嵌入式軟件開發(fā)及軟件架構(gòu)分析

張芮

關(guān)鍵詞：軟件架構(gòu)；嵌入式軟件；開發(fā)模式

1引言

隨著科技的快速發(fā)展，關(guān)于嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)水平也得到了良好的提升。所謂嵌入式軟件，主要是嵌入式系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，模塊化特性較為突出，可以較好地保證系統(tǒng)自身功能性。然而，因為多方面因素的影響，如今嵌入式軟件的開發(fā)以及架構(gòu)構(gòu)建中還存在一定的不足，所以為了能夠更好地開展嵌入式軟件開發(fā)以及架構(gòu)構(gòu)建，需要做好合理性分析。

2嵌入式軟件

這一類軟件主要指的是圍繞硬件嵌入的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件。如今，對于這類軟件的開發(fā)設(shè)計，所涵蓋的內(nèi)容有傳感器、微處理器以及控制器等。針對嵌入式系統(tǒng)進行的研究，目前涉及得較為全面。從特征上來看，這類軟件的突出表現(xiàn)有：有較高的可靠性、適用性以及程序代碼較為精簡等。嵌入式軟件形式能夠使軟硬件之間形成緊密耦合，從而可以靈活多樣化地嵌入系統(tǒng)。

3軟件開發(fā)及架構(gòu)構(gòu)建問題

在進行軟件開發(fā)的過程中，出于對系統(tǒng)資源消耗節(jié)約的考慮，進行軟件編碼日寸，通常會優(yōu)先考慮用戶使用嵌入式軟件時的問題來進行研發(fā)。基于此，設(shè)計開發(fā)出來的軟件在功能多樣化方面就會受到一定的制約，無法有效滿足用戶對軟件功能多元化的需求。因此，軟件開發(fā)技術(shù)人員在進行開發(fā)和架構(gòu)構(gòu)建時，需要統(tǒng)籌其中的問題，并明確相關(guān)的軟件設(shè)計開發(fā)思路。有關(guān)技術(shù)人員在落實這一項工作時，需要解決軟件自身問題，同時需要滿足用戶提出的功能多樣化要求，最大限度地保證開發(fā)軟件在穩(wěn)定性和兼容性方面都有良好的表現(xiàn)。針對這類問題，軟件開發(fā)人員在編寫嵌入式軟件的系統(tǒng)中間層代碼時，需要合理地增加新的代碼，確保處理的科學(xué)性，以使軟件在實際使用時能夠有較好的性能和較高的效率。另外，嵌入式軟件在操作和實際應(yīng)用中，因為功能對接口驅(qū)動方面會存在相應(yīng)的差別，基于這一問題的考慮，在進行軟件開發(fā)時，對其兼容性需要進行逐步改進和優(yōu)化，對于部分硬件接口，可以進行系統(tǒng)驅(qū)動層代碼的重新編寫。

4嵌入式軟件開發(fā)模式分析

這類軟件開發(fā)的形式，與桌面軟件進行比較，還存在一定的不同。具體來講，對于嵌入式軟件進行的研發(fā)，涉及的內(nèi)容需要進行統(tǒng)籌規(guī)劃，并且對于其中的問題要進行有序解決。比如，關(guān)于代碼的編譯，其硬件系統(tǒng)不同，編譯植入也需要有科學(xué)的應(yīng)對，注意其兼容性以及穿插性互譯?；诖耍錇檐浖_發(fā)人員帶來較大的挑戰(zhàn)。如果沒有獲得良好的解決，開發(fā)出的軟件系統(tǒng)在應(yīng)用時就不夠靈活，無法有效地適應(yīng)市場發(fā)展需求。為了能夠使信息資源的傳遞和交換得到最大化的實現(xiàn)，軟件開發(fā)時，可以借助多平臺研發(fā)條件以及配套交付方式進行，以提高研發(fā)的質(zhì)量，同時滿足用戶對軟件功能的需求。如今，這樣的方式對該類軟件的開發(fā)起到了良好的推動作用。

