模塊化的嵌入式軟件設(shè)計研究

湖北科技學(xué)院 王 健

嵌入式軟件在設(shè)計時主要是采用C語言編寫，構(gòu)建軟件的基本架構(gòu)。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(shè)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(guān)模塊化設(shè)計需要使用的技術(shù)理論知識，并且使用C語言進行模塊化代碼編寫，實現(xiàn)了軟件的一些特殊功能。

基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計能夠有效的降低代碼編寫的重復(fù)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(shè)計開發(fā)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(shè)計人員走彎路，加強設(shè)計人員之間的溝通交流，借鑒優(yōu)秀的設(shè)計經(jīng)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(fā)周期，從而推動基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)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(xué)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(fā)，在很多程序中被應(yīng)用編寫。通過相關(guān)的研究資料和實踐證明：三種語言的執(zhí)行效率存在很大的不同，其中匯編語言的執(zhí)行效率最快，C++的執(zhí)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(qū)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(shè)計多采用C語言進行編寫，主要具有以下優(yōu)點：C語言代碼適用于很多的開發(fā)環(huán)境，C語言簡單易學(xué)易掌握，推廣使用比較方便。

2 軟件模塊化設(shè)計簡述

嵌入式軟件設(shè)計需要設(shè)計者具備專業(yè)的軟件知識和良好的程序設(shè)計思維，對于從業(yè)者的綜合素質(zhì)要求十分嚴格，尤其是新時代的社會變化的很快，軟件的設(shè)計需要與時俱進，能夠跟上時代進步的腳步，有良好的發(fā)展前景，通過模塊化設(shè)計可以將復(fù)雜的程序變得更加的簡單易學(xué)，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(shè)計由于可操作性強，未來的發(fā)展空間巨大，從根本上降低設(shè)計難度，適用于更多的行業(yè)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(shè)計時，設(shè)計人員要科學(xué)合理的規(guī)劃，利用科學(xué)的方法完成設(shè)計的高效，重點是根據(jù)模塊的可分解性制定模塊化的分解流程，利用可結(jié)合性實現(xiàn)軟件的多功能互補，增強軟件使用的延伸性和連續(xù)性，達到保護軟件的目的。

（2）基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計就是將大而復(fù)雜的問題簡單化，解決使用者的需求，完成軟件的設(shè)計研究，確保不同模塊之間通過自由地結(jié)合在一起構(gòu)成新的系統(tǒng)，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(shè)計使得整個的模塊逐漸的轉(zhuǎn)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(yīng)用，在軟件調(diào)試時時能夠快速的判斷是哪個模塊出現(xiàn)的問題，及時采取科學(xué)的方法對模塊進行優(yōu)化，保障了軟件開發(fā)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(xiàn)嵌入式軟件的編寫，提升軟件的運行性能。通常的開發(fā)軟件的步驟是：分析確定軟件的功能需求，開展設(shè)計研究，優(yōu)化完善代碼結(jié)構(gòu)，最終通過調(diào)試確定軟件的實踐應(yīng)用。

基于功能的軟件開發(fā)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(xiàn)這一功能的方法是多種多樣的，而軟件設(shè)計中考慮的“過程”和“操作”是多變和不穩(wěn)定的，開展各個模塊的配合性研究和應(yīng)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(jié)構(gòu)把所有的功能集中在一起，發(fā)生故障造成的影響十分的嚴重，整個軟件系統(tǒng)相對來說比較脆弱，采用集中式的設(shè)計方法導(dǎo)致軟件的耦合度大，未來的發(fā)展和優(yōu)化額的空間不足，不具備良好的推廣應(yīng)用調(diào)條件。而C語言擁有面向?qū)ο蟮奶匦?，充分的發(fā)揮C語言的價值和作用能夠有效的避免集中功能設(shè)計，整個的結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計的性能也更加的優(yōu)越。

通過C語言代碼的編寫可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體定義了一個新的數(shù)據(jù)類型LPF，采用這種新型的設(shè)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(shù)據(jù)和方法的數(shù)據(jù)類型已經(jīng)擁有了一些面向?qū)ο蟮奶卣?，所以在進行設(shè)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(jié)合的方式逐漸的提升軟件的性能，根據(jù)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(shè)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(shù)TC和FC的的數(shù)值進行校驗，針對模塊變量K和oldOutput進行合理的實用性設(shè)計，LPF中也同樣包含了對象的方法：模塊初始化Init()、模塊復(fù)位Reset()、模塊主要功能實現(xiàn)CalC()。上述結(jié)構(gòu)體定義是C語言模塊化編程的第一步，只是聲明了數(shù)據(jù)和方法的接口。

