甘蓉

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院 陜西 咸陽712000）

嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用研究

甘蓉

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院 陜西 咸陽712000）

隨著我國信息化進程加快，計算機水平不斷提升，計算機軟件被廣泛應用于各個領域中。嵌入式實時軟件應用于計算機軟件設計中，便于實時處理計算機軟件故障，進一步簡化計算機軟件設計流程，達到提高計算機軟件系統(tǒng)運行質量的效果。本文簡要闡述嵌入式實時軟件受影響的主要原因及特點，分析計算機嵌入式軟件的開發(fā)流程及設計要求，利用軟件設計實例介紹其軟件、硬件設計要點，進一步闡述嵌入式實時軟件的開發(fā)和應用前景，以期為類似軟件設計和開發(fā)研究做出重要借鑒和參考。

嵌入式實時軟件；計算機軟件；軟、硬件設計；開發(fā)流程

近些年，隨著信息技術、科學技術水平不斷發(fā)展，計算機成為大眾生活中重要的一部分，在計算機系統(tǒng)中嵌入式軟件占據主導地位，在軟件設計環(huán)節(jié)發(fā)揮著巨大作用。顧名思義，嵌入式實時軟件不單單對其是實時性有明確的要求，同時，嵌入式軟件建立過程中若出現一點與時間相關的錯誤，會直接影響整個嵌入式軟件運行情況。因此，設計計算機嵌入式軟件過程中，必須對設計時間展開分析和驗證，確保所設計軟件的合理性。設計計算機軟件過程中，結合嵌入式實時軟件的熱點，能有效提升計算機軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。本次研究以嵌入式實時軟件為依據，探討在計算機軟件設計中應用嵌入式軟件的開發(fā)流程，運用實例闡述軟件、硬件、C++語言等設計情況，進而介紹嵌入式實時軟件未來的開發(fā)和應用前景，以期本次研究對開發(fā)計算機嵌入式軟件系統(tǒng)提供一定的指導。

1 嵌入式實時軟件影響因素及特點

1.1 嵌入式軟件主要影響因素

嵌入式實時系統(tǒng)作為計算機系統(tǒng)常用的操作方式，其主要受到時間、工作環(huán)境等方面的影響[1]。時間是嵌入式實時系統(tǒng)無可替代的管理資源，實際運行中不同任務的調配、調度信息均要在系統(tǒng)設定時間內完成。同時，軟件運行時期，系統(tǒng)運行時間錯誤會導致整個計算機系統(tǒng)運算錯誤。因此，時間是嵌入式實時軟件運行的基礎，其準確性對計算機系統(tǒng)運行情況產生直接的影響。工作環(huán)境作為嵌入式系統(tǒng)重要的組成內容，只有提供安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，才能保障嵌入式實時軟件穩(wěn)定的運行[2]。同時，如果系統(tǒng)出現運行故障或錯誤操作，嵌入式實時軟件能提供應有的服務，使得這種軟件在日常生活、辦公設施、軟件開發(fā)等領域廣泛應用。嵌入式軟件時限主要包括十分嚴格、比較嚴格、寬松3種狀態(tài)，若無法達到時限要求，會給系統(tǒng)帶來不可估量的影響，這屬于十分嚴格時限[3]。若時限一到，任務所產生的結果無法使用，且造成的不良后果并不嚴重，此時，其屬于比較嚴格時限。當時限不屬于以上兩種情況，則該時限為寬松狀態(tài)，寬松時限所造成的影響會因時間推移不斷減少。

1.2 嵌入式實時軟件的特點

嵌入式實時軟件與居民的日常生活聯系非常密切，日常生活常見的通信設施、電器系統(tǒng)均由嵌入式系統(tǒng)組成，例如:手機、數碼相機等。嵌入式實時軟件作為一個運作平臺，無法獨立展開軟件開發(fā)操作，必須配備其他硬件及軟件，這種軟件具備良好的控制能力，在計算機軟件設計中具有廣闊的發(fā)展空間[4]。嵌入式實時軟件在計算機軟件中，主要用于動態(tài)分配、預測指令等設計中，通過上述操作，進一步提升軟件的處理能力和速度，加強計算機軟件系統(tǒng)的可靠性[5]。嵌入式軟件的核心技術為微處理器，一般的計算機軟件，其硬件與軟件通常無法兼容，這會導致使用者非常不方便。若計算機軟件設計中使用嵌入式軟件，它可以保障軟件的硬件與軟件能夠同時使用，并支持多種任務一同使用的要求。當任務結束時，也可同時將多個運行中的軟件關閉，由此表明，嵌入式實時軟件具有較好的兼容性能。同時，嵌入式實時軟件具有較強的專業(yè)性和實用性，所以，它能夠及時全方面了解人們操作中遇到的各種難題。若在計算機軟件設計中運用嵌入式實時軟件，能在一定程度上減少軟件的缺陷，進而提升整個軟件系統(tǒng)的質量[6]。嵌入式實時軟件應用在計算機系統(tǒng)中，通過應用程序合理控制計算機軟件系統(tǒng)運行情況，利用計算機系統(tǒng)實現嵌入式實時程序軟硬件的交互，實現保護、軟件修復和檢測等功能[7]。

