嵌入式軟件開(kāi)發(fā)模式與軟件架構(gòu)探究

楊明東

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式軟件的構(gòu)建與開(kāi)發(fā)也朝向多元化方向不斷進(jìn)行發(fā)展，使得嵌入式軟件被廣泛應(yīng)用于各式各樣的多媒體設(shè)備終端上，在潛移默化中增強(qiáng)了人們對(duì)嵌入式軟件操作安全及穩(wěn)定性的功能需求。而受到我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，在嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)模式與結(jié)構(gòu)構(gòu)建中仍存在不少嚴(yán)峻的問(wèn)題。因此，對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)模式與軟件構(gòu)架升級(jí)方面的方案已成為當(dāng)前技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)，值得研究人員對(duì)此進(jìn)行深究。

1 嵌入式軟件在開(kāi)發(fā)及構(gòu)架過(guò)程中遇到的問(wèn)題

在研發(fā)過(guò)程中為了避免系統(tǒng)資源的過(guò)度損耗，研發(fā)人員在軟件編碼的時(shí)候普遍都會(huì)優(yōu)先考慮“用戶在使用嵌入式軟件時(shí)所發(fā)生的問(wèn)題”進(jìn)行研發(fā)，這就很容易造成研發(fā)出來(lái)的軟件不能夠很好地滿足實(shí)際用戶所提出的多樣化功能需求。對(duì)此，需要研發(fā)人員在軟件開(kāi)發(fā)及構(gòu)架之前對(duì)問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)籌，進(jìn)而有針對(duì)性地設(shè)計(jì)軟件的研發(fā)思路。

一般的，研發(fā)人員在軟件開(kāi)發(fā)及構(gòu)架的過(guò)程中，需要在解決軟件自身問(wèn)題的同時(shí)對(duì)用戶所提出的多樣化功能需求進(jìn)行拓展，并最大限度上保證經(jīng)“功能化拓展”的軟件在運(yùn)行過(guò)程中的兼容性與穩(wěn)定性。面對(duì)這樣的問(wèn)題，需要研發(fā)人員在對(duì)嵌入式軟件的操作系統(tǒng)進(jìn)行代碼編寫時(shí)適當(dāng)植入新的代碼，若處理不到位的話，很容易造成軟件在使用過(guò)程中使用性能及效率的下降，并對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)周期造成拖延[1]。在對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行應(yīng)用與操作時(shí)，由于功能應(yīng)用的對(duì)接驅(qū)動(dòng)具有一定的差別性，考慮此因素的影響，人們需要在研發(fā)過(guò)程中對(duì)嵌入式軟件的兼容性進(jìn)行不斷的優(yōu)化和調(diào)試，必要的時(shí)候需要對(duì)常見(jiàn)的硬件接口進(jìn)行系統(tǒng)代碼的再編寫。

2 開(kāi)發(fā)模式與軟件架構(gòu)

在開(kāi)發(fā)模式上，嵌入式軟件與桌面式軟件的開(kāi)發(fā)模式具有較大差異。在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)之前，研發(fā)人員需要在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)所遇到的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)籌，并有針對(duì)性地進(jìn)行解決。如在代碼的植入時(shí)需要針對(duì)不同硬件系統(tǒng)的兼容性進(jìn)行植入，同時(shí)還要注意“交叉互譯”。這些問(wèn)題都為研發(fā)人員的軟件開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)，倘若研發(fā)人員沒(méi)有及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整，則很容易使研發(fā)出來(lái)的軟件系統(tǒng)缺乏靈活性，也很難適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展與需求。當(dāng)研發(fā)人員利用多平臺(tái)的研發(fā)條件及配套式交付的方式對(duì)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，則可以最大程度上實(shí)現(xiàn)信息資源的交換與傳輸，大大提高了研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量，并且滿足人們對(duì)產(chǎn)品的功能需要，進(jìn)一步縮短了研發(fā)周期。利用多平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行研發(fā)，是我國(guó)未來(lái)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的必然趨勢(shì)。

在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的前期，也就是所謂的“準(zhǔn)備階段”，其主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容是“套件設(shè)施的獲取”與“研發(fā)環(huán)境的集成”。與此同時(shí)，還需要研發(fā)人員利用終端模擬器的反饋系統(tǒng)對(duì)植入的代碼進(jìn)行調(diào)試與反饋。在上述過(guò)程中，技術(shù)人員需要對(duì)應(yīng)用程序的代碼進(jìn)行“再編譯”，完成之后再通過(guò)初始運(yùn)行的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，最后根據(jù)終端模擬器的反饋結(jié)果對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。若系統(tǒng)中存在缺陷和漏洞的話，研發(fā)人員可以對(duì)存在漏洞的程序代碼進(jìn)行修改，如此反復(fù)，進(jìn)而完善系統(tǒng)。

終端模擬器的反饋是在代碼編譯完成之后進(jìn)行的工作內(nèi)容，研發(fā)人員對(duì)代碼進(jìn)行測(cè)試時(shí)通常需要按照應(yīng)用程序進(jìn)行分類和歸檔，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行“集成編譯”，最終完成相關(guān)運(yùn)行和調(diào)試?！凹删幾g”初始是由目標(biāo)系統(tǒng)的編入進(jìn)行試運(yùn)行的，同時(shí)還會(huì)生產(chǎn)整個(gè)調(diào)試過(guò)程相應(yīng)的系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告，經(jīng)過(guò)報(bào)告的檢測(cè)之后，若存在缺陷與漏洞，則需要研發(fā)人員對(duì)產(chǎn)生漏洞的代碼進(jìn)行修改與優(yōu)化。

