莫罕花

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計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用

莫罕花

（廣西玉林市自來(lái)水公司 廣西 桂林 537000）

作為計(jì)算機(jī)的價(jià)值體現(xiàn)，軟件研發(fā)也會(huì)對(duì)我們的生活、工作帶來(lái)巨大的變化。在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，嵌入式實(shí)時(shí)軟件擔(dān)任極為關(guān)鍵的角色。換句話說(shuō)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件和普通軟件之間有很大的差異，它能夠?qū)浖到y(tǒng)作出較好地優(yōu)化，修復(fù)系統(tǒng)中暴露的缺陷、潛在漏洞，使軟件系統(tǒng)可以達(dá)到比較理想的水平。所以，本文將對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用作出簡(jiǎn)要地分析。

計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)；嵌入式實(shí)時(shí)軟件；應(yīng)用

引言：

信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛地運(yùn)用于生活中。軟件工程技術(shù)，同樣也備受矚目。在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，嵌入式實(shí)時(shí)軟件對(duì)軟件設(shè)計(jì)起著主導(dǎo)的地位，同時(shí)也對(duì)本行業(yè)帶來(lái)較大的影響。本文首先介紹了嵌入式實(shí)時(shí)軟件的基本特征，同時(shí)分析了該類(lèi)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的真實(shí)案例對(duì)今后的前景作出展望。

1 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用特點(diǎn)

從應(yīng)用范圍上看，嵌入式實(shí)時(shí)軟件已延伸至內(nèi)存分配、預(yù)測(cè)指令執(zhí)行以及緩存優(yōu)化機(jī)制等多款不同的軟件設(shè)計(jì)中。除了能夠增強(qiáng)軟件產(chǎn)品自身的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)能力外，同時(shí)也能減少各種潛在的影響因素，使實(shí)現(xiàn)軟件具有更高的可行性、合理性。從結(jié)構(gòu)類(lèi)型上看，嵌入式實(shí)時(shí)軟件大致有如下兩大類(lèi)：一類(lèi)為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，二類(lèi)為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。利用專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用程序可以控制和管理軟件，使程序編寫(xiě)能夠和計(jì)算機(jī)操作之間進(jìn)行統(tǒng)籌。在促進(jìn)計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的良性交互外，同時(shí)也能夠確保軟件系統(tǒng)的健康運(yùn)行。實(shí)時(shí)軟件中，嵌入式微處理器（前身為中央處理器）擔(dān)任極為主導(dǎo)的角色，能夠?qū)浖到y(tǒng)中不同任務(wù)的執(zhí)行和在線操作進(jìn)行較好地處理，從而對(duì)交互、儲(chǔ)存區(qū)提供較好的保護(hù)。同時(shí)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的結(jié)構(gòu)形態(tài)為模塊化，對(duì)后期維護(hù)、處理較為有益，同時(shí)也有不錯(cuò)的拓展功能。

2 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用

2.1 合理劃分任務(wù)

數(shù)據(jù)通信異步關(guān)系，應(yīng)當(dāng)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中任務(wù)劃分的基礎(chǔ)條件，我們需思考下列兩個(gè)因素。第一，分析系統(tǒng)的基本功能。對(duì)并行任務(wù)作出劃分，大致有：用戶接口、應(yīng)用控制、同步、異步以及周期任務(wù)等等，激活相同時(shí)段做完的事件、實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能，將其歸結(jié)為同個(gè)任務(wù)。利用同樣的事件予以驅(qū)動(dòng)，從而來(lái)對(duì)軟件資源進(jìn)行共享。第二，運(yùn)用程序內(nèi)部的中斷、輪詢兩種方式，來(lái)對(duì)軟件系統(tǒng)中的I/O事件進(jìn)行啟動(dòng)。輪詢，在計(jì)算機(jī)中占用的CPU資源比較多。為確保計(jì)算機(jī)軟件的實(shí)時(shí)性、實(shí)用性，建議考慮中斷。

2.2 存儲(chǔ)映象布局和組織任務(wù)

