嵌入式軟件開(kāi)發(fā)模式與軟件架構(gòu)研究

甄鵬

摘 要：文章通過(guò)對(duì)嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)模式和軟件構(gòu)架的構(gòu)架進(jìn)行升級(jí)方案的研究，以確保升級(jí)后的軟件常見(jiàn)的保證軟件的安全性，通過(guò)實(shí)際的軟件的進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件功能的穩(wěn)定并保持系統(tǒng)平臺(tái)上的安全、系統(tǒng)和易于維護(hù)。

關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；開(kāi)發(fā)模式與軟件架構(gòu)；系統(tǒng)安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）06-0064-01

信息社會(huì)的互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中面臨著越來(lái)越復(fù)雜的問(wèn)題，嵌入式軟件在開(kāi)發(fā)和架構(gòu)過(guò)程中隨著功能需求的加大，嵌入式軟件也更加廣泛地應(yīng)用于各種設(shè)備上，這種廣泛的應(yīng)用對(duì)嵌入式軟件操作和運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性問(wèn)題提出了更高的要求，然而受到當(dāng)前技術(shù)水平的制約，在軟件開(kāi)發(fā)和研制的過(guò)程中還存在著較多的問(wèn)題，它與其他的軟件比如說(shuō)桌面軟件等存在著較大的差異，由于其技術(shù)還不夠成熟，因此在開(kāi)發(fā)和軟件架構(gòu)的過(guò)程仍舊是嵌入式軟件需要進(jìn)行解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)和架構(gòu)問(wèn)題簡(jiǎn)述

首先，在軟件的開(kāi)發(fā)階段，為了減少系統(tǒng)資源的過(guò)度消耗，嵌入式的軟件在代碼的制作過(guò)程中主要針對(duì)的是用戶使用過(guò)程中的問(wèn)題，其復(fù)用度比較低，這就導(dǎo)致了軟件在實(shí)際使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)用戶多項(xiàng)的應(yīng)用要求時(shí)發(fā)生困難，這是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須要進(jìn)行統(tǒng)籌的問(wèn)題。

其次，嵌入式軟件在具體的應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)與硬件驅(qū)動(dòng)的接口進(jìn)行對(duì)接操作，由于面對(duì)的對(duì)象硬件驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用對(duì)象的差別比較大，在這個(gè)過(guò)程中不同的設(shè)備之間的差異需要嵌入式軟件要有與之比較高的兼容性，這需要在軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)常見(jiàn)的的對(duì)接的硬件進(jìn)行操作系統(tǒng)進(jìn)行代碼的編寫(xiě)。

在軟件的使用過(guò)程中為了解決使用過(guò)程中軟件本身存在的問(wèn)題以及滿足新的用戶要求需要對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)展其功能，并且保證在使用過(guò)程中軟件的工作效率和安全性，需要向被嵌入的操作系統(tǒng)進(jìn)行代碼的植入，這個(gè)問(wèn)題降低了軟件在使用過(guò)程中的效率問(wèn)題，在研發(fā)過(guò)程中，這造成軟件的開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)和開(kāi)發(fā)效率的降低。

2 開(kāi)發(fā)模式和軟件架構(gòu)

嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)模式與一般的桌面型軟件的開(kāi)發(fā)模式的開(kāi)發(fā)過(guò)程存在著較大的差異，它首先表現(xiàn)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，它首先要考慮到代碼在不同接入的硬件系統(tǒng)的兼容性，同時(shí)需要在代碼的編譯過(guò)程中交叉編譯，這些問(wèn)題給軟件的研發(fā)帶來(lái)很多問(wèn)題和要求，導(dǎo)致在軟件的研發(fā)過(guò)程中，無(wú)法靈活地適應(yīng)市場(chǎng)的變化隨時(shí)發(fā)生調(diào)整。

利用多平臺(tái)的研發(fā)條件以及套件式交付的方式能夠最大限度上利用研發(fā)平臺(tái)和實(shí)現(xiàn)資源的共享，有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量和減少研發(fā)的時(shí)間以適應(yīng)市場(chǎng)的需求，降低研發(fā)成本，這是未來(lái)嵌入式軟件研發(fā)的趨勢(shì)。

在嵌入式軟件的研發(fā)過(guò)程中，準(zhǔn)備階段包括獲取開(kāi)發(fā)套件和與開(kāi)發(fā)環(huán)境集成，編碼的階段是一個(gè)利用終端模擬器進(jìn)行反饋的系統(tǒng)，在這個(gè)過(guò)程中，工程師進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用程序的編寫(xiě)以及進(jìn)行運(yùn)行程序的編譯，完成后進(jìn)行初步的運(yùn)行和調(diào)試，通過(guò)自動(dòng)寫(xiě)入終端模擬器進(jìn)行反饋，如果有缺陷則會(huì)重新進(jìn)行缺陷的部分程序的重新編寫(xiě)。

集成調(diào)試的反饋建立在編碼基礎(chǔ)，調(diào)試正常的編碼進(jìn)行應(yīng)用程序的歸檔，歸檔完成后進(jìn)行集成的編譯，并進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試，集成的編譯通過(guò)編入目標(biāo)系統(tǒng)完成試運(yùn)行，并完成整個(gè)過(guò)程的試用報(bào)告，在運(yùn)行過(guò)程中如果存在漏洞則會(huì)重新進(jìn)入終端模擬器尋找發(fā)生漏洞的編碼并進(jìn)行漏洞的修復(fù)。

