模塊化嵌入式人工智能軟件的開發(fā)與應(yīng)用

徐俊

摘 ?要：針對(duì)傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)出來的嵌入式軟件存在運(yùn)行效率低的問題，提出基于人工智能的模塊化嵌入式軟件開發(fā)研究。在嵌入式軟件開發(fā)中運(yùn)用class軟件設(shè)計(jì)方法，將嵌入式軟件模塊化，并且引用人工智能算法增加軟件的智能性。將人工智能設(shè)計(jì)思想與模塊化設(shè)計(jì)中的軟件功能分析方法結(jié)合起來，采用自上而下的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)完整的閉環(huán)嵌入式軟件設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)基于人工智能的模塊化嵌入式軟件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：人工智能;模塊化;嵌入式軟件開發(fā)

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的日益發(fā)展，人工智能正在受到廣泛關(guān) 注，并且被認(rèn)為是科技發(fā)展的未來方向，模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)憑借 其高性能、多功能及穩(wěn)定性方面等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注，被世界各大知名 科技公司作為研發(fā)與應(yīng)用的重點(diǎn)，因而探討模塊化嵌入式人工智能軟件的 開發(fā)是十分有必要的。

1 模塊化嵌入式人工智能發(fā)展趨勢(shì)

嵌入式開發(fā)主要包括驅(qū)動(dòng)式嵌入開發(fā)、系統(tǒng)開發(fā)、軟件開發(fā)三大部 分，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，將先進(jìn)計(jì)算機(jī)的技術(shù)與具體應(yīng)用相結(jié)合 的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用相結(jié)合，它的升級(jí)換代也將產(chǎn)品同步進(jìn) 行，所以嵌入式系統(tǒng)常常具有相對(duì)較長(zhǎng)的生命周期。但隨著嵌入式系統(tǒng)功 能的增加，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)處理信息和數(shù)據(jù)量的要求也越來越高，要求系 統(tǒng)對(duì)處理響應(yīng)的時(shí)間也必須也越來越短，這樣才能滿足人們對(duì)嵌入式產(chǎn)品 的需求。當(dāng)前，嵌入式的開發(fā)已經(jīng)逐步朝著規(guī)范化的方向發(fā)展，在一般工 程原有的開發(fā)基礎(chǔ)上結(jié)合嵌入式開發(fā)的特點(diǎn)進(jìn)行一些的測(cè)試，生產(chǎn)出最終 產(chǎn)品。為了滿足人們對(duì)嵌入式產(chǎn)品的需求，嵌入式系統(tǒng)也不再是過去單一 的單片機(jī)模式，而是熟悉新的開發(fā)模式，創(chuàng)造出多樣化的新型模式。

2 模塊化嵌入式智能軟件的研發(fā)

2.1 ?加強(qiáng)模塊化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)要求

在對(duì)于模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的開發(fā)中，不僅對(duì)硬件系統(tǒng)的要求 有著高要求，對(duì)于軟件系統(tǒng)的更應(yīng)該采取重視的態(tài)度。二者必須相輔相 成，性能占比缺一不可。在智能操作系統(tǒng)開發(fā)方面，要充分的運(yùn)用豐富經(jīng) 驗(yàn)進(jìn)行不停的探討與創(chuàng)新，要站在巨人的肩膀上，要在原有的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)上 進(jìn)行創(chuàng)新進(jìn)步。搭建邊緣計(jì)算平臺(tái)為客戶提供解決方案努力提升人工智能 終端設(shè)備運(yùn)行速度，將對(duì)環(huán)境文化的感知能力進(jìn)行強(qiáng)化，促進(jìn)計(jì)算機(jī)與人 們的對(duì)話，便于對(duì)人工智能進(jìn)行決策控制。

2.2 ?嵌入式人工智能軟件研發(fā)方向

模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)在人們生活中扮演者越來越重要的角色， ?在各行各業(yè)的發(fā)展領(lǐng)域中，對(duì)于嵌入式人工智能的需求也越來越大，在 大大小小的行業(yè)中，模塊化嵌入式人工智能的應(yīng)用中所呈現(xiàn)出來的發(fā)展態(tài) 勢(shì)都是增長(zhǎng)的。一直以來，人們的互動(dòng)連接接口都是通過屏幕與鍵盤控制 的，但隨著人工智能時(shí)代的到來，智能語音和虛擬現(xiàn)實(shí)將大大的對(duì)人們現(xiàn) 在的生活產(chǎn)生改變。為了實(shí)現(xiàn)這種改變，人們開始運(yùn)用自身的智慧，尋找 可以將鍵盤與屏幕進(jìn)行替代的通話接口，而模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的 出現(xiàn)，正好能滿足人們對(duì)于通話接口的需求。模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng) 通過語音及圖像識(shí)別進(jìn)行語言處理，強(qiáng)大的學(xué)習(xí)功能帶給了用戶更好的體 驗(yàn)，模塊化嵌入式人工智能技術(shù)在技術(shù)接口方面的改革，最終在生活中被 日益廣泛的得以應(yīng)用。