對(duì)存儲(chǔ)映象進(jìn)行布局時(shí)，需采用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做好優(yōu)化。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以對(duì)任務(wù)組織方式進(jìn)行選擇，對(duì)結(jié)構(gòu)功能做好管理。分析嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)功能，確保系統(tǒng)有滿意的結(jié)構(gòu)，可以對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)布局，判斷存儲(chǔ)器的使用情況。印象布局存儲(chǔ)，難免會(huì)反應(yīng)計(jì)算機(jī)本身的很多功能性特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)物理零地址特征進(jìn)行整體分析，從而較好地調(diào)取程序指令。

2.3 任務(wù)調(diào)度與實(shí)時(shí)性應(yīng)用

嵌入式實(shí)時(shí)軟件有兩種不同類(lèi)型的實(shí)時(shí)性：1）硬實(shí)時(shí)性；2）軟實(shí)時(shí)性。對(duì)實(shí)時(shí)性能進(jìn)行使用時(shí)，難免要有較多的時(shí)間延遲。若條件許可，可以選擇基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度方式來(lái)對(duì)軟件系統(tǒng)中的任務(wù)完成調(diào)度。若任務(wù)處于軟件系統(tǒng)中的內(nèi)核，則需結(jié)合任務(wù)的緊急性來(lái)對(duì)優(yōu)先級(jí)數(shù)作出調(diào)整，同時(shí)要對(duì)具體任務(wù)進(jìn)行拆分，從而降低核心任務(wù)最終的響應(yīng)時(shí)間，使計(jì)算機(jī)軟件能夠更準(zhǔn)確地反應(yīng)，確保計(jì)算機(jī)軟件的科學(xué)性、實(shí)時(shí)性。

2.4 初始化系統(tǒng)

將嵌入式實(shí)時(shí)軟件運(yùn)用到設(shè)計(jì)工作中，可以反應(yīng)軟件系統(tǒng)基本的功能。在底層硬件上，確保應(yīng)用的科學(xué)性，同時(shí)要對(duì)軟件進(jìn)行初始化，概括系統(tǒng)的主要功能。若要對(duì)RAM變量進(jìn)行初始化，我們必須對(duì)中斷向量進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。根據(jù)系統(tǒng)入口點(diǎn)實(shí)際的狀態(tài)，可以對(duì)系統(tǒng)作出合理化定義。想要促使嵌入式軟件系統(tǒng)的內(nèi)部功能更為豐富、合理化，我們就必須在程序計(jì)數(shù)器中設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)，以便對(duì)系統(tǒng)任務(wù)作出科學(xué)地優(yōu)化、調(diào)度。程序?qū)崿F(xiàn)，多事利用了C語(yǔ)言編程，見(jiàn)下圖。

OSTaskCreate（TaskStart，（void*）0，（void*）

&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1]；0）；OS_STKMain_Stack [STACKSIZE*8]={0；}：

//Main_TasKVoidMain_Task（void*Id）；

//Main_TasK#defineMain_Task_Prio12OS_STKKey_Scan_Stach[STACHKSIZE]={0；}；

//Key_Scan_TaskVoidKey_Scan_Task（void*Id）；

//Key_Scan_Task#defineKey_Scan_Task_Prio56OS_STKLcd_Fresh_Stack[SATCKSIZE]={0；}；

//LCD

所以，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，我們首先要了解該軟件的各類(lèi)功能性應(yīng)用。引入恰當(dāng)?shù)慕M件，保障軟件的靈活性，從而對(duì)軟件作出更好地優(yōu)化、維護(hù)，建立起虛擬視圖，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，從根本上提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自身的可擴(kuò)展性。

3 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的嵌入式實(shí)時(shí)軟設(shè)計(jì)的實(shí)例及其前景