嵌入式軟件在應(yīng)用架構(gòu)過(guò)程中分為三個(gè)層面：接入層、應(yīng)用層和基礎(chǔ)層。用戶通常通過(guò)三種常見(jiàn)的方式進(jìn)入軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多種功能的應(yīng)用層面，電腦接入、手機(jī)接入和遙控接入進(jìn)入用戶的數(shù)據(jù)管理、節(jié)能優(yōu)化、充值服務(wù)以及安全控制等應(yīng)用層面，應(yīng)用層面通過(guò)控制、采集以及通訊等手段實(shí)現(xiàn)對(duì)電子鎖、電器、儀表等接入系統(tǒng)中的控制實(shí)現(xiàn)用戶的所要求的功能。嵌入式軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

嵌入式軟件的各個(gè)層面通過(guò)協(xié)調(diào)完成設(shè)備的預(yù)定功能，通過(guò)接入目標(biāo)設(shè)備的接口以及各個(gè)設(shè)備之間的實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。在接口層首先存在著接入的要求，這些要求是實(shí)現(xiàn)功能的預(yù)設(shè)?？梢酝ㄟ^(guò)接入以及用戶的功能要求進(jìn)行具體的配置制定出符合特定要求的軟件系統(tǒng)。

進(jìn)行功能控制和管理的是內(nèi)核層，這個(gè)層面主要進(jìn)行任務(wù)的管理和分配調(diào)度，而其他的應(yīng)用組件比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)等可以通過(guò)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)復(fù)用以盡量減少軟件的進(jìn)行系統(tǒng)燒入的時(shí)間，同時(shí)用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行配置，這就使得軟件的應(yīng)用范圍更加廣闊。

設(shè)備的操作層中對(duì)硬件的功能進(jìn)行封裝，通過(guò)提供對(duì)各種操作系統(tǒng)的硬件功能提供統(tǒng)一的軟件接口能夠保證軟件在燒入的過(guò)程中中成功移植的關(guān)鍵所在，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上也是實(shí)現(xiàn)了硬件操作過(guò)程中代碼的復(fù)用的過(guò)程。這種方式可以應(yīng)用到其他的嵌入嵌入系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)利用中，針對(duì)不同的芯片進(jìn)行對(duì)應(yīng)的編碼的編寫(xiě)并進(jìn)行存放實(shí)現(xiàn)對(duì)不同系統(tǒng)中同一功能元件的代碼復(fù)用。

3 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)模式和架構(gòu)中有關(guān)升級(jí)和升級(jí)的 效果評(píng)估

在軟件的開(kāi)發(fā)模式和軟件架構(gòu)過(guò)程中必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題就是在后期用戶使用過(guò)程中的軟件升級(jí)問(wèn)題，嵌入式的軟件適用不同類(lèi)型的設(shè)備，但是其自身并不存在升級(jí)的功能，因此在使用過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷和漏洞系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行修復(fù)，而且在使用過(guò)程中，用戶會(huì)逐漸產(chǎn)生新的功能需求而這種需求在軟件的開(kāi)發(fā)和架構(gòu)過(guò)程中往往是無(wú)法預(yù)期的，這就需要利用遠(yuǎn)端進(jìn)行軟件的升級(jí)。

目前市場(chǎng)上運(yùn)用的方式需要在軟件在開(kāi)發(fā)和架構(gòu)過(guò)程中就進(jìn)行控制，遠(yuǎn)端接收到嵌入軟件運(yùn)行過(guò)程中的漏洞以及用戶發(fā)送的升級(jí)要求，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)的代碼的改寫(xiě)以及增加功能代碼的寫(xiě)入，這個(gè)過(guò)程中主機(jī)實(shí)現(xiàn)了二進(jìn)制的解析以及命令的下達(dá)，需要升級(jí)的軟件所在的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了與主機(jī)的通信并進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳送，通過(guò)數(shù)據(jù)的傳送進(jìn)行軟件升級(jí)的準(zhǔn)備以及進(jìn)行必要的軟件漏洞和缺陷地彌補(bǔ)等，目前主要通過(guò)多次的數(shù)據(jù)的傳輸來(lái)保證傳輸數(shù)據(jù)的完整，同時(shí)也對(duì)文件長(zhǎng)度進(jìn)行確定保證軟件省局?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

4 結(jié) 語(yǔ)

嵌入式軟件目前已經(jīng)占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額，但是過(guò)高的軟件研發(fā)的經(jīng)費(fèi)阻礙了其研究發(fā)展的進(jìn)程，隨著市場(chǎng)對(duì)于嵌入式軟件功能的需求的擴(kuò)大以及軟件質(zhì)量要求的提高，這對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)模式和軟件架構(gòu)方式的革新提出更高的要求，這要求在軟件靠法過(guò)程中實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和成本，另外軟件復(fù)用通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件研發(fā)過(guò)程中的大規(guī)模應(yīng)用問(wèn)題，這對(duì)軟件的研發(fā)成本的降低以及更好地滿足用戶更為復(fù)雜的功能要求具有非常重要的意義。因此，對(duì)于軟件的開(kāi)發(fā)模式和軟件架構(gòu)的問(wèn)題的研究還需要進(jìn)一步的投資和工程人員投入，以實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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