嵌入式实时软件在计算机软件设计中的应用

来源:用户上传      作者:曹家禄

　　【摘要】    伴随着社会的持续性发展，计算机逐渐成为人们生活的必需品。正是因为计算机的重要性不断提高，所涉及到的功能、作用也在不断的拓展，其中软件的应用显得格外重要。软件的设计质量不仅会直接决定计算机的性能，同时还会直接决定应用广度、价值。对此，为了有效推动计算机技术，本文简要分析嵌入式实时软件在计算机软件设计中的应用，希望可以借助本次研究为相关工作者提供理论性帮助。
　　【关键词】    计算机    软件设计    嵌入式    实时软件    设计应用
　　引言
　　随着时代的不断发展，计算机的软件设计方案也在不断的改变。相对于以往的设计方式而言，嵌入式的实时软件设计在具体应用中的价值、必要性均在不断提高，嵌入式的实时软件在具体应用方面可以实现对系统的整体性能优化，并最大程度的降低缺陷等问题，从而提高整个系统的应用效果。在今后，嵌入式的实时软件的应用前景是非常可观的。对此，探讨嵌入式的实时软件在计算机软件设计中的应用具备显著的实际应用价值。
　　一、軟件设计的特征与原理
　　针对嵌入式的实时软件而言，其主要的技术范围涉及到计算机当中的预测指令执行、缓存的机制执行、任务动态与数据的分配性应用等，整个软件的应用可以显著提升软件系统本身的设计合理性、科学性以及数据处理的效率与稳定性[1]。在软件的应用范围角度来看，涉及到了硬件设计与软件设计两个吃呢面，其可以通过计算机安装好的应用程序实现对软件的实时控制，同时也可以通过计算机实际的操作方式实现对控制程序的编写与调整，这样的方式便可以促使整个系统中软件、硬件的应用更加高效。整体来看，嵌入式的实时软件在设计期间的关键在于嵌入式的微处理器，这一处理器主要是在短时间内实现多任务、多流程的控制，同时可以实现多任务的合理操作。在结构模式方面，嵌入式的实时软件的使用可以更好的满足模块化的设计需求，这也是软件系统合理修复以及实时监测的关键[2]。
　　在应用原理方面，嵌入式的实时软件的应用一方面是借助了计算机技术实现信息的高效率处理，并达到非常强的实时功能融合，形成一个CORBA模型[3]。另一方面，借助计算机软件中涉及到了嵌入式软件，阿斌额可以快速的应用远程系统实现信号、数据的调用，这样的设计方式可以更好的满足设计需求，在应用CORBA模型期间，嵌入式的实时软件可以实现对软件处理的支撑，不仅可以实现对系统的优化，同时还可以更好的提升系统本身的独立、实时、安全、稳定以及可操作性等特性。
　　二、嵌入式实时软件的开发流程以及设计重点
　　2.1开发流程
　　在嵌入式实时软件设计开发方面，流程中第一步为明确软件的使用需求，同时做好软件开发流程的简化，设计人员在根据计算机软件爱你设计需求的同时，获得软件的设计环节并做好实时软件的设计要求明确处理。之后根据系统软件的具体分析与设计需求，编写相应的程序代码，最后完成软件性能测试以及性能优化等环节。整体来看，可以借助计算机软件的设计获得嵌入式实时软件，只需要在简单的流程基础上进行设计，并保障软件系统本身的多项指标与性能，从而满足计算机实时软件的应用价值。
　　2.2设计要点
　　在嵌入式实时软件设计期间，重点在于设计人员在流程设计的环节必须做好谨慎小心，尽可能预防因为设计人员的本身思维错误或信息遗漏导致设计的缺陷。例如，在设计软件结构的期间，设计人员必须准确的区分计算机的硬件与软件构成，规避混淆现象的发生，尽可能减少软件系统过多依赖于硬件系统，从而保障软件本身的实时、独立以及可靠性。另外，还需要明确嵌入式实时软件在设计期间需要做好相关的软件数据格式化处理以及初始化的处理，这样的设计方式可以更好的按照计算机嵌入式实时软件的设计需求，做好软件资源以及硬件需求之间的调配，保障资源的应用合理性以及性能的最优化。
　　三、嵌入式实时软件的实际应用
　　下面提出一种关于嵌入式实时软件开发案例，这一案例是一种基于硬件和软件嵌入式系统的开发。在微机继电保护器设计期间，可以将嵌入式实时软件设计到其中，可以显著提升整个软件性能与质量。在设计期间，可以将数字信号处理器、IO与C++语言、ARM等技术相结合实现设计与开发。
　　3.1流程和结构
　　嵌入式实时软件的开发软件，首先需要明确具体的需求，明确软件的功能需求同时做好沟通管理。针对软件的设计阶段以及代码生成、测试固化等不同阶段，均需要坚持应用嵌入式的设计思路，保障系统本身的控制实效性。在设计期间，可以根据嵌入式实时软件对其中部分功能以模块化的方式进行处理，并在划分为子模块之后，通过模块实现对其他程序的开发与研究，之后以软件、硬件的相互交融，实现结构的明确。另外，在软件设计期间，需要做好分工的明确化处理，并做好任务唯一的地址，突出优先级的调度管理模式，提升实时性。
　　3.2硬件、软件的设计
