嵌入式系統軟件開發技術研究范文

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摘要：

嵌入式系統是當前工業生產控制領域的重要計算機應用技術。隨著工業現代化水平的不斷提升，嵌入式系統變得更加繁瑣復雜、功能也更加豐富。文章圍繞嵌入式系統軟件開發相關問題進行探討，詳細闡述了嵌入式系統軟件開發的幾個重要階段，對各個階段涉及到的重要技術進行了介紹。

關鍵詞：

嵌入式系統；軟件開發；技術

引言

計算機技術一經問世，就成為加快推動人類社會生產活動高效開展的重要力量。在幾十年的發展里程中，計算機相關技術都實現了巨大進步。伴隨著工業現代化進程的不斷深入，嵌入式系統獲得了越來越多的關注。嵌入式系統是一種以軟件和硬件相結合為特征的計算機系統。該種系統常用于工業大型機械化生產或者國防工業等領域，通過嵌入到某些專門設備中予以實現，故此得名嵌入式系統。在數十年的實際應用過程中，嵌入式系統屢經發展，不斷創新改進，目前已經取得了許多項先進技術成果，為今后的相關領域開發工作指出了重要方向。

1微處理器技術的選擇

微處理器技術是嵌入式系統的重要基本元素。伴隨著加工制作技術的升級，微處理器從最初的4位、8位器件開始，發展到后面的集成式單片8位微處理器、16位微處理器。時至今日，16位微處理器已經成為微處理器應用的中間類型，占據著微處理器市場的最大份額，而更高端的領域則由32位架構的器件所占據。最開始的32位器件采用的是CISC架構，而后隨著技術的發展，性能更加優異的RISC芯片則成為32位器件架構形式的主要選擇。嵌入式系統開發人員可以根據項目實際需要，綜合比較設備性能、服務、適用性以及成本等多個指標選擇最適合的微處理器。

2系統架構的選擇

架構是系統的基礎組成，不僅關系到系統功能的實現，對于系統后續發展、優化也有著舉足輕重的作用。微處理器的架構開始時僅僅是中央處理器和部分邏輯器件構成的簡單形式。經過多年的發展，微處理器架構變得復雜、繁瑣，但調試技術還是原來那些電路仿真、芯片級調試、ROM監控器以及指令集模擬等技術。隨著嵌入式系統應用范圍不斷擴大和技術要求的不斷提高，系統架構的重要性也在與日俱增，嵌入式系統開發人員必須要認真評估各類微處理器相關特性，選取合適的系統架構，這樣才能保證開發出來的系統的健康水平。

3設計組成

嵌入式系統的軟件開發工作包括硬件開發和軟件開發兩個部分。最開始的時候，軟、硬件的開發工作基本上都由一名技術人員負責。而且在系統開發項目的全部工作中，軟件開發所占據的比例較小，最大十分之一。隨著技術的不斷發展，嵌入式系統開發工作中軟件設計所占據的比例越來越大。原有工作模式因而發生丟了改變。專業人員專門負責嵌入式系統軟件開發的工作模式出現在上個實際80年代中期，同期軟件開發的工作量占據嵌入式系統開發工作業務量的一半以上。近些年來，嵌入式系統發展得日漸成熟。軟件、硬件方面都實現了巨大進步。系統開發業務量持續上漲。其中，軟件開發的業務增長更為顯著，已經達到嵌入式系統開發業務量的十分之七、八左右。巨大的工作量已經不是僅僅依靠一個開發人員就能完成的，必須依靠團隊的力量。特別是隨著系統開發工作的深入，一些新的技術措施、手段紛紛涌現，成為系統開發中不可或缺的重要環節。其中一個至關重要的就是用于軟件開發后進行測試的硬件平臺。由于軟件開發業務量的高速增加，用來進行軟件測試的硬件平臺需求也就變得更加迫切。目前常用的方法有本地代碼執行原型環境、指令集軟仿真（模擬），或者是使用標準的、低成本的、現成的評估板等。而主機-目標機連接技術因為成本較低，故而推廣速度很快，其中最為著名的就是JTAG接口。

