摘　要：

摘　要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)在人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中得到了推廣與普及。計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式也在此期間內(nèi)完成了由主機(jī)和個(gè)人機(jī)模式向普適計(jì)算模式轉(zhuǎn)變和發(fā)展的過(guò)程。普適計(jì)算模式與人們的現(xiàn)代化生活需求最為符合，而其中的嵌入式系統(tǒng)可以滲入到人們生活、學(xué)習(xí)和工作的各個(gè)方面，在很大程度上提高了人們的生活質(zhì)量。但是，以往所使用的傳統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)軟件已經(jīng)無(wú)法與當(dāng)前的發(fā)展環(huán)境相適應(yīng)，因此，本文將對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行分析與研究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一些參考與建議。

關(guān)鍵詞：

關(guān)鍵詞：嵌入式　實(shí)時(shí)軟件　構(gòu)件化　開(kāi)發(fā)技術(shù)

    嵌入式實(shí)時(shí)軟件在通常情況下都是應(yīng)用于具有對(duì)實(shí)時(shí)計(jì)算有嚴(yán)格要求的執(zhí)行任務(wù)的物理計(jì)算設(shè)備中。現(xiàn)階段，其已經(jīng)在對(duì)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間以及失效影響有著高要求的諸如航空航天、汽車(chē)電子等領(lǐng)域得到推廣與應(yīng)用。嵌入式實(shí)時(shí)軟件長(zhǎng)期受到自身特殊性的影響，在其設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中采用的是一直都是過(guò)程化技術(shù)，且運(yùn)行在專(zhuān)用的硬件及操作系統(tǒng)上，需要考慮的主要方面是運(yùn)行的效率、資源的利用率以及硬件的集成，而對(duì)模塊化及復(fù)用性方面考慮的較少。不過(guò)隨著嵌入式實(shí)時(shí)軟件的開(kāi)發(fā)與發(fā)展，其構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)逐漸被應(yīng)用且越加受到重視，因此需要加大對(duì)其進(jìn)行分析和研究的力度。

1　嵌入式實(shí)時(shí)軟件構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)概述

嵌入式系統(tǒng)指的是在具有具體應(yīng)用功能的專(zhuān)用系統(tǒng)通常情況下都會(huì)有較強(qiáng)的成本敏感性。它的硬件及軟件都需要經(jīng)過(guò)高效的設(shè)計(jì)，通過(guò)去陳冗余等，努力提高相同面積硅片的性能。傳統(tǒng)嵌入式軟件基于上述因素的考慮，一般都會(huì)盡可能的對(duì)代碼量進(jìn)行壓縮，從而使軟件資源的需求降低。這種做法容易導(dǎo)致大多數(shù)的嵌入式軟件出現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊密度增加，可讀性和可移植性變差的情況。但是，在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)隨著硬件技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，其所具有的資源已經(jīng)非常充足，在這種背景下，其已經(jīng)具備對(duì)傳統(tǒng)嵌入式軟件進(jìn)行改造的條件。

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)指的是促進(jìn)軟件復(fù)用性提高的一種軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，其是以分布式、護(hù)展性、封裝性以及復(fù)用性四者的相結(jié)合為主要構(gòu)架思想，它的主要技術(shù)有EJB、COM以及CORBA等。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)是基于模塊化的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)以及針對(duì)對(duì)象技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，其主要是利用已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)并通過(guò)驗(yàn)證的軟件構(gòu)件，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的資源投入進(jìn)行減少，促進(jìn)軟件質(zhì)量的提高。

構(gòu)件化的嵌入式實(shí)時(shí)軟件的構(gòu)成部分主要是一組軟件構(gòu)件，由一個(gè)或是多個(gè)構(gòu)件組成一個(gè)完整的全新應(yīng)用，而這個(gè)新應(yīng)用也可以利用自身的構(gòu)件，對(duì)軟件的復(fù)用性進(jìn)行提高。由此可以看出，傳統(tǒng)嵌入式軟件對(duì)專(zhuān)用性要求較高，軟件和應(yīng)用需要一一對(duì)應(yīng)，而構(gòu)件化的嵌入式實(shí)時(shí)軟件則具有較高的組合性，大大的提高了其自身的復(fù)用性和擴(kuò)展性。

2　嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行構(gòu)件化的開(kāi)發(fā)與改造

嵌入式系統(tǒng)所具有的種類(lèi)較多，因此，與其是對(duì)應(yīng)關(guān)系的嵌入式實(shí)時(shí)軟件也同樣具有種類(lèi)較多和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。根據(jù)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的不同功能和所在層次可以分為硬件驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序三種。由此得出，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行構(gòu)件化開(kāi)發(fā)與改造可以采用如下三種方式：基于層次的構(gòu)件、基于功能的構(gòu)件化以及基于應(yīng)用對(duì)象的構(gòu)件化。

2.1　驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的開(kāi)發(fā)與改造

基于構(gòu)件化對(duì)驅(qū)動(dòng)程度進(jìn)行開(kāi)發(fā)與改造之后，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件應(yīng)該進(jìn)行上層訪(fǎng)問(wèn)接口的提供，并以對(duì)Linux系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行管理的方式為參考對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行分類(lèi)，主要有字符和塊兩類(lèi)設(shè)備，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件所提供的上層訪(fǎng)問(wèn)接口也同樣分為這兩類(lèi)。在操作系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)管理構(gòu)件可以利用接口進(jìn)行加載驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、管理硬件資源等操作。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)態(tài)加載及卸載操作使嵌入式系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了單獨(dú)升級(jí)操作，驅(qū)動(dòng)程序的構(gòu)件化改造對(duì)其自身的內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行隱藏，確保修改驅(qū)動(dòng)程序不會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件造成影響。此外，以針對(duì)編程為出發(fā)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)程序的構(gòu)件化改造實(shí)際上也可以看作是對(duì)硬件設(shè)備的抽象化，用戶(hù)所使用的是字符和塊的兩種統(tǒng)一設(shè)備，其各設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件已經(jīng)融進(jìn)中斷處理程序，因此縮減了位于底層部位中斷管理用戶(hù)的操作步驟。

