嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)研究

羅興榮

（恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000）

所謂嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)就是指在應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不是作為其主要系統(tǒng)而存在，而只是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為整體應(yīng)用系統(tǒng)中的一個重要的組成部分將其嵌入到整體的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中。在比較簡單的嵌入式的實(shí)時應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中，利用一個簡單無限循環(huán)的設(shè)計(jì)就能夠?qū)崿F(xiàn)最初的控制目的，不過隨著時代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對應(yīng)用系統(tǒng)的要求也在不斷的提高，使得應(yīng)用系統(tǒng)的體積在急劇的增長當(dāng)中，應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也是與日俱增，相對簡單的程序控制方法已經(jīng)完全無法滿足用戶對其的需要，而嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn)則恰好的解決了這個難題。

1 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)

嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)相較于一般的應(yīng)用系統(tǒng)而言有其特殊的地方，它擁有一些其他應(yīng)用系統(tǒng)所不具備的特殊性質(zhì)。

首先，嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)相比較簡單組合的應(yīng)用系統(tǒng)而言體積要小許多。在現(xiàn)代智能化的設(shè)備儀器當(dāng)?shù)赖臅r候，生產(chǎn)商和用戶對商品的體積和所需要花費(fèi)的成本等因素要求更高，一般都要求將計(jì)算機(jī)的控制部分合理的安裝在系統(tǒng)的內(nèi)部，同時要求系統(tǒng)所占用的產(chǎn)品空間能夠盡可能的小，保證有限的空間得到無限的利用，最大限度的提高產(chǎn)品的綜合價(jià)值。

其次，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)比一般的應(yīng)用系統(tǒng)而言性價(jià)比相對比較高。嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)在開發(fā)的過程中需要的開發(fā)周期比較短，而性能卻比開發(fā)周期長的一般應(yīng)用系統(tǒng)要優(yōu)越的多，使得具備嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)品擁有比較好的性價(jià)比，這也是這類產(chǎn)品能夠在市場上占據(jù)優(yōu)勢地位的關(guān)鍵之所在。

再次，嵌入式系統(tǒng)相比較一般的應(yīng)用系統(tǒng)而言具有存儲量相對較小的缺點(diǎn)。因?yàn)榍度胧降膽?yīng)用系統(tǒng)一般是沒有硬盤等類似的設(shè)備作為其儲存數(shù)據(jù)的設(shè)備，而是用ROM或者Flash Memory作為其用來存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)，但Flash Memory一般來說價(jià)格都十分昂貴，而嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)又被要求將其體積做成盡可能小的程度，使得嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)能夠用來存儲數(shù)據(jù)的容量十分的小。除此之外，速度比較慢的一些硬盤設(shè)備也不能夠滿足需要實(shí)時嵌入一些需要的應(yīng)用這一要求。

最后，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時性相對而言比較強(qiáng)。嵌入式的系統(tǒng)一般是作為應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵部位而存在的，因此其對時間的掌握具有比較嚴(yán)格的要求。在一些嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)使用的時間超過了一定的界限之后，即使是能夠得到需要的結(jié)果，所得到的結(jié)果能夠產(chǎn)生的效果與沒有得到結(jié)果基本上可以說是一樣的，這使得應(yīng)用系統(tǒng)不但是沒有產(chǎn)生作用反而會受到一定的危害。

2 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)思路

簡單版本的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)在使用的過程中可以不涉及操作系統(tǒng)，但是當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)的功能比較復(fù)雜的時候，對系統(tǒng)應(yīng)用軟禁所進(jìn)行設(shè)計(jì)是相當(dāng)復(fù)雜的。而嵌入式操作系統(tǒng)的存在，使得應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)軟件與使用的硬件之間產(chǎn)生了一座溝通的橋梁，該橋梁的存在能夠最大程度的將系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度降低。因此，在很多時候都會講嵌入式的操作系統(tǒng)作為對應(yīng)用軟件進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)與運(yùn)行平臺，從而支持軟件應(yīng)用系統(tǒng)能夠進(jìn)行正常的開發(fā)與運(yùn)行。也就是說，嵌入式的操作系統(tǒng)是作為應(yīng)用軟件與系統(tǒng)擁有的硬件之間存在的一個虛擬的視圖，從而能夠?qū)⒛繕?biāo)的應(yīng)用軟件與硬件中的系統(tǒng)進(jìn)行隔離，有效的減少了作為目標(biāo)的應(yīng)用軟件對底層的硬件存在的依賴，這樣既可以增強(qiáng)應(yīng)用軟件未來可移植的概率，也在一定程度上減少了應(yīng)用軟件在設(shè)計(jì)過程中的復(fù)雜性。

嵌入式的操作系統(tǒng)能夠提供任務(wù)管理和調(diào)度等多種功能，還能夠有效的管理系統(tǒng)中的資源。在設(shè)計(jì)或者對嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行移植的時候，應(yīng)該將系統(tǒng)對硬件所產(chǎn)生的依賴部分轉(zhuǎn)化到位于底層的設(shè)備驅(qū)動程序上面，這些設(shè)備驅(qū)動程序在這個時候只是提供給系統(tǒng)一個虛擬的視圖，在此之后再由微內(nèi)核提供將以上系統(tǒng)合并在一起的有效機(jī)制，這樣既可以簡化內(nèi)核所可能擁有的復(fù)雜程度，又能夠進(jìn)一步縮減內(nèi)核可能擁有的體積。為了方便使用，就應(yīng)該進(jìn)一步的提高系統(tǒng)擁有的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，讓目標(biāo)的硬件相關(guān)的代表都被封裝成為軟件包的樣式，方便開發(fā)者能夠?qū)ζ涮鎿Q的產(chǎn)品進(jìn)行定制，而定制與替換的過程都只是對微內(nèi)核所包含虛擬視圖進(jìn)行合理的增加或刪減，相應(yīng)的只需要對硬件的抽象層進(jìn)行改變而不會影響微內(nèi)核所包含的其他功能，這樣也能夠方便將系統(tǒng)在不同的硬件環(huán)境中進(jìn)行移植操作。而應(yīng)用系統(tǒng)也可以從這種分層式的體系結(jié)構(gòu)中獲得極大的益處。

對嵌入式系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，關(guān)鍵是要有可以使用的工具包。而在不同的系統(tǒng)開發(fā)階段需要有不同的工具包供給使用。在早期的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，首先供給使用的就是內(nèi)部的電路模擬器。所謂內(nèi)部模擬器就是插在微型的處理器與總線之間的電路當(dāng)中，開發(fā)者能夠通過這種內(nèi)部模擬器來控制系統(tǒng)所有的輸出輸入和微處理器所進(jìn)行的運(yùn)作。因?yàn)橄到y(tǒng)的內(nèi)部電路所使用的模擬器是一種異物，極其容易引起應(yīng)用系統(tǒng)的不穩(wěn)定。不過開發(fā)者卻能夠清楚的觀察到位于系統(tǒng)最底層的活動，從而簡單的消除了對底層的系統(tǒng)軟硬件所產(chǎn)生的猜測。

3 結(jié)束語

總之，在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，對嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的研究也日益進(jìn)步，在對嵌入式軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，首先應(yīng)該了解嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，再在了解其主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行研究，在獲得合理的設(shè)計(jì)思路之后再進(jìn)行嵌入式應(yīng)用軟件系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)。

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