針對這類軟件進行開發(fā)的初級階段，最主要的是準(zhǔn)備工作，開發(fā)涉及的內(nèi)容包含相關(guān)設(shè)施和有關(guān)研發(fā)環(huán)境。同時，對于技術(shù)人員來講，最重要的是需要依托模擬設(shè)備的反饋模塊對相關(guān)代碼進行逐步調(diào)試。而在這一環(huán)節(jié)中，相關(guān)人員最重要的是針對其應(yīng)用程序開展編譯工作，然后通過初始運行的方式對系統(tǒng)相應(yīng)的性能進行檢測，依照檢測獲得的結(jié)果進行改進和優(yōu)化。系統(tǒng)開發(fā)中如果遇到漏洞和缺陷，技術(shù)人員就需要針對其修改有關(guān)的程序代碼，這樣反復(fù)不斷修正，以使系統(tǒng)逐步完善。上述工作完成后，接下來進行模擬設(shè)備的反饋，技術(shù)人員針對代碼進行檢測時，需要注意做好相應(yīng)的分類，同時在分完類別的前提下開展集成化編譯，并進行有關(guān)運行和調(diào)試工作。這樣的編譯方式最開始是編人目標(biāo)系統(tǒng)中，開展試運行工作，然后對于調(diào)試過程形成完整的評估數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)報告的分析，找出其中存在的問題，技術(shù)人員會針對其問題進行編碼的改進和優(yōu)化。

5嵌入式軟件的開發(fā)方法

5.1結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法

這樣的設(shè)計與開發(fā)方式主要分為單一化和多樣化的任務(wù)形式。前一種形式設(shè)計主要遵循結(jié)構(gòu)化原則，相應(yīng)地處理不同時間的模式，然后以此為核心達到循環(huán)調(diào)用的目的。后者的設(shè)計形式主要遵循模塊劃分的原則，對相應(yīng)的模塊進行綜合化使用。不過，因為這種設(shè)計方法在各方面都有較高的要求，所以，對嵌入式軟件進行開發(fā)時，應(yīng)用得比較謹(jǐn)慎。

5.2面向?qū)ο笤O(shè)計方法

這種方法比較貼近人類的思維模式，在實際應(yīng)用的過程中，對象存在訪問需求時，以相應(yīng)信息為基礎(chǔ)，這樣開展的設(shè)計工作就會有更高的安全性。并且，采取這一設(shè)計開發(fā)方式，針對較大規(guī)模的應(yīng)用程序設(shè)計，也可以獲得良好的效果，軟件結(jié)構(gòu)可以更好地體現(xiàn)其功能性，同時有關(guān)軟件也會有更加可靠的維護性和擴展性。

6軟件架構(gòu)

6.1應(yīng)用架構(gòu)

這一類軟件的應(yīng)用架構(gòu)主要劃分為不同的層級，其中包含接人層、應(yīng)用層以及基礎(chǔ)層。一般來講，對這類軟件進行結(jié)構(gòu)的功能性設(shè)計時，用戶可以使用的方法主要有三種，可以使用手機設(shè)備、計算機設(shè)備以及遠程遙控，以達到對相關(guān)數(shù)據(jù)的管理以及安全控制，借助通信、采集等方式，應(yīng)用層面可以對相應(yīng)的硬件設(shè)備進行有效控制，如電子電器、儀表等，從而能夠較好地滿足用戶功能需求。圖1是嵌入式軟件應(yīng)用架構(gòu)圖。