2.3  基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計(jì)方法

基于人工智能的嵌入式軟件模塊化設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)軟件開發(fā)過程中一種 新的設(shè)計(jì)理念，通過在獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法中加入人工智能技術(shù)，降低嵌入式 軟件操作和調(diào)試難度，同時(shí)提高軟件的智能效果，根據(jù)客戶需求將軟件的 小功能劃分為小功能模塊，將小功能模塊組成較大功能模塊，最后將較大 的模塊組裝到一起組成一個(gè)整體的模塊化嵌入式軟件。在嵌入式軟件模塊 化方面， ?class的對(duì)象語言具有繼承、多態(tài)、封裝三個(gè)特征，首先通過繼承 使嵌入式軟件的子類模塊擁有父類模塊所有數(shù)據(jù)和信息，讓子類模塊擁有 較大模塊相同的功能;多態(tài)是通過class使嵌入式軟件在面對(duì)不同對(duì)象時(shí)， ?應(yīng)用同一操作可以讓嵌入式軟件有不同的解釋，并且產(chǎn)生不同的運(yùn)行結(jié) 果。多態(tài)主要體現(xiàn)在運(yùn)用class設(shè)計(jì)方法在嵌入式軟件編程過程中，使嵌入 式軟件具有靈活性;封裝是class對(duì)嵌入式軟件的功能具有組合和拆分的效 果，在組合嵌入式軟件模塊時(shí)保證軟件的其他功能不受到影響。

2.4 ?基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計(jì)流程

通過上文提出的class基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計(jì)方法，將 人工智能設(shè)計(jì)思想與模塊化設(shè)計(jì)中的軟件功能分析方法結(jié)合起來，采用自 上而下的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)完整的閉環(huán)嵌入式軟件設(shè)計(jì)流程。首 先，根據(jù)用戶需求對(duì)嵌入式軟件的功能進(jìn)行分析和劃分，通過初始化設(shè)計(jì) 形成分配功能不同的模塊序列。然后運(yùn)用功能執(zhí)行準(zhǔn)則和人工智能算法對(duì) 嵌入式軟件的模塊進(jìn)行劃分，保證軟件的智能功能實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)嵌入式軟 件的模塊綜合與測(cè)評(píng)后，使軟件在合理的接口設(shè)計(jì)下將所有的功能模塊連 接起來，如果測(cè)試設(shè)計(jì)的軟件能合理運(yùn)用，則完成設(shè)計(jì)，如果軟件測(cè)試結(jié) 果為不合理，還要重新返回初始設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試，直到測(cè)試軟件合理。 ?基于人工智能的模塊化嵌入式軟件在運(yùn)行過程中主要完成兩部分任務(wù)，一 是智能監(jiān)控管理部分，包括人工智能數(shù)據(jù)交換、人工智能界面管理等;二 是實(shí)現(xiàn)智能控制管理，包括第三方通信程序、智能控制程序等。

3 模塊化嵌入式人工智能軟件的開發(fā)工作

3.1 ?軟件構(gòu)架的確立

開發(fā)軟件之前，相關(guān)開發(fā)者應(yīng)對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行合理的分析。在應(yīng)用 方面，相關(guān)軟件應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性、較低的功率消耗以及低廉的制作成 本，以便實(shí)現(xiàn)大批量使用要求的合理滿足。在開發(fā)方面，相關(guān)工作重點(diǎn)應(yīng) 放在受控對(duì)象與嵌入式智能終端上。在此過程中，人工智能傳感器的主要 作用是對(duì)受控對(duì)象所發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行搜集，并將其向控制終端進(jìn)行穩(wěn)定的 傳輸，以便滿足系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)需求。此外，在軟件架構(gòu)方面，設(shè)計(jì)者還 應(yīng)對(duì)任務(wù)添加與處理、內(nèi)核修改與操作移植以及數(shù)據(jù)信息交換等運(yùn)行程序 進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而有效實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用需求的滿足。

3.2 ?網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的智能交換

在通信方式方面，該軟件主要通過遠(yuǎn)程信息導(dǎo)出的范式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息 的合理傳輸。通過設(shè)計(jì)公共網(wǎng)關(guān)接口，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息 的處理與交換，從而為后續(xù)參數(shù)的修改與調(diào)整提供了可能。實(shí)踐表明，基 于這一設(shè)計(jì)的開展與落實(shí)，相關(guān)工作人員可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的順利 采集與合理計(jì)算，這對(duì)信息交換治療的提升與優(yōu)化具有良好的促進(jìn)作用。 ?在此過程中，通過公共網(wǎng)關(guān)接口的介入，操作人員可以有效修改設(shè)備參 數(shù)，以便進(jìn)一步滿足遠(yuǎn)程控制需求。在數(shù)據(jù)交換方面，與人工智能控制 相比，該軟件加強(qiáng)了對(duì)于數(shù)據(jù)模塊化的關(guān)注，從而保障各類數(shù)據(jù)操作可 以分塊完成。在技術(shù)方面，通過ATOP脈沖技術(shù)的應(yīng)用，該軟件在接收到 “ATSO=N”的信息后，可自動(dòng)取消MODEM傳輸應(yīng)答，從而引導(dǎo)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié) 器實(shí)現(xiàn)掛機(jī)操作。

