提供的仿真開發(fā)功能，可以解決以往交叉調(diào)試開發(fā)過程中存在的缺陷，綜合考慮軟件開發(fā)經(jīng)費、目標(biāo)機(jī)環(huán)境、硬件芯片資源等問題，合理安排軟件開發(fā)進(jìn)程，避免因這些問題影響開發(fā)效率。此外，嵌入式軟件還具有成本低、性能強(qiáng)、可靠性高等諸多優(yōu)勢，即使發(fā)生突然斷電，也不會造成重要數(shù)據(jù)和程序丟失。而且嵌入式軟件的集成化程度高，運行功耗較低，可以在計算機(jī)軟件開發(fā)的全生命周期內(nèi)為軟件開發(fā)提供有力支持。

總而言之，利用嵌入式軟件進(jìn)行計算機(jī)軟件開發(fā)是目前較為先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)之一，具有良好的應(yīng)用前景，在軟件開發(fā)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮嵌入式軟件的各方面優(yōu)勢。

4 結(jié)語

綜上所述，嵌入式軟件在軟件設(shè)計開發(fā)過程中的應(yīng)用通過融入實時處理技術(shù)、利用軟件提供的組件，可以明顯提高軟件開發(fā)效率。基于嵌入式軟件的軟件開發(fā)過程系統(tǒng)化程度更高，可以實現(xiàn)對資源的有效整合，并提高軟件的運行合理性。因此，應(yīng)推廣嵌入式軟件在計算機(jī)軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用，促進(jìn)軟件開發(fā)水平的整體提升。