對于嵌入式軟件的不同層面，經(jīng)過代碼的協(xié)調(diào)處理，可以使相應(yīng)的設(shè)備實現(xiàn)預(yù)設(shè)功能，通過接口和有關(guān)設(shè)備連接，并且在不同設(shè)備的作用下，系統(tǒng)整體運行得以實現(xiàn)。在接人層，接收到這一方面的需求時，其系統(tǒng)功能以及接人端的需求都要進行科學(xué)的配置，以確保軟件系統(tǒng)能夠達到相應(yīng)的要求。而對于微內(nèi)核層，最重要的是系統(tǒng)需要達到調(diào)控任務(wù)的目的，并且依照存儲以及分配的功能，使系統(tǒng)軟件當(dāng)中的應(yīng)用程序組件可以得到循環(huán)再利用，這樣的開發(fā)設(shè)計能夠使其投入運行后，在系統(tǒng)資源方面可以更好地降低損耗，繼而使軟件在開展工作時能夠有更高的質(zhì)量和效率。另外，在面對用戶時，需要考慮的是有關(guān)服務(wù)功能需求，主要是讓軟件的使用范圍得以良好的擴展。再者，有關(guān)操作層面，從功能的角度來講，通常是注重硬件的集成，對于軟件接口需要達到統(tǒng)一，由此軟件在進行移植時，其成功的概率才會更高。而在這一個過程中，關(guān)于軟件的設(shè)計開發(fā)能夠充分地展現(xiàn)代碼的重復(fù)化特征。因此，在對芯片進行代碼編譯時，需要針對其不同的種類，相互對應(yīng)?；诖?，具有同一功能的代碼經(jīng)過重復(fù)化的使用后，相對應(yīng)的時間消耗會有較大的減少，同時軟件系統(tǒng)在運行方面會有良好的效率和性能[1]。

6.2函式庫

6.2.1媒體庫

對于該類軟件的這部分架構(gòu)，主要是為了向用戶提供有關(guān)音頻、視頻等信息。用戶可以借助相應(yīng)的操作系統(tǒng)進行收集以及分析，同時有關(guān)應(yīng)用可以得到相應(yīng)的預(yù)警提示，使得有關(guān)應(yīng)用程序可以得到可靠的安全防控，進而達到有效處理。

6.2.2Web

軟件架構(gòu)這一部分，主要是開發(fā)設(shè)計網(wǎng)頁瀏覽器，以便能夠?qū)ο鄳?yīng)的引擎進行良好的使用，這樣其瀏覽器的內(nèi)核可以得到有效保障，軟件在應(yīng)用方面才會有更好的體現(xiàn)。

6.2.3SSL

這一部分的研發(fā)和構(gòu)建，通常是為了能夠確保在具體進行信息傳遞時，能夠有更好的安全性，并且借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，達到對數(shù)據(jù)的安全保護處理。因此，在軟件系統(tǒng)運行中，如果存在網(wǎng)絡(luò)信息交易，就能有較高的穩(wěn)定性。借助SSL技術(shù)，也能夠為有關(guān)數(shù)據(jù)通信安全帶來可靠的支持。如今，在使用有關(guān)的傳輸協(xié)議時，對于軟件層級中的數(shù)據(jù)可以進行有效壓縮。同時，在這一技術(shù)協(xié)議下，在對相關(guān)數(shù)據(jù)進行傳輸時，各方的身份都可以得到有效驗證，從而可以達到數(shù)據(jù)傳輸中有關(guān)算法的可靠加密[2]。

6.2.4內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

軟件架構(gòu)中的數(shù)據(jù)管理，通常會牽涉內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的建立。這里的研發(fā)設(shè)計，主要是采取開源數(shù)據(jù)庫設(shè)計方式．使用FDB，SQL等協(xié)議，開展相應(yīng)的架構(gòu)構(gòu)建。其中，在開展SQL的設(shè)計中，主要通過C語言的方式，在編寫對應(yīng)的引擎時，可以達到輕量化的目標(biāo)，而且也能夠展現(xiàn)其獨立性特點，盡可能地減小其受外界因素的影響程度。此外，對SQL進行使用時，也會盡可能地避免其受外鍵的影響。而且，從技術(shù)的角度來講，這部分的開發(fā)設(shè)計需要以數(shù)據(jù)庫層級為基礎(chǔ)，以獨立化的邏輯進行設(shè)計，即便是針對多個進程進行使用，也可以得到有效的處置。同時，對一樣的數(shù)據(jù)進行讀取時，只需要將其中之一寫入就可以達到目的?；诖?，數(shù)據(jù)庫或者某個程序在進行運行使用時，可以展現(xiàn)其獨立性的特點。軟件系統(tǒng)假如存在單獨的指令控制，可以避免出現(xiàn)其他類別的讀寫操作。