嵌入式軟件的構(gòu)架主要分為3個(gè)方面：基礎(chǔ)、接入與應(yīng)用。用戶可以通過(guò)這3個(gè)方面進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)軟件的構(gòu)架，并完成系統(tǒng)功能的多樣化。例如，手機(jī)電腦的接入、遠(yuǎn)程遙控接入與安全功能化操控等。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)上文提到的功能化應(yīng)用，研發(fā)人員在軟件的構(gòu)架過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)信息的采集與調(diào)控進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，將其多樣化的功能需求全部表達(dá)出來(lái)。而其完成相應(yīng)的功能預(yù)定也需要這3個(gè)方面間的相互協(xié)調(diào)與搭配來(lái)完成，并保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在這個(gè)過(guò)程中，首先需要在接口層對(duì)其接入的指令進(jìn)行“功能預(yù)設(shè)”，從而完成各項(xiàng)具體配置的功能需求，制定較為完善的嵌入式軟件功能系統(tǒng)；而在內(nèi)核方面的管理與調(diào)控方面，其主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的任務(wù)與進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度，并通過(guò)“存儲(chǔ)—分配”的方式實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)應(yīng)用組件的重復(fù)再利用，從而縮減軟件對(duì)系統(tǒng)資源的損耗時(shí)長(zhǎng)，提高系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。另外，用戶還可以根據(jù)自身功能的需求化設(shè)置，使其應(yīng)用范圍進(jìn)一步增大，如圖1所示[2]。

圖1 用戶需求范圍

設(shè)備的操作層面是對(duì)硬件功能進(jìn)行集成封裝的，即通過(guò)其所提供的統(tǒng)一軟件接口來(lái)保證軟件的移植成功率，在這一過(guò)程中同樣體現(xiàn)了代碼的可重復(fù)性功能特點(diǎn)。換句話說(shuō)，針對(duì)其不同的芯片進(jìn)行不同代碼的編譯工作，實(shí)現(xiàn)同一功能代碼的“重復(fù)化”應(yīng)用，可大大減少軟件的燒錄時(shí)間，提高系統(tǒng)軟件的運(yùn)行性能及效率。

3 嵌入式軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式與構(gòu)架評(píng)估結(jié)果

在嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)及構(gòu)架過(guò)程中，研發(fā)人員需要將用戶在后期使用過(guò)程中所遇到的客戶端升級(jí)問(wèn)題作為重點(diǎn)進(jìn)行考量。嵌入式軟件的應(yīng)用范疇非常廣泛，可以應(yīng)用于各類信息設(shè)備當(dāng)中，但其自身的升級(jí)功能不會(huì)存在于系統(tǒng)自身當(dāng)中，因此在進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)時(shí)往往會(huì)造成一些無(wú)法修復(fù)的系統(tǒng)缺陷和漏洞問(wèn)題。嵌入式軟件在投入使用之后，由于用戶不斷會(huì)對(duì)其功能產(chǎn)生新的要求，而針對(duì)這樣的需要研發(fā)人員在項(xiàng)目的研發(fā)和構(gòu)架中是無(wú)法進(jìn)行預(yù)測(cè)的，這就需要研發(fā)人員對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作來(lái)完成軟件的升級(jí)工作。當(dāng)遠(yuǎn)端接收到來(lái)自于用戶對(duì)軟件的升級(jí)需求時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)代碼的改寫，或是直接增添新的代碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)。在升級(jí)過(guò)程中，還需要完成設(shè)備與主機(jī)間的數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而將存在的系統(tǒng)缺陷和漏洞進(jìn)行優(yōu)化。目前我國(guó)軟件市場(chǎng)在對(duì)軟件進(jìn)行控制的過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)多次傳輸?shù)姆绞剑M(jìn)一步來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和完整性[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前嵌入式軟件已經(jīng)占據(jù)了我國(guó)軟件市場(chǎng)的大比例份額，但受到研發(fā)經(jīng)費(fèi)的限制，嵌入式軟件的研發(fā)進(jìn)度受到了不同程度的阻礙。而隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)模式及構(gòu)架方式的變更也提出了更高的要求，并要求其在相對(duì)較低的研發(fā)周期內(nèi)研發(fā)出穩(wěn)定性能優(yōu)越的軟件系統(tǒng)，為系統(tǒng)平臺(tái)的安全與維護(hù)提供技術(shù)基礎(chǔ)。除此之外，軟件的“可重復(fù)使用”不僅可以大大降低研發(fā)周期和研發(fā)成本，并且還能夠很好地滿足用戶對(duì)其功能的多樣化需求?？偠灾槍?duì)嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)模式與構(gòu)架方式方面所面臨的一系列挑戰(zhàn)與問(wèn)題，仍需要我國(guó)軟件研發(fā)人員進(jìn)行深入研究，進(jìn)而為人們的日常生活提供便利。

[參考文獻(xiàn)]

[1]甄鵬.嵌入式軟件開(kāi)發(fā)模式與軟件架構(gòu)研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2016（6）：64-66.

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[3]鮑瑞敏.一種自適應(yīng)嵌入式軟件架構(gòu)的構(gòu)建與應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2012.