2.2　核心構(gòu)建的開(kāi)發(fā)與改造

核心構(gòu)件主要指的是構(gòu)件化改造嵌入式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。這個(gè)操作系統(tǒng)的主要功能是對(duì)任務(wù)進(jìn)行管理，其功能主要表現(xiàn)為：第一，按照構(gòu)件所具有的自描述信息進(jìn)行構(gòu)件化運(yùn)行空間的生成，如加載驅(qū)動(dòng)構(gòu)件所需要的緩沖區(qū)；第二，構(gòu)件之間所具有的通信機(jī)制，如構(gòu)件在運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)控和錯(cuò)誤報(bào)告；第二，構(gòu)建所具有的干預(yù)機(jī)制，如對(duì)錯(cuò)誤狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)行終止的構(gòu)件。

構(gòu)件化操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與改造主要是針對(duì)操作系統(tǒng)的核心部分，將該部分分別進(jìn)行構(gòu)件化改造，使其在運(yùn)行狀態(tài)下處于內(nèi)核態(tài)，而用戶(hù)程序則處于用戶(hù)態(tài)，同時(shí)在操作系統(tǒng)中運(yùn)用構(gòu)件化思想，可以對(duì)其接口進(jìn)行統(tǒng)一化、規(guī)范化的管理，這樣就可以避免不安全用戶(hù)的操作對(duì)操作系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而促進(jìn)了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性的提高。對(duì)于操作系統(tǒng)中諸如抽象化硬件資源等的非核心部分，可以在構(gòu)件化改造的過(guò)程中將其設(shè)置為用戶(hù)態(tài)，或是將其直接置于底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。

2.3　應(yīng)用構(gòu)件的開(kāi)發(fā)與改造

隨著科技的發(fā)展，嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)所具有的功能復(fù)雜性也得到了提高，其中的嵌入式實(shí)時(shí)軟件的功能也逐漸增多，但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，其功能的使用頻率是不盡相同的。通過(guò)構(gòu)件化思想的利用，可以對(duì)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)動(dòng)：根據(jù)不同的功能對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行構(gòu)件化改造，使其中的應(yīng)用構(gòu)件通過(guò)核心構(gòu)件管理，運(yùn)用動(dòng)態(tài)的方式將其調(diào)入到內(nèi)存執(zhí)行中，使用頻率較高的應(yīng)用構(gòu)建通常情況下都存在于內(nèi)存當(dāng)中，其可以隨時(shí)進(jìn)行運(yùn)行或是轉(zhuǎn)入內(nèi)核態(tài)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率有著提高的作用；而使用頻率較低的應(yīng)用構(gòu)件則只要在需要運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行調(diào)入操作，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)的資源。

3　構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件性能所產(chǎn)生的影響

構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用使整個(gè)嵌入式系統(tǒng)通過(guò)集線(xiàn)器連接在一起，嵌入式設(shè)備為測(cè)試實(shí)驗(yàn)提供了相關(guān)的硬件資源，在設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)行的軟件系統(tǒng)主要有硬件驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序三種。另外，在系統(tǒng)中還連入了一臺(tái)PC機(jī)，又因?yàn)榧�線(xiàn)器可以無(wú)條件廣播所有收到的通訊，因此與系統(tǒng)相連接的所有設(shè)備的通訊都可以對(duì)彼此進(jìn)行顯示，，而PC機(jī)中具有監(jiān)控軟件，能夠?qū)φ麄�(gè)系統(tǒng)的通訊進(jìn)行監(jiān)控。

    構(gòu)件化改造協(xié)議棧會(huì)對(duì)協(xié)議棧的性能產(chǎn)生影響，這是由于協(xié)議構(gòu)件化后，其構(gòu)件對(duì)內(nèi)存進(jìn)行調(diào)動(dòng)以及拷貝數(shù)據(jù)的次數(shù)都會(huì)有所增加，進(jìn)而對(duì)協(xié)議棧的性能造成影響。但是，構(gòu)件化改造對(duì)協(xié)議工作流程并沒(méi)有產(chǎn)生影響。利用構(gòu)件化改造可以對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的可配置性、可移植性和可靠性進(jìn)行提高，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的各個(gè)應(yīng)用尺寸進(jìn)行精簡(jiǎn)，大大的節(jié)約了其儲(chǔ)存的空間。

4　結(jié)語(yǔ)

    綜上所述，按照嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行構(gòu)件化的改造，通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)以及操作系統(tǒng)的構(gòu)件化改造，可以有效的促進(jìn)其可移植性和安全性的提高；通過(guò)構(gòu)件化改造應(yīng)用層軟件，可以有效的促進(jìn)其可配置性的提高，與此同時(shí)還可以對(duì)軟件系統(tǒng)的應(yīng)用體積進(jìn)行合理的縮減。通過(guò)構(gòu)件化開(kāi)發(fā)技術(shù)的使用，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的性能進(jìn)行完善，提高軟件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：