趙永春 紀小明 王顯躍 冼友倫 徐磊
中國電子科技集團第二十九研究所 四川成都 610036
影響軟件開發工作質量的因素相對較多,其中可重用性是最為重要的因素之一。所謂的可重用性是指軟件開發人員在進行軟件開發的過程當中,將代碼和思想的開發運用在軟件問題上,從而提高軟件的可靠性,這種軟件開發方式與傳統軟件開發方法相比,具有開發質量高且效率高的特點,同時可降低軟件開發的成本。
本文主要針對框架與軟件重用的概念進行分析,其次討論應用框架的開發方法,并根據嵌入式軟件框架的設計提出基于PowerPC 嵌入式軟件系統應用開發的具體內容。
在進行軟件開發時,軟件開發人員必須對系統或相應的子系統進行設計,一般情況下,設計環節需要遵循可重用系統的原則。而框架主要指在特定領域當中的軟件半成品,這些所謂的半成品具有明顯的開發模式以及系統結構,在進行后期軟件開發時,需要加入處理軟件語言代碼,并將其應用在具體系統中。框架的形成必須在特定領域的應用系統當中,與軟件開發的具體需求進行有效融合,并在參考需求的前提下,形成具有針對性的框架[1]。軟件的可重用性是框架的主要特性,在進行軟件開發的過程當中,需要將特定的處理代碼加入系統或相應子系統中,從而形成新的系統。在開發過程中,首先應該分析其需要,并盡可能地從系統通用性方面考慮,針對相同的問題的處理與特點,將與該應用沒有太大關系的部分剝離出來,然后選擇合適的軟件分析其結構,詳情參考下圖1。

圖1 框架結構圖
上文提到,計算機軟件系統的可重用性能夠提高軟件的可靠性,以及促進軟件開發的質量,而應用框架則是能促進可重用性的主要內容。軟件開發者需要充分了解該系統的具體需求,將系統設計的通用性充分考慮在每一個開發環節中。在進行具體操作時,系統開發的問題較為復雜,設計者可以根據不同問題的特點和處理模式,將同類問題進行有效融合,提出具有針對性的解決措施并將相關內容進行吸收和借鑒。在選擇軟件框架前,軟件設計者需要根據系統應用的具體特點以及系統運行的基本需求,總結應用框架的具體方向,只有這樣才能選擇合適的軟件結構并確定框架的總結構,同時明確軟件的控制流和數據流等多項指標。
對于整個計算機軟件系統來說,第一個應用系統最為關鍵。軟件設計工作者將第一個系統確定之后,可基本確定軟件框架的原型,在此基礎上可總結出與應用相關的部件程序模板。在后續的軟件設計工作中,可以根據框架原型及部件程序模板,進行后期的軟件開發[2]。
從軟件開發可重用性特點的角度分析,要想滿足框架進化的內容,并且保證框架的質量,達到預期目標,就需要在實現框架原型的基礎上,了解其它系統應用的實際需求,并且根據這些需求不斷進行框架改進,這種不斷完善和進化的過程,可整體提高軟件的可重用性。在具體的軟件開發工作中,需要重點考慮軟件通用性和可重用性,并將其作為主要目標,在原框架的基礎上,不斷對框架進行修改,驗證,完善和進化,將原本存在的不合理之處進行深入改進,進而促進系統的高效發展。一般情況下,可真正投入使用的框架實例,需要經過多個實例的應用,并且反復進行修改完善,才可真正投入使用。
PowerPC 是一種精簡指令集架構的中央處理器,因其優異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量,在嵌入式有著廣泛的應用。
基于PowerPC 的嵌入式軟件主要完成對外接口通信,對內系統管控及信號處理等工作。本軟件主要接收來自系統顯控軟件的控制命令,完成自檢、校準、噪底采集、信號分選、全脈沖采集、目標干擾等各項功能,并能及時將處理結果上報系統顯控軟件。根據多個應用需求進行統型設計,開發嵌入式軟件框架,其組件劃分如圖2 所示。

圖2 軟件組件組成圖
軟件當中的一個組件可以作為一個具有獨立功能的模塊,分配好不同組件的分配工作,能夠最大程度的提升系統的資源應用率。在進行組件的規劃過程當中,應根據框架模板的全面性和耦合性,秉持信息傳遞標準進行組件的組合應用[3]。
(1)一般情況下,組件模型所涉及的要素有很多,并且每個要素當中都含有至少三個屬性組件以及兩個端口。組件可以利用這些端口實現不同的界面設置,同時還可以將組件進行多層次的組合應用,子組件可以被當作一個黑盒子。
(2)在通過子組件端口的連通之后,一個合成組件將會形成。端口連接作為組件之間的主要連通形式,合成組件的端口還能夠與其他子組件端口進行連接。通過統一形式的組件模型,能夠將嵌入式軟件變成一個統一的合成組件。
組件合成示意圖如下圖3 所示。

圖3 組件合成示意圖
在嵌入式軟件開發中,應用架構分層可以使全體開發人員更好地發揮自己的特長,從而大幅加快軟件的開發速度,降低開發的成本。并且,因為不同層面之間能夠有效隔離,因此即使在開發過程中出現錯誤,也可以及時進行糾正,而不會對其他部分造成影響。同時,由于各個層次之間的關系弱化,可以對分導標準進行確定,從而大幅度提升軟件質量和可靠性,提升軟件的競爭力。
使用架構分層將會對系統的運行效率產生一定的影響。由于架構分層造成的軟件層次、模塊之間的“低耦合、高內聚”,不可避免地產生內存空間的大幅占用以及數據多層次傳遞,勢必導致系統運行效率降低,目前嵌入式系統硬件內存資源有限,這是后續工程中需要努力解決的問題。
總而言之,軟件開發的模式,在需求多變的情況下變得越發多樣化,與傳統軟件開發模式相比,基于可重用框架的軟件開發模式具有更大的優勢,它可以滿足用戶在軟件上的各項需求,提高開發效率,減少工作量,降低開發成本,提高軟件的可靠性以及質量,除此之外,它還具備較強的通用性和擴展性。因此近年來基于可重用框架的軟件開發模式得到了廣泛的應用,是我國軟件開發領域的一大突破點。