　　硬件方面，设计的嵌入式实时软件期间，采用了AT91RM9200微处理器，选择这一处理器的主要原因在于其具备比较多的外设接口，可以借助处理器本身的控制器功能实现同步性的控制，并且系统本身在遇到突发事件的情况下也可以实现一定的自我补救或风险自控功能，可以有效的提升软件的响应时间。在软件方面，主要是针对模块的组件进行开发，维持软件内部的任务执行效率以及灵敏性，并根据嵌入式的控制流程，做好组件的开发处理，组件应当是借助接口向外界提供信息或服务的黑盒，其中的不同组件可以被其他的更高层次组件应用，组件本身应当具备比较强的独立性以及重用性，从而确保整个系统的独立与实时特性。另外，在软件开发期间，可以采用C++语言实现对嵌入式实时软件的编程处理。
　　3.3划分任务设计
　　针对嵌入式实时软件而言，在执行一切功能设计的同时均应当以软件作为基础，将应用软件的组成作为整个系统的最高层次目标。在设计期间，内核的设计属于主要的任务，其中涉及到了任务的相斥和同步、信号的通道、任务的管理与控制、资源的管理与控制等，整体来看嵌入式实时软件的核心在于基础性的平台。以平台作为基础发展嵌入式实时软件，可以将整个计算机系统的任务进行合理的划分，促使其相互独立，从而促使软件设计效果得到优化，并实现系统协调控制功能的改善。在任务划分期间，设计人员可以将重点归纳到程序中数据的转换机制方面，明确数据的执行次序以及转换并行基础上，更好的落实数据和任务之间的转化关系，促使软件的运行更加稳定与流畅。 　　3.4储存影像映像的布局与组织
　　在嵌入式实时软件的任务划分设计完成之后，处理任务之间的关系便显得非常重要，尤其是做好数据逻辑关系以及数据转换方案的设计，这也会直接决定整个系统的运行效果以及组织合理性，决定嵌入式实时软件系统的设计质量。在设计期间，嵌入式实时软件当中的相关数据可以应用Flash或者是ROM进行区分，这样的方式可以更好的保障系统的数据安全性、协调性，并且在系统布局方面也可以达到有效的优化改善，促使储存器的应用以及存储映像的布局更加合理，同时实现系统功能的改善。
　　3.5任务的调动以及实时性的设计
　　针对嵌入式实时软件的实时性需求而言，其主要是涉及到了硬件的实時性以及软件的实时性两个层面。硬件的实时性设计主要是根据计算机在有效时间内的运行质量，并考虑其是否可以达到系统设计的目标。软件的实时性则是在有限的时间内实现系统任务的调用应用，在这一过程中必然会存在一定的时间延迟。对此，根据计算机软件的系统调度需求而言，其主要是根据优先级的方式进行资源的调用，例如在优先级下系统设计任务需求比较多的状况下，嵌入式实时软件的内核便会按照实际的需求做好紧急任务的程度调用，并实现自动化的优先级级数添加或删除，这样的方式可以更好促使不同的优先级等级将任务进行合理的拆分，促使不同优先级段内的运行更加顺畅与稳定，从而降低系统的关键任务响应时间过长的风险。
　　3.6任务和时钟的通信设计
　　在嵌入式实时软件设计期间，为了更好的保障实时性，必须做好时钟通信的相关设计，这也是非常重要的一个环节。在设计期间，可以促使整个系统提供一个独立性的时钟，并借助时钟作为任务执行的定期性的控制依据。同时按照嵌入式实时软件的应用需求，做好信号量、队列以及信号等控制机制的优化处理，尽可能保障软件资源以及任务系统之间的同步性传输以及通信的实时性。
　　3.7初始化设计
　　在嵌入式实时软件设计期间，必须在软件初始化操作方面提供一定的操作空间，这也是必须做好的一个环节。例如，针对嵌入式实时软件的操作系统而言，基层的硬件和嵌入式的微处理器之间必须以初始化的代码方式进行编写，这样的编写可以促使整个系统的初始化操作更可行。在嵌入式实时软件设计同时还需要做好BIOS的相关设计，这样的设计方式可以促使整个系列固定指令更好的获得初始化控制。例如，针对RAR的变量提供初始化设计以及系统入口点的设计等，可以借助嵌入式实时软件的系统调度方式，促使程序计数器的设置更加合理，从而保障整个系统的调度效益。
　　四、结语
　　综上所述，整体来看，我国计算机技术正处于快速发展阶段，并且嵌入式的实时软件在计算机技术领域有着不可替代、不可或缺的作用价值。目前来看设计人员必须准确掌握相应的设计规律与方案，将软件作为基础实现对计算机系统的持续性发展优化，进一步的提升行业整体水平，提升系统运行的经济效益与社会效益。虽然已经步入了二十一世纪，但是从目前来看嵌入式实时软件的设计仍然具备比较突出的价值，在未来需要不断的创新和改进，一方面必须明确嵌入式的硬件、软件属于无法剥离但是需要独立的整体，嵌入式实时软件中系统属于基础性的保障，所以也应当尽可能的优化;另一方面还需要做好软件开发人才与相关技术的培训教育，促使未来软件开发环境更加优质，推动行业长远发展。
　　参  考  文  献
　　[1]李刚，王平.一种基于某嵌入式软件系统测试的方法[J].兵工自动化，2017，24（15）：66-67.
　　[2]吴海东，陈哲，保亚运，etal.IOTEST在某型模拟对抗终端嵌入式软件测试中的应用[J].计算机测量与控制，2017，31（09）：111-114.
　　[3]李岩，屈媛，陈仪香.软硬件协同设计中的软硬件划分方法综述[J].单片机与嵌入式系统应用，2017，16（8）：55-56.
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