6.3Linux內(nèi)核

6.3.1系統(tǒng)調(diào)用接口

設(shè)計出的架構(gòu)層級，這一部分主要負責(zé)在相應(yīng)的條件下運行用戶有關(guān)函數(shù)調(diào)用的請求。但是實際來講，對于這一部分的接口，在進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，對其結(jié)構(gòu)種類會有一定的依賴性。同時，如果處理器具有一樣的型號，在實際的開發(fā)設(shè)計中，可能會遇到部分問題。在進行軟件架構(gòu)的設(shè)置時，有關(guān)函數(shù)調(diào)用可以使用多路形式。

6.3.2進程管理

架構(gòu)構(gòu)建中這一部分的開發(fā)設(shè)計最重要的是面對軟件運行的進程進行相應(yīng)的管理。其中，對于各部分進程，主要是在執(zhí)行器程序中進行。從系統(tǒng)的內(nèi)核角度來講，各個進程組成處理器的線程，從而能夠形成虛擬化的空間。這部分架構(gòu)的功能，在進行開發(fā)設(shè)計時，要能夠?qū)崿F(xiàn)對活動進程的良好處理，并且也要能夠達到處理器共享需求。現(xiàn)階段，在有關(guān)的研發(fā)中，通常都是使用新型的調(diào)度算法進行分析[3]。

6.3.3內(nèi)存管理

軟件架構(gòu)中的這一部分設(shè)計主要是針對計算機的內(nèi)存，發(fā)揮的效用非常關(guān)鍵。所以，在實際進行設(shè)置的過程中，通常會體現(xiàn)出系統(tǒng)的實際性能。開展相應(yīng)的開發(fā)設(shè)計工作時，需要在相應(yīng)范圍的資源內(nèi)，建立虛擬地址。對于不同的內(nèi)存管理子系統(tǒng)，其功能性的良好展現(xiàn)，需要可靠的使用函數(shù)實現(xiàn)交互調(diào)用[4]。

6.3.4虛擬文件系統(tǒng)

針對這部分軟件架構(gòu)的建設(shè)，最關(guān)鍵的是為其建立科學(xué)的接口，進而使系統(tǒng)在應(yīng)用時更加可靠。這部分架構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計，針對的是系統(tǒng)整體的文件緩沖區(qū)域，使其能夠有一個具有高穩(wěn)定性的函數(shù)集。對這一部分進行有效處理后，能夠使相應(yīng)的數(shù)據(jù)有更加可靠的保證。同日寸，在這樣的情況下，有關(guān)設(shè)備在進行訪問時，也會得到對應(yīng)的處置。緩沖區(qū)域由于能夠進行相應(yīng)的緩存，可以達到更好的驅(qū)動效果。這樣特定化的設(shè)備具有更加可靠的接口，軟件系統(tǒng)在運行時就會有較高的穩(wěn)定性[5]。

7結(jié)束語

隨著我國信息技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式軟件在各類信息化設(shè)備中得以應(yīng)用，有關(guān)嵌入式軟件的開發(fā)模式以及架構(gòu)研究得到了廣泛關(guān)注。本文對此開展了分析與探討工作，提供了一種較為普適的嵌入式軟件開發(fā)模式及架構(gòu)，能夠為嵌入式軟件的持續(xù)優(yōu)化升級打好基礎(chǔ)，提高嵌入式軟件開發(fā)水準(zhǔn)。