計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用探析

石瑞峰

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

在人們的生產(chǎn)生活中，計(jì)算機(jī)在其中扮演著非常重要的角色，并已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的一部分。人們廣泛使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和生活，而這也使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成為人們經(jīng)常使用的系統(tǒng)之一。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在其中起到至關(guān)重要的作用。嵌入式實(shí)時(shí)軟件不僅能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，而且能夠提高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，并指出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的錯(cuò)誤。而這就需要對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，通過(guò)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。為此，以下便對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用進(jìn)行探討與分析，以期能為嵌入式實(shí)時(shí)軟件在其他系統(tǒng)中的應(yīng)用提供借鑒與參考意義。

1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用過(guò)程中的影響因素及特點(diǎn)

1.1 嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用過(guò)程中的影響因素

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件是其常用的應(yīng)用方式之一，而影響嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用效果的因素主要包括工作環(huán)境及時(shí)間等方面。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性要求是必要的，只有確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成指定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，才能確保整個(gè)實(shí)驗(yàn)具備實(shí)效性。一旦實(shí)驗(yàn)時(shí)間難以保證，勢(shì)必會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。因此，在應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件時(shí)，要將時(shí)間作為其運(yùn)行基礎(chǔ)。此外，工作環(huán)境也是一大影響因素，只有確保計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在一個(gè)可靠、穩(wěn)定的工作環(huán)境中運(yùn)行，才能確保嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用效果得以正常發(fā)揮。在嵌入式軟件中，其對(duì)時(shí)限的要求主要分為3個(gè)狀態(tài)級(jí)別，分別是非常嚴(yán)格、較為嚴(yán)格與較為寬松，非常嚴(yán)格是指一旦實(shí)驗(yàn)超出時(shí)限，則勢(shì)必會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，進(jìn)而影響到整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的正常使用。較為嚴(yán)格是指實(shí)驗(yàn)超出時(shí)限后，雖然會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，但給整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)造成的影響較輕時(shí)，采取該時(shí)限控制級(jí)別。當(dāng)超出時(shí)限后既不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，也不會(huì)影響到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的正常使用時(shí)，則為較為寬松的時(shí)限控制級(jí)別。

1.2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用特點(diǎn)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件是以計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為載體，其隸屬該系統(tǒng)平臺(tái)，依靠計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬件配置才能實(shí)現(xiàn)其軟件功能，如果脫離了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，則無(wú)法發(fā)揮軟件的相關(guān)應(yīng)用功能。將嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，能夠幫助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)的動(dòng)態(tài)分配及實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)，以此提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理效率，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的嵌入式軟件中，微處理器是其主要核心，對(duì)于普通的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)說(shuō)，其軟硬件之間是難以相互兼容的，這無(wú)疑對(duì)實(shí)驗(yàn)人員對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用造成了不便，而通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用，則能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件之間的良好兼容，進(jìn)而支持多種實(shí)驗(yàn)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)全部完畢后，還能夠?qū)ζ渌\(yùn)行軟件進(jìn)行關(guān)閉。由此可見(jiàn)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，能夠在很大程度上提高系統(tǒng)的兼容性，并且還能使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具備較高的實(shí)用性與專(zhuān)用性，從而幫助人們更好地通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決過(guò)程問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用，還能有效避免其他軟件設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺陷，進(jìn)而使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的質(zhì)量得到顯著提升[1]。

2 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用流程及開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

通過(guò)程序設(shè)計(jì)將嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)際需求，來(lái)使系統(tǒng)軟件變得更加安全、獨(dú)立，進(jìn)而提高軟件使用效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而使嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得以在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中充分體現(xiàn)出來(lái)。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其主要設(shè)計(jì)流程如下：首先要建立交叉函數(shù)庫(kù)，并在交叉函數(shù)庫(kù)中進(jìn)行代碼編程與交叉編譯，以此建立交叉連接，代碼編程采用C/匯編源程序，交叉編譯則需要將其編譯成Obj文件，在建立交叉連接以后，生成系統(tǒng)映像文件，并找出系統(tǒng)映像文件中的目標(biāo)板，然后進(jìn)行軟件調(diào)試。

