解析計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用

余 耀

（武漢大學(xué)，湖北 武漢 430072）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的進(jìn)步，嵌入式實(shí)時(shí)軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展的各個(gè)行業(yè)，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中使用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，能有效的提高軟件的質(zhì)量，降低軟件存在的缺陷，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中有不可替代的作用。

1 嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的基本特征

嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作方式，嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要影響因素有時(shí)間、可靠性、及工作環(huán)境。時(shí)間是嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的重要管理資源，任務(wù)的分配和調(diào)度必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，時(shí)間還會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的正確性造成影響；可靠性是嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵，如果嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，很可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；工作環(huán)境是嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的重要組成部分，只有保證有安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，才能確保嵌入式實(shí)時(shí)軟件安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。嵌入式實(shí)時(shí)軟件要具有一定的魯棒性，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤的操作時(shí)，還能提供應(yīng)有的服務(wù)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件是一項(xiàng)工業(yè)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在日常生活、儀器儀表、辦公設(shè)備、軟件開(kāi)發(fā)等各領(lǐng)域中有十分廣泛的應(yīng)用。

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的時(shí)限可以分為十分嚴(yán)格、比較嚴(yán)格、寬松三種情況，如果不能符合時(shí)限的要求，會(huì)給系統(tǒng)造成災(zāi)難性的影響，這個(gè)時(shí)限是十分嚴(yán)格時(shí)限；如果時(shí)限一到，任務(wù)產(chǎn)生的結(jié)果就沒(méi)有用，并且造成的后果不是很嚴(yán)重，這個(gè)時(shí)限是比較嚴(yán)格時(shí)限；如果時(shí)限不屬于上述兩種情況，則這個(gè)時(shí)限是寬松時(shí)限，寬松時(shí)限產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)隨著時(shí)間的推移而減少。

2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件在軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件和生活的聯(lián)系十分緊密，在日常生活中，許多通信設(shè)備和電器系統(tǒng)都是有嵌入式系統(tǒng)組成的，例如數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、數(shù)字電視等都是嵌入式系統(tǒng)。由嵌入式系統(tǒng)組成的計(jì)算機(jī)，無(wú)論是鍵盤、硬盤，還是鼠標(biāo)、耳機(jī)，都比普通計(jì)算機(jī)的功能良好。嵌入式實(shí)時(shí)軟件是一個(gè)運(yùn)作平臺(tái)不能獨(dú)立進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，需要依靠其他硬件和軟件，嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有良好的實(shí)時(shí)控制能力，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中有十分廣闊的應(yīng)用前景。

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，能設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有動(dòng)態(tài)分配、緩存機(jī)制、預(yù)測(cè)指令等，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能有效的提高軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件的可靠性。在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件最重要的部分是嵌入式微處理器，嵌入式實(shí)時(shí)軟件可以用于軟件和硬件同步設(shè)計(jì)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中能支持多任務(wù)的實(shí)時(shí)，能在短時(shí)間內(nèi)中斷多任務(wù)，具有良好的保護(hù)功能，能進(jìn)行軟件檢測(cè)和修復(fù)。嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中有極其重要的作用。

3 嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

3.1 劃分各程序的職責(zé)

為保證軟件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性功能，在進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)關(guān)鍵設(shè)計(jì)時(shí)，要?jiǎng)澐指鞒绦虻穆氊?zé)，避免軟件和硬件出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)不同的程序的功能在軟件中安排特定的位置，在系統(tǒng)中使用優(yōu)先有序的分配模式，從而減少系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間。

3.2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的控制

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，嵌入式軟件的要求會(huì)更高，在軟件運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)時(shí)間偏差，就可能對(duì)整個(gè)軟件造成嚴(yán)重的影響，因此，在進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格的控制時(shí)間，創(chuàng)建一個(gè)良好的嵌入式實(shí)時(shí)軟件運(yùn)行環(huán)境，確保計(jì)算機(jī)軟件安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.3 嵌入式實(shí)時(shí)軟件開(kāi)發(fā)的作用

在進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要和系統(tǒng)的軟件和硬件緊密的結(jié)合起來(lái)，將實(shí)時(shí)處理技術(shù)融入軟件開(kāi)發(fā)中，利用實(shí)時(shí)機(jī)制進(jìn)行事件處理，可以實(shí)現(xiàn)CORBA及相關(guān)模型，還可以在遠(yuǎn)程調(diào)控中增加多種服務(wù)。在計(jì)算機(jī)軟件面向組件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能有效的增強(qiáng)軟件的獨(dú)立性和重用性，

4 軟件設(shè)計(jì)實(shí)例

在本次計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)中，選擇能提高嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，可以同步控制的AT91RM9200微處理器。軟件設(shè)計(jì)使用到的系統(tǒng)有C++語(yǔ)言、數(shù)字信號(hào)處理器、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、IO設(shè)備等。本次計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)是在軟件和硬件的系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，要先分析的系統(tǒng)的需求，然后進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)、軟件測(cè)試固化、代碼生成等步驟。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將軟件系統(tǒng)的功能分成多個(gè)模塊，將軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模塊化，從而將系統(tǒng)中不同任務(wù)區(qū)分開(kāi)來(lái)，建立硬件和軟件交互系統(tǒng)，從而提高軟件設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

本次計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)，中斷驅(qū)動(dòng)方式采用可以提高嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的事件驅(qū)動(dòng)方式，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部功能設(shè)計(jì)時(shí)，為確保系統(tǒng)內(nèi)部功能的積極響應(yīng)，將設(shè)計(jì)任務(wù)周期化。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)軟件內(nèi)部資源共享，將控制任務(wù)轉(zhuǎn)換成圖形結(jié)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件結(jié)構(gòu)時(shí)，要控制好軟件和硬件結(jié)構(gòu)的脫離現(xiàn)象，降低硬件對(duì)普通計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的影響。軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中將每個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)在軟件系統(tǒng)中制定的位置中，從而提高系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。最后使用C++語(yǔ)言進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)軟件編程。

5 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用前景

嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有良好的靈活性和現(xiàn)實(shí)環(huán)境交互能力，在社會(huì)生產(chǎn)中有很廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能用于微處理器、程序編程、圖形控制器等硬件和軟件系統(tǒng)中，能有效的提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件的可靠性，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)時(shí)性強(qiáng)、操作性和易控性強(qiáng)，在計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中有十分廣闊的應(yīng)用前景。嵌入式實(shí)時(shí)軟件有效的解決了系統(tǒng)布線復(fù)雜的問(wèn)題，控制過(guò)程中能源消耗比較少，能滿足市場(chǎng)客戶的要求，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)語(yǔ)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)能有效的提高軟件的質(zhì)量，降低軟件存在的缺陷，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中有不可替代的作用。將嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，能有效的提高軟件的實(shí)時(shí)性和可操作性，保證軟件的多任務(wù)操作功能，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中有極其廣闊的應(yīng)用前景。

[1]袁春艷，林椹尠.基于無(wú)線傳感監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013（04）.