4軟件內容

盡管軟件開發所耗費的時間越來越多，但市場對于軟件的開發周期的要求卻越來越短。為了適應市場需求，嵌入式系統軟件開發企業不得不在開發策略上下功夫。早期嵌入式系統軟件結構簡單、功能單一，使用企業自行開發的應用代碼即可實現。如今系統功能豐富，功能強大，結構復雜，軟件開發企業必須依賴外部的力量。目前，軟件開發企業往往根據項目需求，選擇對應的多任務的模型，然后使用標準的、商用的實時操作系統輔助開發。這種做法，優點是開發效率高，缺點是不可避免的遇到知識產權的問題。在全社會都越來越重視知識產權的大形勢下，嵌入式系統軟件開發，必須考慮到知識產權因素的影響，這種影響，不僅僅停留在當前所開發的軟件上，更對后續的相關軟件開發、應用拓展有著巨大的影響。

5編程語言

編程語言是進行軟件開發設計必不可少的工具。在微處理器剛剛出現，尚停留在4位、8位器件的階段，開發人員只能選擇匯編語言進行開發。當16位微處理器技術出現以后，軟件編程語言的選擇也變得豐富起來。使用較多的有Pascal、C語言、PL/M語言。而對于一些特別的系統，Forth語言更為適合。當32位微處理器應用日漸廣泛以后，又開發出了C和ADA。其中，ADA主要應用于軍事領域，在國防事業中大展身手。時至今日，C++已經逐步取代C語言成為嵌入式系統軟件開發語言的主流，目前大約四分之一到三分之一的嵌入式系統是使用C++設計的。而本來專為嵌入式系統軟件所開發出來的Java則在要求運行時重新配置的領域實現了更大的自身價值，統一建模語言（UML）也成為高級設計方法學的最流行選擇。

6軟件隊伍的規模和分布

上文提過，最初的嵌入式軟、硬件開發工作通常都由一名工程師予以兼任。經過多年的發展演化，軟件開發工作變得專業化、系統化、精細化，形成了專門負責軟件開發的技術業務人員。而以嵌入式系統軟件開發為職責的團隊則是今后發展的主要方向。IT行業軟件開發項目管理工作責任重大、任務艱巨。嵌入式系統軟件開發同樣如此。其區別僅在于嵌入式系統軟件開發使用過程語言，比如C語言和匯編語言進行編程。嵌入式系統軟件開發是一項技術含量和系統化要求很高的工作。開發團隊中的所有人都要對目標系統有著全面的清晰的了解，而在當前項目越來越大，工作人員越來越多的情況下，受各人業務能力水平等因素的影響，要保持所有人都同樣深入的認知水平顯然是不現實的。實際情況是團隊中部分高端人才對于某個領域認識非常深入，相關業務能力很強，這些人是開發團隊的主干，團隊管理者必須科學、協調、高效使用這些人力資源，確保他們的業務成果可以被其它人員正確使用。而面向對象編程技術則是這種應用策略在技術層面的現實體現。

7結束語

我國正處于產業結構調整的重要時期，大規模的自動化生產成為工業生產的主流。嵌入式系統軟件遠景廣闊，市場空間巨大。軟件開發企業要牢牢把握這個機會，深入、扎實地研究嵌入式系統軟件開發技術，吸收外部優勢資源為我所用，設計出功能強大、適應廣泛的優質軟件產品，在實現企業自身的健康高速發展的同時，為我國經濟建設提供有力支持與保障。

參考文獻:

[1]張倪.嵌入式軟件基礎[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2]王田苗.嵌入式系統設計與實例開發[M].北京：清華大學出版社，2010.

作者:盧燕 單位:江西電力職業技術學院