在嵌入式實(shí)時(shí)軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，需要采用IO設(shè)備、C++語(yǔ)言及ARM工具等，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的開(kāi)發(fā)共計(jì)包括三大階段：（1）對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行分析，以此明確嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)具備的功能。（2）對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照嵌入式設(shè)計(jì)思路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠?qū)τ?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，通過(guò)建立主模塊與子模塊結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行不同功能之間的明確劃分，并嚴(yán)格規(guī)范模塊開(kāi)發(fā)流程。（3）對(duì)任務(wù)地址進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)確保嵌入式實(shí)時(shí)軟件在應(yīng)用過(guò)程中能夠滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)效性要求[2]。

3 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)時(shí)性是其應(yīng)用過(guò)程中的基本要求之一，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件配置進(jìn)行分析，在應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件時(shí)，其微處理器型號(hào)應(yīng)為AT91RM90200，該微型處理器是以ARM920T作為內(nèi)核的，其在系統(tǒng)控制領(lǐng)域和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。在AT91RM90200型微處理器中，其內(nèi)部集成有CANBUS與RS232電路板，并且安裝有USB通信接口和以太網(wǎng)端口，這使得嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠與不同規(guī)格的通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)雙向通信，并確保實(shí)時(shí)軟件中的微處理器能夠?qū)τ?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)施同步控制。此外，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還要具備事件突發(fā)訪問(wèn)功能，通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用來(lái)提高系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度[3]。

3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要采取模塊化設(shè)計(jì)方法，以此提高嵌入式實(shí)時(shí)軟件的開(kāi)發(fā)性能，并對(duì)軟件的整個(gè)開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行嚴(yán)格控制。在設(shè)計(jì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注組件接口的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)來(lái)建立高級(jí)組件系統(tǒng)，以使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)組件接口進(jìn)行雙向交互。在建立高級(jí)組件系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確保組件之間具備相互獨(dú)立性，而且能夠重復(fù)使用，這樣能夠大幅提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中軟件的實(shí)時(shí)性與獨(dú)立性[4]。

3.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)

近些年來(lái)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件已經(jīng)在各種類(lèi)型的操作系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，而在對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，高級(jí)語(yǔ)言編程也已成為整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵部分。由于匯編語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處理器結(jié)構(gòu)之間有著緊密的關(guān)聯(lián)性，并且存在可移植性較差，難以重復(fù)使用的缺陷。因此采用高級(jí)編程語(yǔ)言，能夠提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的通用性，并且也有利于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的后期推廣與維護(hù)。在對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，編程語(yǔ)言有很多種類(lèi)，最為廣泛使用的編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言與C++語(yǔ)言。本文對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的嵌入式實(shí)時(shí)軟件開(kāi)發(fā)是通過(guò)面向?qū)ο蟮腃++語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件編程的，其部分代碼為：

//設(shè)置logOnInfo參數(shù)

LogOnInfo//ConnectionInfo.

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4 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用潛力及發(fā)展前景

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用，能夠提高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的高效性與便捷性，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值更高。嵌入式實(shí)時(shí)軟件不僅能夠在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用，在其他類(lèi)型的系統(tǒng)中也能得到有效應(yīng)用，這也使嵌入式系統(tǒng)具備極高的應(yīng)用潛力。此外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件所具備的交互性與靈活性特點(diǎn)，能夠在很大程度上提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作能力，這對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)這類(lèi)需要進(jìn)行操作的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行分析可以了解到，其應(yīng)用特點(diǎn)主要包括操作便捷性、易控性與實(shí)時(shí)性，并且還能使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更加合理。在對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于其對(duì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)非常依賴(lài)，因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件時(shí)，應(yīng)對(duì)軟件與硬件之間的關(guān)系進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，切實(shí)做好軟件的維護(hù)、管理與測(cè)試工作，提高嵌入式軟件的應(yīng)用質(zhì)量。總而言之，通過(guò)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，不僅能夠使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效率更高，而且也能降低實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用價(jià)值，這也說(shuō)明了嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中所具備的極高應(yīng)用潛力與廣闊的發(fā)展前景[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，并對(duì)其軟硬件進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點(diǎn)采取分層設(shè)計(jì)方法，能夠使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)變得更加靈活、簡(jiǎn)便，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可操作性與實(shí)時(shí)性，使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具備多種操作功能。本文通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用的影響因素及應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，并根據(jù)其應(yīng)用實(shí)例可以了解到，通過(guò)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，必將使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的軟件信息量更加豐富，進(jìn)而有效滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)操作的信息化需求。