嵌入式應(yīng)用程序圖形界面刷新技術(shù)

陳 濤

（91404 部隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

0 引言

軟件圖形用戶界面是系統(tǒng)應(yīng)用程序的重要組成部分，是軟件與用戶進(jìn)行信息交流的接口。由于受傳統(tǒng)觀念的影響，一直以來，圖形用戶界面不被軟件開發(fā)人員所重視，認(rèn)為是否具有強(qiáng)大的功能，能否完成軟件需求是評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)。由于嵌入式設(shè)備小體積、高可靠性等特點(diǎn)，使得設(shè)備系統(tǒng)資源有限，數(shù)據(jù)處理能力有限，安裝在嵌入式設(shè)備上的軟件受硬件條件的限制，圖形用戶界面必須注重滿足：高性能、輕型、占用資源少等特點(diǎn)。所以在軟件圖形用戶界面設(shè)計(jì)和可操作性等方面對(duì)嵌入式軟件提出了更高的要求。

這表明優(yōu)秀的圖形用戶界面已經(jīng)成為嵌入式軟件開發(fā)的一個(gè)重要組成部分，它不僅能為用戶創(chuàng)造良好、輕松的操作環(huán)境，提供有效、可靠的信息依據(jù)，而且還能提高軟件的可靠性與安全性，避免造成嚴(yán)重后果。

1 界面刷新技術(shù)所面臨的問題及原因分析

嵌入式軟件的應(yīng)用與開發(fā)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，嵌入式軟件是指駐留運(yùn)行在嵌入式計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行程序，主要被嵌入到武器系統(tǒng)、飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈、宇宙飛船、某些指揮與控制系統(tǒng)等之內(nèi)的數(shù)據(jù)處理機(jī)。它不僅可以為用戶提供多任務(wù)調(diào)度機(jī)制，而且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的任務(wù)間通信，使繁雜的多任務(wù)處理機(jī)制更加快捷高效[1]。

在某嵌入式軟件測(cè)試項(xiàng)目中，正常執(zhí)行功能測(cè)試、人機(jī)界面測(cè)試等測(cè)試用例時(shí)，系統(tǒng)軟件時(shí)間更新頻率正常，軟件的圖形界面也隨之正常顯示，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)了圖形界面顯示殘留、重疊（見圖1），參數(shù)顯示刷新頻率不一致等問題。

分析其原因，一方面，由于強(qiáng)度測(cè)試中被測(cè)軟件是在多負(fù)載、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下連續(xù)運(yùn)行測(cè)試用例的，圖形界面刷新發(fā)生頻率高而導(dǎo)致刷新的時(shí)間間隔很小，使嵌入式設(shè)備顯示資源瞬間消耗過多過快，處理運(yùn)行速度變慢，極易出現(xiàn)軟件界面顯示異常的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)軟件崩潰、系統(tǒng)死機(jī)等嚴(yán)重缺陷。另一方面，人機(jī)交互屬于異步事件，當(dāng)操作鍵盤、鼠標(biāo)時(shí)，軟件處理會(huì)出現(xiàn)明顯的不協(xié)調(diào)。尤其是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的正確性不僅取決于其邏輯運(yùn)算結(jié)果而且也取決于輸出運(yùn)算結(jié)果的時(shí)間[2]。這就要求嵌入式系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的軟件在總體程序設(shè)計(jì)上綜合考慮。在不改變?cè)谐绦蚬δ艿那闆r下，對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、算法改進(jìn)，使修改后的程序運(yùn)行效率更高，以滿足系統(tǒng)總體的開發(fā)效果。

圖1 圖形與表格顯示重疊示意圖

2 程序優(yōu)化的建議

應(yīng)用程序的算法設(shè)計(jì)策略是以一步接一步的方式詳細(xì)描述程序如何將輸入轉(zhuǎn)化為所要求的輸出的過程，是程序設(shè)計(jì)的核心。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，通常可以采用多種算法來實(shí)現(xiàn)某種功能，而不同算法的差別也是很大的。一個(gè)好的程序設(shè)計(jì)算法尤為重要。評(píng)價(jià)一種算法需考慮如下5 種因素。

第一，算法必須具有正確性，應(yīng)該能夠正確的解決問題。算法是解決問題的指導(dǎo)方法，程序是算法的具體實(shí)現(xiàn)。如果算法不能正確指導(dǎo)程序編寫和實(shí)施，設(shè)計(jì)出的程序也不是一個(gè)好的程序。

第二，算法必須具有可讀性。算法應(yīng)具有良好的可讀性，以幫助開發(fā)人員理解，在開發(fā)人員修改閱讀程序時(shí)，能夠快速的理解和掌握該算法。

第三，算法必須具有健壯性。在用戶輸入非法數(shù)據(jù)時(shí)，算法能適應(yīng)的做出反應(yīng)或進(jìn)行處理。

第四，算法必須考慮硬件存儲(chǔ)量因素。存儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)是指算法執(zhí)行過程中所需最大存儲(chǔ)空間。在存儲(chǔ)和運(yùn)算資源有限的嵌入式設(shè)備上，能夠正確實(shí)現(xiàn)所需功能的前提下，盡可能減小程序代碼占用的存儲(chǔ)空間。

第五，算法還要考慮效率標(biāo)準(zhǔn)，效率包括時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度等。在空間復(fù)雜度一定時(shí)，算法時(shí)間復(fù)雜度越低，執(zhí)行效率就越高，執(zhí)行時(shí)間就越短，軟件性能就越高。

通過對(duì)本項(xiàng)目的分析，一方面，安裝在嵌入式設(shè)備中的軟件，受到設(shè)備處理器運(yùn)算能力的限制，對(duì)軟件進(jìn)行滿負(fù)荷操作，使嵌入式圖形設(shè)備的處理速度變慢。另一方面，程序軟件開發(fā)人員為了代碼編寫和維護(hù)更加方便直觀、界面設(shè)計(jì)更加美觀，采用了大量的代碼封裝、龐大的類庫(kù)和復(fù)雜的運(yùn)算，在一定程度上影響了軟件的處理速度[3]。通過改進(jìn)代碼連接，減少不必要的循環(huán)語(yǔ)句；簡(jiǎn)化庫(kù)文件，避免不必要的庫(kù)文件訪問；優(yōu)化界面，減少圖形控件使用等方法，對(duì)程序算法進(jìn)行優(yōu)化，可以有效減輕界面刷新的負(fù)載，提高軟件性能。

3 結(jié)論

在當(dāng)今信息社會(huì)中，嵌入式計(jì)算機(jī)及其實(shí)時(shí)軟件承擔(dān)著過程控制、數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)通信以及系統(tǒng)安全保障等任務(wù)。目前，嵌入式軟件的應(yīng)用范圍更廣、規(guī)模更大，已經(jīng)成為整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。現(xiàn)代信息化社會(huì)對(duì)嵌入式軟件的要求很高，微小的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致災(zāi)難性結(jié)果[4]，因此對(duì)質(zhì)量和可靠性要求更嚴(yán)，而軟件界面刷新技術(shù)已經(jīng)成為影響嵌入式軟件安全性和可用性的重要因素。

本例通過在不影響系統(tǒng)總體的開發(fā)效果的基礎(chǔ)上，對(duì)原算法進(jìn)行優(yōu)化，減少程序代碼量，解決了圖形界面刷新問題，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率[5]。