嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用

曹家祿

【摘要】? ? 伴隨著社會的持續性發展，計算機逐漸成為人們生活的必需品。正是因為計算機的重要性不斷提高，所涉及到的功能、作用也在不斷的拓展，其中軟件的應用顯得格外重要。軟件的設計質量不僅會直接決定計算機的性能，同時還會直接決定應用廣度、價值。對此，為了有效推動計算機技術，本文簡要分析嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用，希望可以借助本次研究為相關工作者提供理論性幫助。

【關鍵詞】? ? 計算機? ? 軟件設計? ? 嵌入式? ? 實時軟件? ? 設計應用

引言

隨著時代的不斷發展，計算機的軟件設計方案也在不斷的改變。相對于以往的設計方式而言，嵌入式的實時軟件設計在具體應用中的價值、必要性均在不斷提高，嵌入式的實時軟件在具體應用方面可以實現對系統的整體性能優化，并最大程度的降低缺陷等問題，從而提高整個系統的應用效果。在今后，嵌入式的實時軟件的應用前景是非常可觀的。對此，探討嵌入式的實時軟件在計算機軟件設計中的應用具備顯著的實際應用價值。

一、軟件設計的特征與原理

針對嵌入式的實時軟件而言，其主要的技術范圍涉及到計算機當中的預測指令執行、緩存的機制執行、任務動態與數據的分配性應用等，整個軟件的應用可以顯著提升軟件系統本身的設計合理性、科學性以及數據處理的效率與穩定性[1]。在軟件的應用范圍角度來看，涉及到了硬件設計與軟件設計兩個吃呢面，其可以通過計算機安裝好的應用程序實現對軟件的實時控制，同時也可以通過計算機實際的操作方式實現對控制程序的編寫與調整，這樣的方式便可以促使整個系統中軟件、硬件的應用更加高效。整體來看，嵌入式的實時軟件在設計期間的關鍵在于嵌入式的微處理器，這一處理器主要是在短時間內實現多任務、多流程的控制，同時可以實現多任務的合理操作。在結構模式方面，嵌入式的實時軟件的使用可以更好的滿足模塊化的設計需求，這也是軟件系統合理修復以及實時監測的關鍵[2]。

在應用原理方面，嵌入式的實時軟件的應用一方面是借助了計算機技術實現信息的高效率處理，并達到非常強的實時功能融合，形成一個CORBA模型[3]。另一方面，借助計算機軟件中涉及到了嵌入式軟件，阿斌額可以快速的應用遠程系統實現信號、數據的調用，這樣的設計方式可以更好的滿足設計需求，在應用CORBA模型期間，嵌入式的實時軟件可以實現對軟件處理的支撐，不僅可以實現對系統的優化，同時還可以更好的提升系統本身的獨立、實時、安全、穩定以及可操作性等特性。

二、嵌入式實時軟件的開發流程以及設計重點

2.1開發流程

在嵌入式實時軟件設計開發方面，流程中第一步為明確軟件的使用需求，同時做好軟件開發流程的簡化，設計人員在根據計算機軟件愛你設計需求的同時，獲得軟件的設計環節并做好實時軟件的設計要求明確處理。之后根據系統軟件的具體分析與設計需求，編寫相應的程序代碼，最后完成軟件性能測試以及性能優化等環節。整體來看，可以借助計算機軟件的設計獲得嵌入式實時軟件，只需要在簡單的流程基礎上進行設計，并保障軟件系統本身的多項指標與性能，從而滿足計算機實時軟件的應用價值。

2.2設計要點

在嵌入式實時軟件設計期間，重點在于設計人員在流程設計的環節必須做好謹慎小心，盡可能預防因為設計人員的本身思維錯誤或信息遺漏導致設計的缺陷。例如，在設計軟件結構的期間，設計人員必須準確的區分計算機的硬件與軟件構成，規避混淆現象的發生，盡可能減少軟件系統過多依賴于硬件系統，從而保障軟件本身的實時、獨立以及可靠性。另外，還需要明確嵌入式實時軟件在設計期間需要做好相關的軟件數據格式化處理以及初始化的處理，這樣的設計方式可以更好的按照計算機嵌入式實時軟件的設計需求，做好軟件資源以及硬件需求之間的調配，保障資源的應用合理性以及性能的最優化。

三、嵌入式實時軟件的實際應用

下面提出一種關于嵌入式實時軟件開發案例，這一案例是一種基于硬件和軟件嵌入式系統的開發。在微機繼電保護器設計期間，可以將嵌入式實時軟件設計到其中，可以顯著提升整個軟件性能與質量。在設計期間，可以將數字信號處理器、IO與C++語言、ARM等技術相結合實現設計與開發。

3.1流程和結構

嵌入式實時軟件的開發軟件，首先需要明確具體的需求，明確軟件的功能需求同時做好溝通管理。針對軟件的設計階段以及代碼生成、測試固化等不同階段，均需要堅持應用嵌入式的設計思路，保障系統本身的控制實效性。在設計期間，可以根據嵌入式實時軟件對其中部分功能以模塊化的方式進行處理，并在劃分為子模塊之后，通過模塊實現對其他程序的開發與研究，之后以軟件、硬件的相互交融，實現結構的明確。另外，在軟件設計期間，需要做好分工的明確化處理，并做好任務唯一的地址，突出優先級的調度管理模式，提升實時性。

