模塊化的嵌入式軟件設計研究

湖北科技學院 王 健

嵌入式軟件在設計時主要是采用C語言編寫，構建軟件的基本架構。為了使得軟件運行的更加的高效流暢，文章提出了基于模塊化的嵌入式軟件設計，并簡單的介紹了嵌入式軟件使用的編程語言，通過簡單的介紹有關模塊化設計需要使用的技術理論知識，并且使用C語言進行模塊化代碼編寫，實現了軟件的一些特殊功能。

基于模塊化的嵌入式軟件設計能夠有效的降低代碼編寫的重復率，減少代碼編寫的工作量，提高了整體的工作效率，極大地減少了軟件設計開發的時間成本，該方式簡單易操作，便于后期的修改和維護。需要注意的是模塊化代碼編寫的方法及要點，盡量的避免設計人員走彎路，加強設計人員之間的溝通交流，借鑒優秀的設計經驗和代碼編寫的方法，提高代碼編寫效率，降低程序出錯概率，縮短軟件開發周期，從而推動基于模塊化的嵌入式軟件設計研究取得良好的效果。

1 嵌入式軟件編程語言

嵌入式軟件在編寫過程中可能會使用多種不同的語言，如匯編語言簡單高效，容易使使用，C語言易學易掌握，使用廣泛，C++語言是C語言的繼承，可以進行多種方式的開發，在很多程序中被應用編寫。通過相關的研究資料和實踐證明：三種語言的執行效率存在很大的不同，其中匯編語言的執行效率最快，C++的執行效率最慢；三種語言模塊化編程的難易程度也同樣有所區別，C++語言的使用比較的簡單方便，而匯編語言使用難度最大，綜合以上的原因分析，基于模塊化的嵌入式軟件設計多采用C語言進行編寫，主要具有以下優點：C語言代碼適用于很多的開發環境，C語言簡單易學易掌握，推廣使用比較方便。

2 軟件模塊化設計簡述

嵌入式軟件設計需要設計者具備專業的軟件知識和良好的程序設計思維，對于從業者的綜合素質要求十分嚴格，尤其是新時代的社會變化的很快，軟件的設計需要與時俱進，能夠跟上時代進步的腳步，有良好的發展前景，通過模塊化設計可以將復雜的程序變得更加的簡單易學，后期的維護和更改維修，既能滿足用戶的使用需求，同時保持了模塊的獨立性能，提升了軟件整體的運行效率。

（1）基于模塊化的嵌入式軟件設計由于可操作性強，未來的發展空間巨大，從根本上降低設計難度，適用于更多的行業場景，保證軟件的靈活性，提升軟件的自身運行性能。進行模塊化軟件設計時，設計人員要科學合理的規劃，利用科學的方法完成設計的高效，重點是根據模塊的可分解性制定模塊化的分解流程，利用可結合性實現軟件的多功能互補，增強軟件使用的延伸性和連續性，達到保護軟件的目的。

（2）基于模塊化的嵌入式軟件設計就是將大而復雜的問題簡單化，解決使用者的需求，完成軟件的設計研究，確保不同模塊之間通過自由地結合在一起構成新的系統，減少故障率，便于后期的運行和維護。

（3）基于模塊化的嵌入式軟件設計使得整個的模塊逐漸的轉變成眾多單一的小模塊，小模塊之間獨立運行，相互配合，共同高效的完成軟件的實踐應用，在軟件調試時時能夠快速的判斷是哪個模塊出現的問題，及時采取科學的方法對模塊進行優化，保障了軟件開發的實用性。

3 使用C語言進行模塊化代碼編寫

通過模塊化實現嵌入式軟件的編寫，提升軟件的運行性能。通常的開發軟件的步驟是：分析確定軟件的功能需求，開展設計研究，優化完善代碼結構，最終通過調試確定軟件的實踐應用。

基于功能的軟件開發方法中，首先需要考慮的就是軟件的功能需求，從過程和操作兩個層面進行全面的考慮，但是實現這一功能的方法是多種多樣的，而軟件設計中考慮的“過程”和“操作”是多變和不穩定的，開展各個模塊的配合性研究和應用，因為整體的集成特性，后期的故障維修和維護的難度大。而且這種軟件結構把所有的功能集中在一起，發生故障造成的影響十分的嚴重，整個軟件系統相對來說比較脆弱，采用集中式的設計方法導致軟件的耦合度大，未來的發展和優化額的空間不足，不具備良好的推廣應用調條件。而C語言擁有面向對象的特性，充分的發揮C語言的價值和作用能夠有效的避免集中功能設計，整個的結構相對獨立，運行操作和后期的維護更加的方便，因此使用C語言，這樣設計的整個過程相對來說通俗易懂，便于推廣使用，嵌入式軟件模塊化設計的性能也更加的優越。

