嵌入式軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

張迪

摘 要 移動通信、智能終端等技術(shù)的快速發(fā)展促進了嵌入式軟件的普及和適應(yīng)，并在生產(chǎn)制造、汽車電子、電力通信等領(lǐng)域得到廣泛使用，促進了人類生活的信息化、智能化和共享化。本文詳細地描述了嵌入式軟件在操作系統(tǒng)、支撐軟件和應(yīng)用軟件等三個方面的發(fā)展現(xiàn)狀，歸納了嵌入式軟件開發(fā)采用的關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)字電路、微控制器、HTML5開發(fā)平臺等，為嵌入式軟件開發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】嵌入式軟件 數(shù)字電路 微控制器 HTML5

1 引言

隨著移動通信、光纖通信、單片機、智能終端等技術(shù)的快速發(fā)展和進步，嵌入式軟件在多領(lǐng)域得到了廣泛普及和使用。嵌入式軟件具有以應(yīng)用為核心、軟硬件可裁剪、輕量級并發(fā)線程、低成本微功耗等特點，集成了新時期的微控制器、PLC、Java、.NET等多種技術(shù)，已經(jīng)在整個軟件產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了非常重要的地位，被稱為新型信息產(chǎn)業(yè)研發(fā)的重點。

2 嵌入式軟件應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，嵌入式軟件主要分為三個層次，分別是嵌入式操作系統(tǒng)軟件、嵌入式支撐軟件、嵌入式應(yīng)用軟件。這些軟件應(yīng)用現(xiàn)狀如下：

2.1 嵌入式操作系統(tǒng)軟件

嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，其主要負責(zé)嵌入式硬件資源分配、協(xié)調(diào)調(diào)度、并發(fā)控制等功能，經(jīng)過多年的發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)誕生了VxWorks、OS-9、Windows CE、pSOS、Palm OS、QNX、Linux、LynxOS等多種軟件，這些軟件為工業(yè)控制、國防軍工、電力通信、政企單位提供了強大的信息化支撐。

2.2 嵌入式支撐軟件

嵌入式支撐軟件主要用來支持軟件開發(fā)，這些工具包括嵌入式數(shù)據(jù)庫、QT開發(fā)工具、J2ME開發(fā)平臺等。嵌入式數(shù)據(jù)庫是人們?yōu)榱诉m應(yīng)現(xiàn)代移動計算、智能終端而提出的一種微型數(shù)據(jù)庫，可以支持某種具體的應(yīng)用，運行于各類型的嵌入式設(shè)備中，目前，嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)過多年的研發(fā)，已經(jīng)誕生了SQLite數(shù)據(jù)庫、Sybase數(shù)據(jù)庫、Oracle數(shù)據(jù)庫等，為嵌入式軟件開發(fā)提供了更加有效的支持力。

2.3 嵌入式應(yīng)用軟件

嵌入式應(yīng)用軟件是指針對某一固定領(lǐng)域或平臺開發(fā)的計算機軟件，這些嵌入式軟件屬于輕量級、多線程、并發(fā)性應(yīng)用程序，能夠達到用戶的預(yù)期計算和服務(wù)目標。由于嵌入式應(yīng)用軟件在處理時間和精度上存在較多的要求，因此嵌入式應(yīng)用軟件與普通軟件存在較大的差別，不僅要求具有較高的準確性、安全性和穩(wěn)定性，還要盡可能地滿足通訊處理、文字處理、多媒體處理、智能機交互、Email收發(fā)等功能。隨著平板電腦、智能手機的普及，嵌入式軟件又在視頻監(jiān)控、智能家居等領(lǐng)域得到應(yīng)用，開發(fā)了更多的專業(yè)性較強的智能家居設(shè)備。