3.2硬件、軟件的設計

硬件方面，設計的嵌入式實時軟件期間，采用了AT91RM9200微處理器，選擇這一處理器的主要原因在于其具備比較多的外設接口，可以借助處理器本身的控制器功能實現同步性的控制，并且系統本身在遇到突發事件的情況下也可以實現一定的自我補救或風險自控功能，可以有效的提升軟件的響應時間。在軟件方面，主要是針對模塊的組件進行開發，維持軟件內部的任務執行效率以及靈敏性，并根據嵌入式的控制流程，做好組件的開發處理，組件應當是借助接口向外界提供信息或服務的黑盒，其中的不同組件可以被其他的更高層次組件應用，組件本身應當具備比較強的獨立性以及重用性，從而確保整個系統的獨立與實時特性。另外，在軟件開發期間，可以采用C++語言實現對嵌入式實時軟件的編程處理。

3.3劃分任務設計

針對嵌入式實時軟件而言，在執行一切功能設計的同時均應當以軟件作為基礎，將應用軟件的組成作為整個系統的最高層次目標。在設計期間，內核的設計屬于主要的任務，其中涉及到了任務的相斥和同步、信號的通道、任務的管理與控制、資源的管理與控制等，整體來看嵌入式實時軟件的核心在于基礎性的平臺。以平臺作為基礎發展嵌入式實時軟件，可以將整個計算機系統的任務進行合理的劃分，促使其相互獨立，從而促使軟件設計效果得到優化，并實現系統協調控制功能的改善。在任務劃分期間，設計人員可以將重點歸納到程序中數據的轉換機制方面，明確數據的執行次序以及轉換并行基礎上，更好的落實數據和任務之間的轉化關系，促使軟件的運行更加穩定與流暢。

3.4儲存影像映像的布局與組織

在嵌入式實時軟件的任務劃分設計完成之后，處理任務之間的關系便顯得非常重要，尤其是做好數據邏輯關系以及數據轉換方案的設計，這也會直接決定整個系統的運行效果以及組織合理性，決定嵌入式實時軟件系統的設計質量。在設計期間，嵌入式實時軟件當中的相關數據可以應用Flash或者是ROM進行區分，這樣的方式可以更好的保障系統的數據安全性、協調性，并且在系統布局方面也可以達到有效的優化改善，促使儲存器的應用以及存儲映像的布局更加合理，同時實現系統功能的改善。

3.5任務的調動以及實時性的設計

針對嵌入式實時軟件的實時性需求而言，其主要是涉及到了硬件的實時性以及軟件的實時性兩個層面。硬件的實時性設計主要是根據計算機在有效時間內的運行質量，并考慮其是否可以達到系統設計的目標。軟件的實時性則是在有限的時間內實現系統任務的調用應用，在這一過程中必然會存在一定的時間延遲。對此，根據計算機軟件的系統調度需求而言，其主要是根據優先級的方式進行資源的調用，例如在優先級下系統設計任務需求比較多的狀況下，嵌入式實時軟件的內核便會按照實際的需求做好緊急任務的程度調用，并實現自動化的優先級級數添加或刪除，這樣的方式可以更好促使不同的優先級等級將任務進行合理的拆分，促使不同優先級段內的運行更加順暢與穩定，從而降低系統的關鍵任務響應時間過長的風險。

3.6任務和時鐘的通信設計

在嵌入式實時軟件設計期間，為了更好的保障實時性，必須做好時鐘通信的相關設計，這也是非常重要的一個環節。在設計期間，可以促使整個系統提供一個獨立性的時鐘，并借助時鐘作為任務執行的定期性的控制依據。同時按照嵌入式實時軟件的應用需求，做好信號量、隊列以及信號等控制機制的優化處理，盡可能保障軟件資源以及任務系統之間的同步性傳輸以及通信的實時性。

3.7初始化設計

在嵌入式實時軟件設計期間，必須在軟件初始化操作方面提供一定的操作空間，這也是必須做好的一個環節。例如，針對嵌入式實時軟件的操作系統而言，基層的硬件和嵌入式的微處理器之間必須以初始化的代碼方式進行編寫，這樣的編寫可以促使整個系統的初始化操作更可行。在嵌入式實時軟件設計同時還需要做好BIOS的相關設計，這樣的設計方式可以促使整個系列固定指令更好的獲得初始化控制。例如，針對RAR的變量提供初始化設計以及系統入口點的設計等，可以借助嵌入式實時軟件的系統調度方式，促使程序計數器的設置更加合理，從而保障整個系統的調度效益。

四、結語

綜上所述，整體來看，我國計算機技術正處于快速發展階段，并且嵌入式的實時軟件在計算機技術領域有著不可替代、不可或缺的作用價值。目前來看設計人員必須準確掌握相應的設計規律與方案，將軟件作為基礎實現對計算機系統的持續性發展優化，進一步的提升行業整體水平，提升系統運行的經濟效益與社會效益。雖然已經步入了二十一世紀，但是從目前來看嵌入式實時軟件的設計仍然具備比較突出的價值，在未來需要不斷的創新和改進，一方面必須明確嵌入式的硬件、軟件屬于無法剝離但是需要獨立的整體，嵌入式實時軟件中系統屬于基礎性的保障，所以也應當盡可能的優化;另一方面還需要做好軟件開發人才與相關技術的培訓教育，促使未來軟件開發環境更加優質，推動行業長遠發展。

參? 考? 文? 獻

[1]李剛，王平.一種基于某嵌入式軟件系統測試的方法[J].兵工自動化，2017，24（15）：66-67.

[2]吳海東，陳哲，保亞運，etal.IOTEST在某型模擬對抗終端嵌入式軟件測試中的應用[J].計算機測量與控制，2017，31（09）：111-114.

[3]李巖，屈媛，陳儀香.軟硬件協同設計中的軟硬件劃分方法綜述[J].單片機與嵌入式系統應用，2017，16（8）：55-56.