嵌入式系统软件设计方法应用分析

作者:马琳娜时间:2014-09-13 09:22:32  来源:www.ksfbw.com  阅读次数:1197次 ]

嵌入式系统软件设计方法应用分析

 

/马琳娜

 

摘要:软件是嵌入式系统最为重要的组成部分之一,软件设计的合理性也对系统具有极为重要的影响作用。本文先简单介绍了嵌入式系统的发展历程和从嵌入式系统软件设计流程,接着,文中针对软件各个方面的设计对嵌入式系统软件设计应用进行了简单分析。

 

【关键词】嵌入式系统 软件设计 应用分析

 

嵌入式系统是一种以计算机技术为基础,以特定的应用功能为设计目的而设计的一种能够完全嵌入控制件内部的计算机系统。自从网络技术和计算机技术得到普及应用以来,嵌入式系统就得到了急速发展,其所涉及的行业和领域也在不断增多和扩大。尤其是近几年来,互联网和移动网络的高速发展, 更是将嵌入式系统的发展带到了一个全新的高度,同时,对嵌入式系统应用的功能性要求也越来越高,给嵌入式系统设计和开发带来了更大的难度。而接下来,本文就将对嵌入式系统软件的设计方法进行简单探讨,希望能够让设计人员对嵌入式系统的设计拥有更加透彻的认识。

 

嵌入式系统的发展历程

 

自从在上世纪七十年代最早的嵌入式系统的前身单片机问世之后,经过无数科学研究人员的不屑努力,各种各样的嵌入式微处理器和嵌入式微控制器相继出现,正式标志着嵌入式系统进入了发展阶段,也成为了时代发展的一部分。到现在,嵌入式系统的发展已经有了将近四十年的历程,在这四十年当中,嵌入式系统已经陆陆续续的渗透到工程设计、科学研究、军事技术以及网络技术中,成为人们生活所必不可少的一部分。而且,随着科学技术以及计算机网络技术的不断发展,对嵌入式系统的功能和运行的可靠性要求也变得越来越高,使得嵌入式系统的设计和开发也变得越来越困难。

 

嵌入式系统软件设计流程

 

虽然嵌入式系统软件的整体设计流程跟通用软件的设计没有太大的区别,但是在具体的性能要求上,嵌入式系统软件的设计却有着更为严格的要求,比如,嵌入式系统软件对系统所具有的实时性能和可控性能就有着十分严格的要求,设计精度要求也更高。总的来说,嵌入式系统软件的设计共可以分为五个阶段。

 

2.1 确定驱动接口

 

嵌入式系统软件的设计主要都是在硬件驱动层的基础上进行设计的,也就是说,在嵌入式系统软件的设计过程中,当在系统硬件上确定了驱动软件的接口之后,软件的设计就已经开始了。在嵌入式系统软件的设计过程中,首要任务就是确定软件驱动接口的有效性,要能够满足硬件通过驱动接口对软件进行有效操作。

 

2.2 按照实时性划分软件功能模块

 

嵌入式系统的软件设计对实时性有着很高的要求,因此,在对软件进行设计的过程中,一定要对软件设计的实时性引起足够重视。软件设计的实时性主要可以分为实时和分时两个部分,由于这两个部分拥有不同的系统功能,所以它们对设计也有着不同要求。因此,针对这种特性,在软件设计过程中,可以根据实时性的不同将软件设计分成实时和分时两个部分,然后分别对两个阶段进行设计。

 

2.3 生成软件代码

 

软件代码生成是嵌入式系统软件设计的重要阶段之一,是根据各个模块的不同功能要求编写具体的代码,然后通过对功能分析和总结,确定所编写代码,最终生成软件代码。

 

2.4 软件功能集成测试

 

在根据软件不同功能模块的不同要求编写并生成软件代码实现模块功能之后,还要对软件中所有的功能模块进行集成测试,在测试过程中,仔细观察软件功能集成运行中单个功能模块所存在的问题以及各个模块之间的衔接运行问题,如果发现问题,第一时间对有问题的模块进行更改,更改之后继续运行,再次检查问题。如此反复,直到确定整个软件的运行不存在任何问题为止。

 

2.5 代码固化

 

在完成以上所有阶段的设计之后,就要进行最后的代码固化处理。在确定代码和功能集成运行都没有什么问题之后,将所有的代码移植到目标机上进行固化处理和运行调试。在代码固化和调试之后,还要让软件脱离调试环境进行试运行。

 

嵌入式系统软件设计方法应用

 

3.1 对软件的实时性进行设计

 

跟通用软件设计相比,嵌入式系统软件设计对系统的实时性具有很高的要求,只有保证嵌入式系统的实时性,让系统能够在规定时间内对激励做出反应,才能够保证嵌入式系统的正常运行。因此,在软件设计过程中,一定要按照实时性的不同,将软件功能分为实时和分时两个部分对软件的实时性能进行严格、合理设计,保证嵌入式系统软件的实时性能。

 

3.2 对软件的可靠性进行设计

 

为了能够有效保证嵌入式系统运行的可靠性,在对软件进行设计过程中,还需要对软件的可靠性进行合理设计。在对软件进行设计的过程中,一定要在充分考虑嵌入式系统运行特点的基础上,仔细编写功能模块的代码,尽可能避免错误的出现。同时,在编写完功能模块的执行代码之后,一定要立即对其进行试运行,如果发现问题,及时进行解决,以避免集成功能后对系统的运行的可靠性造成影响。

 

3.3 对软件的可拓展性进行设计

 

当前,网络技术和移动网络技术更新换代的极为快速,对嵌入式系统先进性的要求也比较高,否则,如果嵌入式系统跟不上网络技术的发展脚步,最终就会被淘汰。因此,在对嵌入式系统软件进行设计的过程中,一定要对软件的可拓展性进行设计,最起码,软件的可拓展性要满足三年到五年之内的发展需求。一旦嵌入式系统软件需要进行升级和更新,只需要插入新的功能模块或者是简单的对代码进行更改就可以完成,不必要对原有的软件造成损坏。

 

3.4 混合编程,提高软件的执行力

 

混合编程指的是在软件编程过程中,同时利用汇编语言和高级语言进行编程,这也是当前编程发展的一种主要趋势。在编程过程中,针对不同的编程要求选择不同的编程语言,比如,对一些执行能力要求比较高或者是实时性要求比较高的程序的编程,应该选择严谨性比较好的汇编语言进行编写,而对于一些对逻辑性要求比较强的程序的编程,可以选择利用具有一定智能性的高级语言进行编写。如此以来,就可以同时提高软件的执行力和分析能力,提高嵌入式系统的智能型。

 

结束语

 

嵌入式系统已经成为人们生活的重要组成部分之一,因此,在日常工作当中,一定要对嵌入式系统的设计和开发引起足够重视。而在嵌入式系统中,软件占据着极为重要的组成部分,也是系统设计、开发的重点、难点,所以,在软件设计过程中,一定要从软件的实时性、可靠性以及可拓展性等方面进行综合考虑,对软件进行合理设计。

 

参考文献

 

[1]吕骏.嵌入式系统设计[M].北京:电子工业出版社 ,2012.

 

[2]郑泽胜.嵌入式系统以及实时软件开发[J]. 电子科技 ,2010(01).

 

[3]王田苗.嵌入式系统设计与开发[J].软件学报,2010(02).

 

作者单位

 

包头师范学院 内蒙古自治区包头市 014030

 

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