2 嵌入式軟件開發(fā)流程及要點

嵌入式實時軟件能采用程序設計的方法，恰當融入被設計對象中，根據設計對象的實際需求，促使軟件設計、調試向著更加獨立、安全的方向發(fā)展，進一步提高軟件設計的質量，真實展現嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的優(yōu)勢。同時，計算機軟件中加入嵌入式實時軟件，能有效降低軟件設計失誤率，消除一系列潛在的安全隱患和缺陷，提供計算機軟件系統(tǒng)的安全性[8]。軟件開發(fā)流程見圖1。

圖1 計算機嵌入式軟件開發(fā)流程

根據嵌入式實時軟件，設計計算機維修保護設施，能有效提升計算機軟件產品的質量。本次計算機軟件設計過程中，會應用到C++語言、IO設備、ARM等。開發(fā)計算機嵌入軟件主要劃分為3個階段，1）應綜合分析設計需求，明確計算機軟件必須具備的功能。同時，根據設計需求加強軟件的管理工作，落實開發(fā)各個環(huán)節(jié)的管理工作。2）軟件設計、代碼生成等環(huán)節(jié)，應遵循嵌入式設計理想，實現實時控制計算機系統(tǒng)的目的[9]。軟件實施模塊化處理過程中，必須開發(fā)子模塊結構，在代碼或測試環(huán)節(jié)，進一步規(guī)范模塊程序的開發(fā)過程，便于準確指向相應得開發(fā)任務[10]。3）設計相應的任務地址，確保計算機軟件滿足時效性要求。

3 嵌入式實時軟件應用在計算機系統(tǒng)中設計實例

3.1 設計系統(tǒng)硬件

根據嵌入式實時軟件要求，綜合分析計算機軟件中硬件配置情況。本次所設計的嵌入式實時計算機軟件選用AT91RM90200微處理器，它是基于ARM920T內核針對通信領域、系統(tǒng)控制開發(fā)的新型處理器，它的片內集成RS232、CANBUS，配備以太網、USB等通信接口，能滿足不同通信規(guī)格的要求，便于處理器對其進行同步控制[11-12]。同時，在該系統(tǒng)中，也能快速實現事件突發(fā)訪問功能，從而提升計算機嵌入式軟件的響應實時性。微處理器構成見圖2。

圖2 AT91RM90200微處理器主要構成部分

3.2 設計系統(tǒng)軟件

計算機軟件中設計的嵌入式實時軟件，從軟件設計層面分析，要面向模塊展開設計，從而提升計算機軟件設計的開發(fā)能力，重點控制該軟件的操作流程。進行軟件設計過程中，最重要的組件接口，可以依據計算機軟件系統(tǒng)，接入相應的服務信息，或構建高級組件系統(tǒng)[13]。這種高層次組件具有獨立性、重用性強等優(yōu)點，在計算機軟件系統(tǒng)中加入嵌入式實時軟件，有助于提升計算機軟件的獨立性和實時性。

3.3 程序實現代碼

隨著嵌入式實時操作系統(tǒng)的廣泛使用，高級語言編程成為設計嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。因匯編語言與相應的微處理器硬件結構存在密切的聯系，具有移植性較差的弊端，不便在軟件中重復使用[14]。高級編程語言通用性較強，且方便推廣、維護，因此，使用高級編程語言具有諸多應用優(yōu)勢。現階段，嵌入式系統(tǒng)設計和開發(fā)中使用的編程語言種類較多，但只有少數語言得到廣泛應用。其中，最常用的是C和C++。C++是在面向對象程序、結構化等方面對C的改進形式，本文計算機軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中，采用C++語言對軟件進行編程，部分實現代碼如下：

