嵌入式系統軟件設計方法應用分析
嵌入式系統軟件設計方法應用分析
文/馬琳娜
摘要：軟件是嵌入式系統最為重要的組成部分之一，軟件設計的合理性也對系統具有極為重要的影響作用。本文先簡單介紹了嵌入式系統的發展歷程和從嵌入式系統軟件設計流程，接著，文中針對軟件各個方面的設計對嵌入式系統軟件設計應用進行了簡單分析。
【關鍵詞】嵌入式系統 軟件設計 應用分析
嵌入式系統是一種以計算機技術為基礎，以特定的應用功能為設計目的而設計的一種能夠完全嵌入控制件內部的計算機系統。自從網絡技術和計算機技術得到普及應用以來，嵌入式系統就得到了急速發展，其所涉及的行業和領域也在不斷增多和擴大。尤其是近幾年來，互聯網和移動網絡的高速發展， 更是將嵌入式系統的發展帶到了一個全新的高度，同時，對嵌入式系統應用的功能性要求也越來越高，給嵌入式系統設計和開發帶來了更大的難度。而接下來，本文就將對嵌入式系統軟件的設計方法進行簡單探討，希望能夠讓設計人員對嵌入式系統的設計擁有更加透徹的認識。
1 嵌入式系統的發展歷程
自從在上世紀七十年代最早的嵌入式系統的前身單片機問世之后，經過無數科學研究人員的不屑努力，各種各樣的嵌入式微處理器和嵌入式微控制器相繼出現，正式標志著嵌入式系統進入了發展階段，也成為了時代發展的一部分。到現在，嵌入式系統的發展已經有了將近四十年的歷程，在這四十年當中，嵌入式系統已經陸陸續續的滲透到工程設計、科學研究、軍事技術以及網絡技術中，成為人們生活所必不可少的一部分。而且，隨著科學技術以及計算機網絡技術的不斷發展，對嵌入式系統的功能和運行的可靠性要求也變得越來越高，使得嵌入式系統的設計和開發也變得越來越困難。
2 嵌入式系統軟件設計流程
雖然嵌入式系統軟件的整體設計流程跟通用軟件的設計沒有太大的區別，但是在具體的性能要求上，嵌入式系統軟件的設計卻有著更為嚴格的要求，比如，嵌入式系統軟件對系統所具有的實時性能和可控性能就有著十分嚴格的要求，設計精度要求也更高。總的來說，嵌入式系統軟件的設計共可以分為五個階段。
2.1 確定驅動接口
嵌入式系統軟件的設計主要都是在硬件驅動層的基礎上進行設計的，也就是說，在嵌入式系統軟件的設計過程中，當在系統硬件上確定了驅動軟件的接口之后，軟件的設計就已經開始了。在嵌入式系統軟件的設計過程中，首要任務就是確定軟件驅動接口的有效性，要能夠滿足硬件通過驅動接口對軟件進行有效操作。
2.2 按照實時性劃分軟件功能模塊
嵌入式系統的軟件設計對實時性有著很高的要求，因此，在對軟件進行設計的過程中，一定要對軟件設計的實時性引起足夠重視。軟件設計的實時性主要可以分為實時和分時兩個部分，由于這兩個部分擁有不同的系統功能，所以它們對設計也有著不同要求。因此，針對這種特性，在軟件設計過程中，可以根據實時性的不同將軟件設計分成實時和分時兩個部分，然后分別對兩個階段進行設計。
2.3 生成軟件代碼
軟件代碼生成是嵌入式系統軟件設計的重要階段之一，是根據各個模塊的不同功能要求編寫具體的代碼，然后通過對功能分析和總結，確定所編寫代碼，最終生成軟件代碼。
2.4 軟件功能集成測試
在根據軟件不同功能模塊的不同要求編寫并生成軟件代碼實現模塊功能之后，還要對軟件中所有的功能模塊進行集成測試，在測試過程中，仔細觀察軟件功能集成運行中單個功能模塊所存在的問題以及各個模塊之間的銜接運行問題，如果發現問題，第一時間對有問題的模塊進行更改，更改之后繼續運行，再次檢查問題。如此反復，直到確定整個軟件的運行不存在任何問題為止。
2.5 代碼固化
在完成以上所有階段的設計之后，就要進行最后的代碼固化處理。在確定代碼和功能集成運行都沒有什么問題之后，將所有的代碼移植到目標機上進行固化處理和運行調試。在代碼固化和調試之后，還要讓軟件脫離調試環境進行試運行。
3 嵌入式系統軟件設計方法應用
3.1 對軟件的實時性進行設計
跟通用軟件設計相比，嵌入式系統軟件設計對系統的實時性具有很高的要求，只有保證嵌入式系統的實時性，讓系統能夠在規定時間內對激勵做出反應，才能夠保證嵌入式系統的正常運行。因此，在軟件設計過程中，一定要按照實時性的不同，將軟件功能分為實時和分時兩個部分對軟件的實時性能進行嚴格、合理設計，保證嵌入式系統軟件的實時性能。
3.2 對軟件的可靠性進行設計
為了能夠有效保證嵌入式系統運行的可靠性，在對軟件進行設計過程中，還需要對軟件的可靠性進行合理設計。在對軟件進行設計的過程中，一定要在充分考慮嵌入式系統運行特點的基礎上，仔細編寫功能模塊的代碼，盡可能避免錯誤的出現。同時，在編寫完功能模塊的執行代碼之后，一定要立即對其進行試運行，如果發現問題，及時進行解決，以避免集成功能后對系統的運行的可靠性造成影響。
3.3 對軟件的可拓展性進行設計
當前，網絡技術和移動網絡技術更新換代的極為快速，對嵌入式系統先進性的要求也比較高，否則，如果嵌入式系統跟不上網絡技術的發展腳步，最終就會被淘汰。因此，在對嵌入式系統軟件進行設計的過程中，一定要對軟件的可拓展性進行設計，最起碼，軟件的可拓展性要滿足三年到五年之內的發展需求。一旦嵌入式系統軟件需要進行升級和更新，只需要插入新的功能模塊或者是簡單的對代碼進行更改就可以完成，不必要對原有的軟件造成損壞。
3.4 混合編程，提高軟件的執行力
混合編程指的是在軟件編程過程中，同時利用匯編語言和高級語言進行編程，這也是當前編程發展的一種主要趨勢。在編程過程中，針對不同的編程要求選擇不同的編程語言，比如，對一些執行能力要求比較高或者是實時性要求比較高的程序的編程，應該選擇嚴謹性比較好的匯編語言進行編寫，而對于一些對邏輯性要求比較強的程序的編程，可以選擇利用具有一定智能性的高級語言進行編寫。如此以來，就可以同時提高軟件的執行力和分析能力，提高嵌入式系統的智能型。
4 結束語
嵌入式系統已經成為人們生活的重要組成部分之一，因此，在日常工作當中，一定要對嵌入式系統的設計和開發引起足夠重視。而在嵌入式系統中，軟件占據著極為重要的組成部分，也是系統設計、開發的重點、難點，所以，在軟件設計過程中，一定要從軟件的實時性、可靠性以及可拓展性等方面進行綜合考慮，對軟件進行合理設計。
參考文獻
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[2]鄭澤勝.嵌入式系統以及實時軟件開發[J]. 電子科技 ,2010(01).
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作者單位
包頭師范學院 內蒙古自治區包頭市 014030
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