通過C語言代碼的編寫可以發現，結構體定義了一個新的數據類型LPF，采用這種新型的設計和編寫的方式有利于提升軟件的整體性能，因為這種帶有數據和方法的數據類型已經擁有了一些面向對象的特征，所以在進行設計研究時可以理解為一個簡單對象，通過各個不同模塊的組成結合的方式逐漸的提升軟件的性能，根據里面包含的各個模塊的信息和功能，對模塊輸入Input進行合理的設計和放置，對模塊輸出Output、的型號選擇進行比對研究，對模塊參數TC和FC的的數值進行校驗，針對模塊變量K和oldOutput進行合理的實用性設計，LPF中也同樣包含了對象的方法：模塊初始化Init()、模塊復位Reset()、模塊主要功能實現CalC()。上述結構體定義是C語言模塊化編程的第一步，只是聲明了數據和方法的接口。

C語言定義的LPF數據類型，一次開發，盡量多的復用。拷貝數越多，成本越低，價值最大。但是由于每個項目的差異性，因此需要將整個軟件模塊化，在不同項目中僅搭積木，以增加復用數。實現了價值的最大化，所以，需要針對實現對象的方向代碼進行詳細的檢查，發現編寫過程中可能存在的錯誤，上述編寫C語言實現對象的方法是C語言模塊化編程的第二步。

C語言中的方法調用是需要傳遞對象的指針達到程序正常執行的目的，實現軟件的正常運行，但是這種方式存在的主要缺點就是容易導致軟件的運行出現問題，故障的概率得到明顯的增加。因此，需要在聲明對象時將LPF結構的數據和函數指針進行初始化，按照科學的方法定義LPF默認值，這是C語言模塊化編程不同于C++的重要一點。

C語言中使用LPF數據類型，這與匯編語言和C++語言在設計上存在較大的差別，彼此之間的設計風格也不相同，極大地提升了語言運行使用的效率，較少重復率，也為軟件的高效運行堅定了堅實的基礎。通過分層和模塊接口隔離，解決解耦問題。當解決了耦合問題后，就可以用編譯配置或者動態加載的方式，讓一套代碼支持多款產品的目的，即保證了模塊化，又保證了擴展性。

4 促進基于模塊化的嵌入式軟件設計的發展

4.1 打造科學有效的研究體系

打造科學有效的研究體系，根據設計過程中遇到的難點問題開展頭腦風暴法，激發設計者的靈感，確保模塊化能夠發揮更大的功能。針對模塊化嵌入式軟件設計，我們需要了解軟件的功能需求，將其細分為幾個模塊，通過不斷的設計實踐不斷的提升自身的技能水平，在不斷的嘗試過程中尋找設計的不足之處，促進軟件的設計創新性發展

4.2 培養軟件設計人才

人才是計算機行業飛速發展的重要作用力，也是軟件創新的重要推動力，通過積極主動的組織相關的人員開展模塊化的嵌入式軟件設計學習，將引進先進的設計思維和創新性的設計理念，主動發現和尋找最優化的設計方法和思路，致力于通過實踐逐漸的提升自身的能力，幫助我們去的良好的設計成果，促使模塊化嵌入式設計逐步的實用。

4.3 強化創新創造能力的培養

計算機行業之所以能夠持續不斷地取得發展成果，其主要就是依托創新創造，不斷的強化技能的培訓，加強模塊化的設計，提升嵌入式軟件的實用性能。為了提升軟件設計的水平，使得軟件設計具有持續發展的活力，需要增強設計人員的創新創造意識，設計人員需要時刻保持積極主動的學習態度，及時的更新和了解嵌入式軟件設計的最新知識，了解計算機發展的方向，開展模塊化的研究和設計。基于模塊化的嵌入式軟件設計需要采用的現代化的創新性思維，設計人員需要充分的發揮自身的聰明才智，采用基于模塊化的嵌入式軟件設計，使得設計別出心裁，滿足未來軟件設計的發展要求，能夠有效提升軟件的運行效率，同時確保軟件運行的科學性、合理性，推動計算機軟件行業的進一步發展創新。

4.4 促進設計人員基于模塊化的嵌入式軟件設計經驗的交流討論

每個企業在進行基于模塊化的嵌入式軟件設計的是遇到的問題可能不盡相同，彼此的技術經驗都各有自身的優缺點，因此，為了哥哥企業的共同進步和發展，推動模塊化嵌入式軟件設計研究的創新性進步，可以通過專業人員的設計經驗交流加強基于模塊化的嵌入式軟件設計成果研究，在不斷的實踐應用中逐漸取得建設性的成果和歷史性的突破，確保基于模塊化的嵌入式軟件設計能夠有效的提升軟件的運行效率，保持各個模塊的獨立性，避免了軟件運行故障的擴大化，提升軟件的運行維護水平，減少軟件的運行故障，確保基于模塊化的嵌入式軟件設計能夠切實取得良好的效果。

結束語：通過模塊化編寫能夠提升軟件的運行效率，保持各個模塊的獨立性，避免了軟件運行故障的擴大化，同時充分的利用各個模塊連續性滿足軟件的整體需求，便于后期的維護。因此，基于模塊化的嵌入式軟件設計研究應該引起人們的重視，值得行業推廣使用。