3.1 軟件設(shè)計(jì)實(shí)例

本次對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們選用了AT91RM9200微處理器。它有助于延長(zhǎng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)際的響應(yīng)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步控制。軟件設(shè)計(jì)選用的系統(tǒng)，大概有C++語(yǔ)言、危機(jī)保護(hù)、數(shù)字信號(hào)處理器以及IO設(shè)備。本次軟件設(shè)計(jì)，綜合對(duì)軟件、硬件兩個(gè)不同的系統(tǒng)進(jìn)行同步。設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須要了解和總結(jié)系統(tǒng)的基本需求，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)完成軟件測(cè)試固化或是代碼生成等相關(guān)步驟。設(shè)計(jì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件時(shí)，可以將軟件系統(tǒng)內(nèi)部的功能進(jìn)行分解，使開(kāi)發(fā)工作實(shí)現(xiàn)模塊化，將系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)任務(wù)區(qū)進(jìn)行區(qū)分，構(gòu)建硬、軟件二者的交互系統(tǒng)，使軟件設(shè)計(jì)相對(duì)更為穩(wěn)定。本次軟件設(shè)計(jì)，最終確立了事件驅(qū)動(dòng)方式，這對(duì)嵌入式系統(tǒng)自身的實(shí)時(shí)性有非常大的裨益。為保證功能可以較好地響應(yīng)，我們可以對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)定不同的周期。軟件方面，可以將控制任務(wù)更改為圖形結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)流程得到更好地簡(jiǎn)化。對(duì)計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要防止軟、硬件結(jié)構(gòu)之間相互脫離，減小硬件過(guò)多地對(duì)普通軟件造成的影響。軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要把全部的任務(wù)模塊設(shè)置在軟件系統(tǒng)適當(dāng)?shù)奈恢?，使系統(tǒng)能夠快速地對(duì)任務(wù)作出響應(yīng)。運(yùn)用C++語(yǔ)言，來(lái)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件做好最后地編程。

3.2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用前景

嵌入式實(shí)時(shí)軟件有不錯(cuò)的靈活性，且能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)環(huán)境作出交互。在生產(chǎn)活動(dòng)中，有非常普遍的應(yīng)用。我們對(duì)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，同樣也能夠引入嵌入式實(shí)時(shí)軟件。如：微處理器、圖形控制器或是程序編程等比較典型的硬件以及部分軟件系統(tǒng)，從而改善軟件產(chǎn)品自身的質(zhì)量，增加其可靠性。嵌入式實(shí)時(shí)軟件，有不錯(cuò)的實(shí)時(shí)性、可操控性，在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也有相當(dāng)明朗的應(yīng)用前景?？梢哉f(shuō)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件處理了系統(tǒng)布線中出現(xiàn)的很多問(wèn)題，整個(gè)控制過(guò)程無(wú)需消耗太多的能源，符合行業(yè)客戶的要求，應(yīng)用價(jià)值頗高。

4 結(jié)語(yǔ)：

計(jì)算機(jī)技術(shù)全面騰飛的今日，計(jì)算機(jī)軟件在不同領(lǐng)域均得到較好的運(yùn)用，同時(shí)充當(dāng)重要的角色?？梢?jiàn)，設(shè)計(jì)質(zhì)量、技能水平對(duì)計(jì)算機(jī)軟件極為關(guān)鍵。實(shí)際的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件可以更好地改善系統(tǒng)的性能，減少和彌補(bǔ)軟件產(chǎn)品固有的某些缺陷，使計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)得到初步地優(yōu)化，增加系統(tǒng)總體的穩(wěn)定性，提升軟件設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)的運(yùn)用水平。

[1]劉犁.嵌入式實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)接口通信的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].2015.

[2]肖鵬.計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的運(yùn)用分析[J].2016.

[3]袁春艷，林椹尠.基于無(wú)線傳感監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計(jì)[J].2016.

as the value of computer, software development will bring great changes to our life and work. In the field of software design, embedded real-time software plays a crucial role. In other words, there is a great difference between embedded real-time software and common software. It can optimize the software system, repair the defects and potential vulnerabilities in the software system, and make the software system reach an ideal level. Therefore, this paper briefly analyzes the application of embedded real-time software in computer field.

computer software design ;embedded real - time software ;Application

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.023

TP311.52

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1672-9129(2017)11-0019-02