3.3 ?源代碼移植工作的開發(fā)

在開發(fā)相關(guān)軟件的過程中，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)軟件核心源代碼的需求對(duì) 其進(jìn)行合理的移植。為了確保移植的效果，應(yīng)做好對(duì)當(dāng)前人工智能軟件代 碼數(shù)據(jù)的有效分析，從而合理控制代碼。通過以文本的方式抑制源代碼的 數(shù)據(jù)，可以有效搭建軟件與系統(tǒng)終端硬件之間的聯(lián)系，從而進(jìn)一步滿足系 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的合理需求，這對(duì)于軟件能力的優(yōu)化具有積極作用。

3.4艾真體控制

模塊化嵌入式人工智能軟件最終以實(shí)現(xiàn)艾真體控制為目標(biāo)，使用IPC0 作為中心控制層設(shè)備，接受傾角儀、陀螺儀以及編碼器等狀態(tài)監(jiān)控傳感器 信息，為軟件運(yùn)行提供實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)跟蹤、控制等智能反應(yīng)程序?？刂?層為軟件運(yùn)行提供良好的實(shí)時(shí)性能，使軟件控制周期更短。同時(shí)實(shí)現(xiàn)與硬 件相關(guān)的復(fù)合艾真體的構(gòu)建，達(dá)到A/D數(shù)據(jù)采集、傳感器通信等底層硬件 驅(qū)動(dòng)的目的。在感知周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上，經(jīng)壓縮后，軟件可實(shí)時(shí)處理環(huán)境 信息，根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境信息決定人工智能局部行為模式。

4 模塊化嵌入式人工智能軟件的應(yīng)用方法與相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)

4.1 ?實(shí)驗(yàn)方法

以模擬軟件實(shí)際運(yùn)行環(huán)境為基礎(chǔ)，首先，本實(shí)驗(yàn)測(cè)試軟件的各項(xiàng)功能 是否能正常運(yùn)行，以及測(cè)試軟件運(yùn)行的抗干擾率與穩(wěn)定性，包括軟件對(duì)運(yùn) 行中干擾因素、數(shù)據(jù)變化的適應(yīng)性及軟件對(duì)目標(biāo)任務(wù)識(shí)別的準(zhǔn)確性與環(huán)境 適應(yīng)性;其次，完成軟件跟蹤能力測(cè)試，判別軟件使用過程中目標(biāo)任務(wù)完 成的穩(wěn)定性;最后，對(duì)軟件動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理情況進(jìn)行測(cè)試，判斷軟件運(yùn)行的 平順性。

4.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在硬件已知的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)使用模塊化嵌入式人工智能軟件對(duì)連續(xù) 1 000組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)軟件性能進(jìn)行后續(xù)改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn) 軟件開發(fā)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。側(cè)向控制波形測(cè)試數(shù)據(jù)如圖1所示。

測(cè)試中為減少干擾因素影響，軟件運(yùn)行數(shù)據(jù)始終保持平穩(wěn)狀態(tài)。各數(shù) 據(jù)分別在預(yù)定點(diǎn)側(cè)向位置偏差、預(yù)定點(diǎn)側(cè)向角度偏差范圍之內(nèi)。由圖1可 知，人工智能軟件在使用過程中有著很高的控制精度，大多數(shù)偏差位置小 于0.1 m，控制角度偏差小于5°。在偏差位置、偏差方向變化的情況下，可 以看出軟件仍有較大的控制優(yōu)勢(shì)，且隨著數(shù)據(jù)增加其偏差值并不會(huì)出現(xiàn)明 顯變化。但偏差位置與角度偏差的增加，會(huì)影響下一組測(cè)試結(jié)果，因此定 位數(shù)據(jù)部分仍須改進(jìn)。

5 結(jié)束語

進(jìn)行模塊化嵌入式人工智能軟件研發(fā)的過程中，我們對(duì)于軟件和硬件 都要保持同樣重視的態(tài)度。明確模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)研發(fā)的技術(shù)要 求，在原有的經(jīng)驗(yàn)上進(jìn)行吸取創(chuàng)新，不斷地加強(qiáng)對(duì)前沿及先進(jìn)的技術(shù)及系 統(tǒng)有效應(yīng)用的研發(fā)，不斷地尋找提高模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的方法， ?在減少對(duì)能源消耗的同時(shí)，提高模塊化嵌入式人工智能軟件的智能型，滿 足人們對(duì)于模塊化嵌入式人工智能軟件研發(fā)的期待。

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