嵌入式應用系統軟件設計技術研究

羅興榮

（恩施職業技術學院，湖北 恩施 445000）

所謂嵌入式的應用系統就是指在應用系統的運行過程中，計算機系統不是作為其主要系統而存在，而只是將計算機系統作為整體應用系統中的一個重要的組成部分將其嵌入到整體的應用系統當中。在比較簡單的嵌入式的實時應用系統當中，利用一個簡單無限循環的設計就能夠實現最初的控制目的，不過隨著時代的發展，計算機技術的不斷進步，對應用系統的要求也在不斷的提高，使得應用系統的體積在急劇的增長當中，應用系統程序設計的復雜程度也是與日俱增，相對簡單的程序控制方法已經完全無法滿足用戶對其的需要，而嵌入式應用系統的出現則恰好的解決了這個難題。

1 嵌入式應用系統軟件的特點

嵌入式的應用系統相較于一般的應用系統而言有其特殊的地方，它擁有一些其他應用系統所不具備的特殊性質。

首先，嵌入式的應用系統相比較簡單組合的應用系統而言體積要小許多。在現代智能化的設備儀器當道的時候，生產商和用戶對商品的體積和所需要花費的成本等因素要求更高，一般都要求將計算機的控制部分合理的安裝在系統的內部，同時要求系統所占用的產品空間能夠盡可能的小，保證有限的空間得到無限的利用，最大限度的提高產品的綜合價值。

其次，嵌入式應用系統比一般的應用系統而言性價比相對比較高。嵌入式的應用系統在開發的過程中需要的開發周期比較短，而性能卻比開發周期長的一般應用系統要優越的多，使得具備嵌入式的應用系統的產品擁有比較好的性價比，這也是這類產品能夠在市場上占據優勢地位的關鍵之所在。

再次，嵌入式系統相比較一般的應用系統而言具有存儲量相對較小的缺點。因為嵌入式的應用系統一般是沒有硬盤等類似的設備作為其儲存數據的設備，而是用ROM或者Flash Memory作為其用來存儲數據的介質，但Flash Memory一般來說價格都十分昂貴，而嵌入式的應用系統又被要求將其體積做成盡可能小的程度，使得嵌入式應用系統能夠用來存儲數據的容量十分的小。除此之外，速度比較慢的一些硬盤設備也不能夠滿足需要實時嵌入一些需要的應用這一要求。

最后，嵌入式應用系統的實時性相對而言比較強。嵌入式的系統一般是作為應用系統的關鍵部位而存在的，因此其對時間的掌握具有比較嚴格的要求。在一些嵌入式的應用系統當中，當使用的時間超過了一定的界限之后，即使是能夠得到需要的結果，所得到的結果能夠產生的效果與沒有得到結果基本上可以說是一樣的，這使得應用系統不但是沒有產生作用反而會受到一定的危害。

2 嵌入式應用系統軟件的設計思路

簡單版本的嵌入式應用系統在使用的過程中可以不涉及操作系統，但是當應用系統需要設計的功能比較復雜的時候，對系統應用軟禁所進行設計是相當復雜的。而嵌入式操作系統的存在，使得應用系統的目標軟件與使用的硬件之間產生了一座溝通的橋梁，該橋梁的存在能夠最大程度的將系統設計的復雜程度降低。因此，在很多時候都會講嵌入式的操作系統作為對應用軟件進行開發、設計與運行平臺，從而支持軟件應用系統能夠進行正常的開發與運行。也就是說，嵌入式的操作系統是作為應用軟件與系統擁有的硬件之間存在的一個虛擬的視圖，從而能夠將目標的應用軟件與硬件中的系統進行隔離，有效的減少了作為目標的應用軟件對底層的硬件存在的依賴，這樣既可以增強應用軟件未來可移植的概率，也在一定程度上減少了應用軟件在設計過程中的復雜性。

嵌入式的操作系統能夠提供任務管理和調度等多種功能，還能夠有效的管理系統中的資源。在設計或者對嵌入式操作系統進行移植的時候，應該將系統對硬件所產生的依賴部分轉化到位于底層的設備驅動程序上面，這些設備驅動程序在這個時候只是提供給系統一個虛擬的視圖，在此之后再由微內核提供將以上系統合并在一起的有效機制，這樣既可以簡化內核所可能擁有的復雜程度，又能夠進一步縮減內核可能擁有的體積。為了方便使用，就應該進一步的提高系統擁有的可維護性和可擴展性，讓目標的硬件相關的代表都被封裝成為軟件包的樣式，方便開發者能夠對其替換的產品進行定制，而定制與替換的過程都只是對微內核所包含虛擬視圖進行合理的增加或刪減，相應的只需要對硬件的抽象層進行改變而不會影響微內核所包含的其他功能，這樣也能夠方便將系統在不同的硬件環境中進行移植操作。而應用系統也可以從這種分層式的體系結構中獲得極大的益處。

對嵌入式系統軟件進行設計的時候，關鍵是要有可以使用的工具包。而在不同的系統開發階段需要有不同的工具包供給使用。在早期的嵌入式應用系統進行設計的時候，首先供給使用的就是內部的電路模擬器。所謂內部模擬器就是插在微型的處理器與總線之間的電路當中，開發者能夠通過這種內部模擬器來控制系統所有的輸出輸入和微處理器所進行的運作。因為系統的內部電路所使用的模擬器是一種異物，極其容易引起應用系統的不穩定。不過開發者卻能夠清楚的觀察到位于系統最底層的活動，從而簡單的消除了對底層的系統軟硬件所產生的猜測。

3 結束語

總之，在計算機技術快速發展的今天，對嵌入式應用系統軟件設計的研究也日益進步，在對嵌入式軟件系統進行設計的時候，首先應該了解嵌入式應用系統的主要特點，再在了解其主要特點的基礎上對嵌入式應用系統軟件設計的思路進行研究，在獲得合理的設計思路之后再進行嵌入式應用軟件系統的有效設計。

［1］白瑞林，吳廣霖，吉峰.基于平臺和中間件的嵌入式系統軟硬件協同設計[J].計算機工程與應用，2005（34）.

［2］張江陵，鄭世玨，胡金柱.基于移動嵌入式系統硬/軟件協同設計的EHSC算法[J].計算機科學，2005（10）.

［3］劉利兵，金仁成，趙開春，姚弘軼.一種基于ARM的仿生偏振光測試系統的研究[J].傳感技術學報，2006（05）.

［4］付強，李雙田，蘭書梅.基于TCP/IP的數字討論系統方案研究[C]//全國第二屆嵌入式技術聯合學術會議論文集.2007.

［5］宋志剛，張杰.彈載嵌入式系統設計技術[C]//大型飛機關鍵技術高層論壇暨中國航空學會2007年學術年會論文集.2007.