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摘要：現(xiàn)在，由于科技的發(fā)展越來(lái)越迅速，電腦軟件技術(shù)上的造詣越來(lái)越完整，在這個(gè)現(xiàn)代化的時(shí)代里，軟件應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)、工作和日常生活中的非常必要的用具。而軟件技術(shù)作為計(jì)算機(jī)上的最主要的技術(shù)，高效性和品質(zhì)性能等都和軟件的使用有著強(qiáng)聚合聯(lián)系。而嵌入式的實(shí)時(shí)軟件技術(shù)可以使計(jì)算機(jī)軟件在設(shè)計(jì)層面上有更大的改變，進(jìn)一步升華。根據(jù)這門技術(shù)，將分別對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)框架、嵌入式技術(shù)的特點(diǎn)和性能及其任務(wù)以及主要應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)；核心技術(shù)；設(shè)計(jì)要領(lǐng)；主要應(yīng)用

1嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)框架

1.1結(jié)構(gòu)化框架

作為嵌入式實(shí)時(shí)技術(shù)中發(fā)展最為良好的一種框架結(jié)構(gòu)，最為常見(jiàn)的有兩種類型，首先是單任務(wù)處理，其次是多項(xiàng)任務(wù)。單任務(wù)相對(duì)顯著的特點(diǎn)體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：高效率地運(yùn)行、少量的資源占用、簡(jiǎn)單的整體架構(gòu)、不需要操作性通的支持等。及時(shí)單任務(wù)處理的優(yōu)點(diǎn)有很多，但是它的缺點(diǎn)也是非常明顯的，比如說(shuō)在進(jìn)行任務(wù)處理的時(shí)候，優(yōu)先級(jí)并不是存在于多項(xiàng)任務(wù)之間進(jìn)行處理的，甚至即便是有一些比較緊張的任務(wù)，也不可以搶先進(jìn)行處理，都需要排隊(duì)等待處理。因此，單項(xiàng)任務(wù)處理使該框架只能處理一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。而多項(xiàng)任務(wù)處理作為最基本的單元操作，實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)提供任務(wù)之間的交流。處理多項(xiàng)任務(wù)時(shí)，其核心的環(huán)節(jié)就是對(duì)任務(wù)進(jìn)行分化，現(xiàn)在廣泛通用的一種設(shè)計(jì)方法就是實(shí)時(shí)軟件分析技術(shù)，究其根本來(lái)說(shuō)，這種設(shè)計(jì)模式架構(gòu)廣泛地應(yīng)用于嵌入式軟件技術(shù)中，詳細(xì)說(shuō)就是分析任務(wù)的關(guān)聯(lián)性，其主要憑證便是時(shí)間的特性，相應(yīng)的任務(wù)中處理相應(yīng)的模塊，使之合理運(yùn)用。之所以說(shuō)多任務(wù)處理模式可以有效地提高軟件開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)效率，并且會(huì)大大地提高開(kāi)發(fā)出的軟件成品的質(zhì)量，那是因?yàn)榭梢越柚鶵TOS來(lái)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)框架處理。

1.2框架的構(gòu)件

構(gòu)件作為構(gòu)件化軟件框架的最核心的構(gòu)造單位，其交互需要憑借其結(jié)構(gòu)框架之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)。而在實(shí)現(xiàn)交互的構(gòu)件中，僅僅是接口將已知信息定義好。從根本上來(lái)說(shuō)，構(gòu)件可以合理地分離各種不同功能的接口，單個(gè)構(gòu)件在修正或者改變自身的情況時(shí)，并不對(duì)它本身的構(gòu)件造成什么影響，只是影響一些對(duì)接互的實(shí)現(xiàn)行為，所以說(shuō)構(gòu)件化軟件框架的擴(kuò)展性是極高的。為了保證其高效性，其中一種方法就是完成分化的時(shí)間是盡量節(jié)省的，可以使用中間件去屏蔽大量的細(xì)節(jié)上的內(nèi)容。中間件是在構(gòu)件化的軟件框架中的及其關(guān)鍵的部件，可以作為主線來(lái)起作用，與其相關(guān)的各種構(gòu)件都可以運(yùn)行于相關(guān)的中間件上。CORBA作為嵌入式軟件架構(gòu)中的使用最為廣泛的設(shè)計(jì)模式，OMG協(xié)調(diào)定制其應(yīng)用程序范圍，DCE便可以通過(guò)該途徑實(shí)現(xiàn)軟硬件之間的完美嵌入。CORBA作為一種公共的軟件結(jié)構(gòu)跨年，是因?yàn)镺MG是一種非盈利。其中就有輸出服務(wù)作用在構(gòu)建模型中，甚至是有且只有輸出服務(wù)，所以構(gòu)件化的軟件框架牟星的一個(gè)顯著特點(diǎn)便是將問(wèn)題靈活自如地切換。

2嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)的特點(diǎn)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)其實(shí)和人們?nèi)粘Ｊ褂玫能浖畈欢?，最大的區(qū)別就是其實(shí)時(shí)性方面，因此，由于該特點(diǎn)的出現(xiàn)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)就出現(xiàn)了更多不同于日常所見(jiàn)的軟件的區(qū)別。

2.1實(shí)時(shí)性

嵌入式軟件的最顯著的特性便是實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)性也是不同于一般軟件的最直觀的區(qū)別，在需求分析和軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，實(shí)時(shí)性是不可或缺的，尤其是針對(duì)那些極其有難度的程序設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，必須嚴(yán)格地要求其實(shí)時(shí)性。構(gòu)件化框架在開(kāi)發(fā)使用過(guò)程中，應(yīng)該在分析構(gòu)件化模型時(shí)有效地表示其實(shí)時(shí)性，為了同時(shí)滿足接口調(diào)用的實(shí)時(shí)性和構(gòu)件描述的實(shí)時(shí)性的正確性，從而可以使用和實(shí)時(shí)性基本相通的構(gòu)建模型來(lái)針對(duì)軟件的實(shí)時(shí)性進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。異步和并行作為軟件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)的重要問(wèn)題，接近所有的程序設(shè)計(jì)都要考慮到這兩大問(wèn)題，因?yàn)闉榱诉_(dá)到實(shí)時(shí)性的要求，需要考慮到各種設(shè)計(jì)、接口、操作、算法等帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，必須選擇最合理的方法來(lái)進(jìn)行最終的設(shè)計(jì)。

2.2多樣性

基本上每一種嵌入式軟件框架都是針對(duì)于某一些或者某一個(gè)用戶來(lái)根據(jù)其實(shí)際環(huán)境和應(yīng)用范圍進(jìn)行量身制定，所以軟件嵌入式的技術(shù)并不是唯一的，是多樣化地存在于軟件設(shè)計(jì)中的。它可以被靈活地運(yùn)用于各種開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且多樣化的特點(diǎn)有利于實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者和用戶之間的交互，使其更有效地達(dá)成一致關(guān)鍵點(diǎn)。但是為更進(jìn)一步滿足用戶需求，就必須繼續(xù)改善提升。

3計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的嵌入式實(shí)時(shí)技術(shù)

3.1嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1對(duì)任務(wù)進(jìn)行合理劃分

在RTOS中，作為最高的層級(jí)，應(yīng)用軟件使RTOS的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)的基本途徑，也是前提條件，更是一種必不可少的核心組成，占有著十分關(guān)鍵的位置。在嵌入式的應(yīng)用軟件行列里面，多部分主要功能都是需要借助微內(nèi)核的，而這些功能與其一些核心的任務(wù)存在著重要聯(lián)系，比如說(shuō)任務(wù)管理、任務(wù)分配、任務(wù)交互、任務(wù)控制匹配等，可以把它看作是一種軟件開(kāi)發(fā)或者說(shuō)是程序的設(shè)計(jì)的一個(gè)基本平臺(tái)。嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)可以把應(yīng)用軟件在設(shè)計(jì)時(shí)用最佳的方法詳細(xì)地劃分為幾個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的任務(wù)，從而會(huì)更進(jìn)一步地簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜的步驟。甚至還可以有效地協(xié)調(diào)系統(tǒng)和程序之間的特殊關(guān)系，因此通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來(lái)的軟件可以在系統(tǒng)中有條不紊地進(jìn)行。程序設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換作為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)并行的集體劃分任務(wù)的重點(diǎn)分析因素，精準(zhǔn)地確定數(shù)據(jù)的載入順序和有效地確認(rèn)并行的轉(zhuǎn)換行為，從此把一個(gè)或者多條數(shù)據(jù)精確地劃分為一個(gè)合理有效的任務(wù)。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，程序設(shè)計(jì)人員的需要著重關(guān)注的劃分任務(wù)的主要因素便是數(shù)據(jù)訪問(wèn)使得異步關(guān)系。詳細(xì)的需要著重考慮的因素有下面兩種。首先是軟件的內(nèi)部功能。該功課就是把計(jì)算機(jī)應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)進(jìn)一步劃分為同步和異步任務(wù)，用戶的接口任務(wù)，周期性任務(wù)和控制性任務(wù)，范圍約束任務(wù)，目標(biāo)細(xì)化任務(wù)等。能把激活功能和被激活的事件任務(wù)結(jié)合在一起，整合為一個(gè)任務(wù)，并且，還能應(yīng)用它把聚合性比較強(qiáng)的多個(gè)任務(wù)關(guān)聯(lián)在一起，從而整合出一個(gè)新的任務(wù)，由此利用相通事件作為引擎來(lái)促進(jìn)這些任務(wù)的完成，因此就能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件的資源共享，也能夠有效的減少程序設(shè)計(jì)中的繁瑣步驟，更好地促進(jìn)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的高效性。其次就是要仔細(xì)探究輸入輸出設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)，一般計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)采用的是輪詢和終端的途徑來(lái)驅(qū)動(dòng)輸入輸出，但是在輪流查詢的時(shí)候，會(huì)由此導(dǎo)致CPU中的資源被占用的較多，從而導(dǎo)致整體的計(jì)算機(jī)或者針對(duì)于某些系統(tǒng)的運(yùn)行速度降低。所以，為了實(shí)現(xiàn)合理的實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，將以中斷的方式運(yùn)用于軟件的設(shè)計(jì)中。

