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1、軟件開(kāi)發(fā)中的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)論文
在一般應(yīng)用軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，程序員只需要考慮軟件系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，硬件部分直接根據(jù)軟件需求購(gòu)買(mǎi)即可。嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)則需要軟硬件綜合開(kāi)發(fā)，這有兩方面的原因：一方面，任何一個(gè)嵌入式產(chǎn)品都是軟硬件的結(jié)合體；另一方面，一旦嵌入式產(chǎn)品研制完成后，軟件就已經(jīng)固化在硬件環(huán)境中，用戶不能對(duì)其修改。嵌入式軟件的這一特點(diǎn)決定了嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)方式不同于傳統(tǒng)的軟件工程方法。
1嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)
嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)具有如下幾方面的特點(diǎn)：
1）需要交叉開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。由于嵌入式軟件本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行
2、修改，因此必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這些工具和環(huán)境一般基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)交叉開(kāi)發(fā)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)、調(diào)試，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開(kāi)發(fā)時(shí)主機(jī)和目標(biāo)機(jī)需要交替結(jié)合進(jìn)行。
2）軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)涉及以下方面：嵌入式軟件設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)硬件與軟件的協(xié)同性與整合性、軟件與硬件的可裁減，以滿足系統(tǒng)對(duì)功能、成本、體積和功耗等要求。
3）嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員以應(yīng)用專家為主。通用計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)人員一般是計(jì)算機(jī)科學(xué)或計(jì)算機(jī)工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式
3、軟件則是要和各個(gè)不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的，要求更多的計(jì)算機(jī)以外的專業(yè)知識(shí)，其開(kāi)發(fā)人員往往是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的專家。
4）軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存儲(chǔ)于磁盤(pán)等載體中。
5）軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性。盡管半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高，片上存儲(chǔ)器容量不斷增加，但在大多數(shù)應(yīng)用中，存儲(chǔ)空間仍然是寶貴的，還存在實(shí)時(shí)性的要求。為此要求程序編寫(xiě)和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼長(zhǎng)度，提高執(zhí)行速度。嵌入式軟件的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲(chǔ)空間有限，因而要求軟件代碼緊湊、可靠，大多對(duì)實(shí)時(shí)性有嚴(yán)
4、格要求。
6）系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性。在多任務(wù)嵌入式軟件中，對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧和合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過(guò)提高處理器速度是無(wú)法完成和沒(méi)有效率的，這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫(xiě)的系統(tǒng)軟件來(lái)完成，因此系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。嵌入式軟件應(yīng)用程序雖然可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行，但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源，系統(tǒng)一般以成熟的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。
2軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)概念
嵌入式軟件設(shè)計(jì)是使用一組物理硬件和軟件來(lái)完成所需功能的過(guò)程。系統(tǒng)是指任何由硬件、軟件或
5、者兩者的結(jié)合來(lái)構(gòu)成的功能設(shè)備。由于嵌入式軟件是一個(gè)專用系統(tǒng)，所以在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是緊密結(jié)合、相互協(xié)調(diào)的。這就產(chǎn)生了一種全新的發(fā)展中的設(shè)計(jì)理論——軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法的特點(diǎn)是，在設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)角度考慮，把實(shí)現(xiàn)時(shí)的軟硬件同時(shí)考慮進(jìn)去，硬件設(shè)計(jì)包括芯片級(jí)“功能定制”設(shè)計(jì)。既可最大限度地利用有效資源，縮短開(kāi)發(fā)周期，又能取得更好的設(shè)計(jì)效果。
系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)的整個(gè)流程從確定系統(tǒng)要求開(kāi)始，包含系統(tǒng)要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和開(kāi)發(fā)時(shí)間等。這些要求形成了由項(xiàng)目開(kāi)發(fā)小組和市場(chǎng)專家共同制定的初步說(shuō)明文檔。系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先確定所需的功能。復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)最常用的方法是
6、將整個(gè)系統(tǒng)劃分為較簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)及這些子系統(tǒng)的模塊組合，然后以一種選定的語(yǔ)言對(duì)各個(gè)對(duì)象子系統(tǒng)加以描述，產(chǎn)生設(shè)計(jì)說(shuō)明文檔。其次，是把系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)，將抽象的功能描述模型轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)模型。由于針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)可建立多種模型，因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的仿真和先前的經(jīng)驗(yàn)米選擇模型。
3嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的方法論
在建立一個(gè)完整的嵌入式軟件或是產(chǎn)品時(shí)，大部分系統(tǒng)都很復(fù)雜，不但功能規(guī)格很多，還必須考慮例如價(jià)格、性能等其他因素，否則很容易做出一個(gè)失敗的系統(tǒng)或是產(chǎn)品。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之前，必須先了解一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，使得在開(kāi)發(fā)過(guò)程中更為順利。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)步驟，為了確保這些步
7、驟的合理性，我們需要一個(gè)設(shè)計(jì)方法論來(lái)面對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。采用方法論有以下三個(gè)重要理由。
確認(rèn)所做的每一件事情都是必須要做的，不做無(wú)謂的工作，也不漏掉關(guān)鍵性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能測(cè)試。
根據(jù)設(shè)計(jì)方法論可以發(fā)展出計(jì)算機(jī)輔助工具或是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)累積，汲取每一次產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。再經(jīng)過(guò)量化之后，可以發(fā)展出一套工具或是方法，讓往后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)步入自動(dòng)化。
開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)遵循同一套方法論，可以讓團(tuán)隊(duì)成員更容易彼此溝通。每個(gè)人都能在短時(shí)間內(nèi)了解整體過(guò)程中將經(jīng)歷哪些過(guò)程，需要何種支持與接收到何種結(jié)果。此外，也容易通過(guò)一套已經(jīng)定義好的方法論，彼此相互合作協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)過(guò)程的目標(biāo)是做出有一定用途且具有創(chuàng)新點(diǎn)的產(chǎn)品。產(chǎn)品的典型規(guī)格包含功能性、制造成本、性能表現(xiàn)、省電考慮和其他特性。
4結(jié)束語(yǔ)
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中綜合考慮軟硬件環(huán)境和需求，這樣開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品不僅能使系統(tǒng)與硬件的驅(qū)動(dòng)默契更高，還能有效縮短開(kāi)發(fā)周期。由于能夠有效解決軟件危機(jī)帶來(lái)的危害，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要趨勢(shì)也是不可避免的。
軟件開(kāi)發(fā)中的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)論文