4 嵌入式實時軟件開發(fā)前景

嵌入式實時軟件開發(fā)及應用過程中具有便捷性、高效性的特點，同時，這種軟件可以在眾多計算機軟件設計中普遍使用，表明其具有良好的使用價值。它的應用價值也為嵌入式軟件的開發(fā)工作開辟新的應用前景。同時，由于嵌入式實時軟件實際設計中具有較強的靈活性和交互性，對系統(tǒng)的實時操作能力產生重要的影響[15]。分析嵌入式實時軟件可知，其主要設計特點為軟件具有實時性、易控性和便于操作等特點，同時，這種嵌入式實時軟件的應用促使計算機設計具有突破性進展[16]，但進行設計時必須注意其實際開發(fā)過程中，它對硬件平臺具有極強的依賴性，這需要研究者對軟件規(guī)劃、硬件關系展開合理的規(guī)劃，并做好軟件的測試和維護工作，從上述方面維護并保障嵌入式軟件的質量。綜上所述，對計算機軟件進行設計過程中，開發(fā)嵌入式實時軟件不僅能提升軟件設計的效率，也能改善并修改軟件設計中的復雜問題，從而提升整個軟件產品的質量水平，充分證明嵌入式實時軟件擁有廣闊的開發(fā)和應用前景。

5 結 論

總之，在計算機軟件設計中應用嵌入式實時軟件，設計合理的軟件和硬件，根據系統(tǒng)的結構分層設計相應的實現代碼，促使軟件系統(tǒng)設計更加簡化、靈活，從而提高計算機軟件的實時性和可操作性，確保軟件多項操作功能。本次研究以嵌入式實時軟件影響因素、特點、開發(fā)流程等方面展開分析，以實例驗證嵌入式實時軟件在軟件、硬件等設計要求和特點，由設計軟件實例可知，嵌入式實時軟件能夠增加計算機軟件的信息量，促使其滿足現代信息化發(fā)展要求。

[1]潘穎輝.嵌入式實時軟件在計算機軟件中的運用[J].電子制作，2014，27（19）:91-91.

[2]張瑩.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件應用[J].電腦知識與技術，2015，11（30）:76-78.

[3]朱勇.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的應用探析[J].信息與電腦，2015，35（23）:128-129.

[4]郝穎.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的探究試論[J].信息與電腦，2015，17（8）:23，26.

[5]余耀.解析計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的應用[J].中國新技術新產品，2014，21（8）:14.

[6]馬宇馳.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的應用探析[J].信息通信，2014，16（4）:104.

[7]李俞聰.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用[J].軟件導刊，2016，15（3）:113-114，115.

[8]劉凱英.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的應用設計[J].數字技術與應用，2015，19（5）:168.

[9]張嵐.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2015，13（1）:71，73.

[10]章慧云.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用[J].信息技術與信息化，2014，22（12）:184-185.

[11]熊熙.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件應用探析[J].黑龍江科技信息，2015，41（34）:175.

[12]宮婷.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的應用探究[J].中國外資（上半月），2013，25（12）:280.

[13]劉傳文.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的應用[J].電腦編程技巧與維護，2015，31（22）:18-19，26.

[14]谷惠敏.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的運用分析[J].電子設計工程，2016，24（9）:169-171.

[15]曹道柱.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的運用分析[J].計算機光盤軟件與應用，2014，35（22）:94，96.

[16]施先旺，王鵬武.發(fā)動機工況實時調節(jié)軟件設計[J].火箭推進 ，2012（5）：70-76.

Research on the application of embedded real time software in computer software design

GAN Rong
（Shaanxi Polytechnic Institute，Xianyang 712000，China）

Along with our country to speed up the informatization process，computer skills，computer software is widely used in various fields.In the design of embedded real-time software is applied in computer software，computer software fault，convenient for real-time processing to further simplify the design process，computer software to improve the quality of computer software system running effect.This paper briefly expounds the main cause of embedded real-time software affected and characteristics，analysis of computer embedded software development process and the design requirements,the use of the software design of hardware and software design introduces the main points,further elaborates the development of embedded real-time software and application prospect,in order to make an important reference for similar software design and development research and reference.

embedded real-time software； computer software； software and hardware design； development process

TN99

A

1674－6236（2017）16-0143-03

2016-06-20稿件編號：201606134

甘 蓉（1984—），女，陜西咸陽人。研究方向：計算機。