3.1.2對(duì)任務(wù)組織形式加以確認(rèn)

在計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)中，本身并不存在很強(qiáng)的耦合性，但是嵌入式的軟件實(shí)時(shí)技術(shù)的加入會(huì)使其獨(dú)立性的特點(diǎn)格外顯著，運(yùn)行和整合的邏輯和數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換是對(duì)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)的組織形式確定時(shí)要格外關(guān)注的兩個(gè)重要元素。嵌入式的程序應(yīng)用通常會(huì)存儲(chǔ)在Flash和ROM中，針對(duì)軟件設(shè)計(jì)時(shí)的布局優(yōu)化可以保證RTOS更加有條不紊地運(yùn)行，與此同時(shí)會(huì)更有效地發(fā)揮自身的相互協(xié)調(diào)作用。在具體的優(yōu)化步驟里，存儲(chǔ)映像的布局問(wèn)題應(yīng)該是慎重關(guān)注的問(wèn)題，當(dāng)軟件程序中的相關(guān)的命令被系統(tǒng)所調(diào)用時(shí)，嵌入式RTOS先是發(fā)出ROM請(qǐng)求，然后在其物理地址上進(jìn)行初始化操作，利用這種形式來(lái)處理任務(wù)不僅可以大大提升處理器對(duì)向量提取的速度，而且還可以進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

3.2調(diào)度實(shí)時(shí)性和時(shí)鐘通信

大多數(shù)情況下都是采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度法對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用任務(wù)和功能進(jìn)行調(diào)度的，該方法可以有效地節(jié)省系統(tǒng)對(duì)于關(guān)鍵性任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。假如出現(xiàn)同一種優(yōu)先級(jí)同時(shí)出現(xiàn)的數(shù)量比較多的情況的話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)同等優(yōu)先級(jí)的緊急程度來(lái)改變優(yōu)先級(jí)的高低次序，從而使那些相對(duì)緊急的任務(wù)優(yōu)先得到處理。程序設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)程序時(shí)必須要考慮到的一個(gè)因素是時(shí)鐘和任務(wù)之間的實(shí)時(shí)通信，使用嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)可以為每一個(gè)人都專門設(shè)一唯一的特殊的時(shí)鐘服務(wù)，并且借助隊(duì)列和信號(hào)算法來(lái)完成任務(wù)和應(yīng)用軟件之間的同步，從而使得所有任務(wù)的實(shí)時(shí)性得到有效的保障，并且能夠使應(yīng)用軟件和開(kāi)發(fā)程序的性能得到較大的提升。嵌入式的實(shí)時(shí)軟件技術(shù)在功能和結(jié)構(gòu)上的發(fā)展備受現(xiàn)在計(jì)算機(jī)界人士的關(guān)注，其作用不可小覷。時(shí)鐘通信和實(shí)時(shí)性軟件技術(shù)之間存在不可分割的聯(lián)系，至少在科技發(fā)展迅速，人們的需求不斷擴(kuò)張的社會(huì)里面，實(shí)時(shí)性軟件嵌入和時(shí)鐘通信的相互作用極其關(guān)鍵，進(jìn)一步催促了計(jì)算機(jī)界的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)用戶的具體需求，開(kāi)發(fā)的具體環(huán)境和涉及到的服務(wù)等很多因素來(lái)制定合理的規(guī)劃，但是無(wú)論面對(duì)怎樣的情況，為保證軟件和程序設(shè)計(jì)的良好性能，都必須需要軟件具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。所以，軟件設(shè)計(jì)人員和程序開(kāi)發(fā)者需要對(duì)嵌入式的實(shí)時(shí)軟件技術(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)用，并借此來(lái)改善整體的見(jiàn)算計(jì)軟件的設(shè)計(jì)質(zhì)量。軟件作為計(jì)算機(jī)的核心,其設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量直接關(guān)系到軟件的使用,通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)軟件技術(shù)，能夠使計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)水平獲得大幅度提升，在未來(lái)應(yīng)該加大對(duì)實(shí)時(shí)性軟件技術(shù)的研究力度，從而更好地運(yùn)用于軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。

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作者:米秋香 單位:廣州大學(xué)松田學(xué)院