3 嵌入式軟件開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

嵌入式軟件與軟硬件資源關(guān)系非常密切，因此軟件開發(fā)涉及的關(guān)鍵技術(shù)非常多，既包括數(shù)字電路、微控制器、傳感器等硬件技術(shù)，同時也包括移動定位、canvas繪圖功能、HTML5等軟件技術(shù)。

3.1 數(shù)字電路技術(shù)

數(shù)字電路在嵌入式軟件開發(fā)中具有重要的作用，嵌入式軟件包括多個組件，分別是CPU、存儲器、輸入輸出接口等，這些部件的連接都依賴數(shù)字電路。數(shù)據(jù)電路經(jīng)過多年的應(yīng)用和改進，已經(jīng)進入到超大規(guī)模集成電路時代。利用數(shù)字集成電路可以實現(xiàn)總線通信和傳輸，傳輸智能終端控制器發(fā)出的各類型命令信號。

3.2 微控制器

嵌入式軟件部署于智能終端，這些硬件終端具有體積小、重量輕、移動便攜等優(yōu)勢，因此其研發(fā)和制造過程中需要使用微控制器。微控制器是一種大規(guī)模的集成電路，能夠輸入輸出多種指令，并且具有較強的可推廣性，實現(xiàn)了智能終端的并發(fā)控制運行。目前，微控制器經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)誕生了很多種類型，比如華為海思系列、高通系列等，這些處理器的時鐘處理頻率更快更高，因此可以更好地承載各類型的應(yīng)用軟件。

3.3 HTML5技術(shù)

HTML5技術(shù)提供了一種更加適用于嵌入式軟件開發(fā)的標簽和樣式顯示模式。HTML5技術(shù)提供了三種非常重要的在線存儲和處理機制，分別是Indexed DB機制、Application Cache機制和WebStorage機制。Indexed DB是HTML5獨特的數(shù)據(jù)存儲機制，其可以使用本地數(shù)據(jù)庫存儲大容量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)多采用關(guān)系結(jié)構(gòu)模式。Application Cache是一種網(wǎng)頁緩存機制，其可以通過定義一個稱謂manifest的文件，在瀏覽器中下載緩存的網(wǎng)頁文件，并且可以將數(shù)據(jù)以文件為單位存儲到本地數(shù)據(jù)庫。Web Storage離線存儲機制可以看做是加強型的Cookie，其不會受到數(shù)據(jù)大小的影響，并且具有較好的彈性及架構(gòu)，可以將數(shù)據(jù)寫入到移動設(shè)備的ROM中，在關(guān)閉瀏覽器之后，還可以再打開，恢復(fù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)讀寫。

3.4 移動定位功能

隨著GPS、北斗導(dǎo)航等衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用，移動定位功能已經(jīng)在各類型的嵌入式軟件上得到廣泛普及，比如高德地圖、百度地圖等，并且這些嵌入式電子地圖開發(fā)了許多應(yīng)用軟件。

3.5 canvas繪圖功能

嵌入式軟件開發(fā)過程中，需要利用虛擬現(xiàn)實、圖像處理技術(shù)實時繪制圖像，以便將實體目標模型快速化渲染出來，并提供給用戶瀏覽。因此，嵌入式軟件運行過程中嵌入了canvas繪圖功能，利用先進的繪圖管理功能能夠支持3D繪圖功能，并且有效支持圖像的旋轉(zhuǎn)、移動、縮放等圖片操作，降低互聯(lián)網(wǎng)的傳輸帶寬占用率，提升了圖片的顯示精確度。

4 結(jié)束語

嵌入式軟件可以與智能終端、傳感器、數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，利用嵌入式軟件加工處理視頻圖像、文字信息、音頻信息等數(shù)據(jù)內(nèi)容，為工業(yè)制造、智能交通、視頻監(jiān)控等政企單位信息化服務(wù)提供支撐，實現(xiàn)了強大的數(shù)據(jù)共享和多應(yīng)用服務(wù)功能。

參考文獻

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作者單位

安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽省合肥市 230051