C語言定義的LPF數(shù)據(jù)類型，一次開發(fā)，盡量多的復(fù)用?？截悢?shù)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(fù)用數(shù)。實現(xiàn)了價值的最大化，所以，需要針對實現(xiàn)對象的方向代碼進行詳細的檢查，發(fā)現(xiàn)編寫過程中可能存在的錯誤，上述編寫C語言實現(xiàn)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(diào)用是需要傳遞對象的指針達到程序正常執(zhí)行的目的，實現(xiàn)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(dǎo)致軟件的運行出現(xiàn)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(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和函數(shù)指針進行初始化，按照科學(xué)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(shù)據(jù)類型，這與匯編語言和C++語言在設(shè)計上存在較大的差別，彼此之間的設(shè)計風(fēng)格也不相同，極大地提升了語言運行使用的效率，較少重復(fù)率，也為軟件的高效運行堅定了堅實的基礎(chǔ)。通過分層和模塊接口隔離，解決解耦問題。當(dāng)解決了耦合問題后，就可以用編譯配置或者動態(tài)加載的方式，讓一套代碼支持多款產(chǎn)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(shè)計的發(fā)展

4.1 打造科學(xué)有效的研究體系

打造科學(xué)有效的研究體系，根據(jù)設(shè)計過程中遇到的難點問題開展頭腦風(fēng)暴法，激發(fā)設(shè)計者的靈感，確保模塊化能夠發(fā)揮更大的功能。針對模塊化嵌入式軟件設(shè)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(shè)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(shè)計的不足之處，促進軟件的設(shè)計創(chuàng)新性發(fā)展

4.2 培養(yǎng)軟件設(shè)計人才

人才是計算機行業(yè)飛速發(fā)展的重要作用力，也是軟件創(chuàng)新的重要推動力，通過積極主動的組織相關(guān)的人員開展模塊化的嵌入式軟件設(shè)計學(xué)習(xí)，將引進先進的設(shè)計思維和創(chuàng)新性的設(shè)計理念，主動發(fā)現(xiàn)和尋找最優(yōu)化的設(shè)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?nèi)サ牧己玫脑O(shè)計成果，促使模塊化嵌入式設(shè)計逐步的實用。

4.3 強化創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)

計算機行業(yè)之所以能夠持續(xù)不斷地取得發(fā)展成果，其主要就是依托創(chuàng)新創(chuàng)造，不斷的強化技能的培訓(xùn)，加強模塊化的設(shè)計，提升嵌入式軟件的實用性能。為了提升軟件設(shè)計的水平，使得軟件設(shè)計具有持續(xù)發(fā)展的活力，需要增強設(shè)計人員的創(chuàng)新創(chuàng)造意識，設(shè)計人員需要時刻保持積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度，及時的更新和了解嵌入式軟件設(shè)計的最新知識，了解計算機發(fā)展的方向，開展模塊化的研究和設(shè)計?；谀K化的嵌入式軟件設(shè)計需要采用的現(xiàn)代化的創(chuàng)新性思維，設(shè)計人員需要充分的發(fā)揮自身的聰明才智，采用基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計，使得設(shè)計別出心裁，滿足未來軟件設(shè)計的發(fā)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(xué)性、合理性，推動計算機軟件行業(yè)的進一步發(fā)展創(chuàng)新。

4.4 促進設(shè)計人員基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計經(jīng)驗的交流討論

每個企業(yè)在進行基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計的是遇到的問題可能不盡相同，彼此的技術(shù)經(jīng)驗都各有自身的優(yōu)缺點，因此，為了哥哥企業(yè)的共同進步和發(fā)展，推動模塊化嵌入式軟件設(shè)計研究的創(chuàng)新性進步，可以通過專業(yè)人員的設(shè)計經(jīng)驗交流加強基于模塊化的嵌入式軟件設(shè)計成果研究，在不斷的實踐應(yīng)用中逐漸取得建設(shè)性的成果和歷史性的突破，確?；谀K化的嵌入式軟件設(shè)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(shè)計能夠切實取得良好的效果。

結(jié)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(xù)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(shè)計研究應(yīng)該引起人們的重視，值得行業(yè)推廣使用。