试论嵌入式软件开发的原则及模式

陈元博 邵 健

(曲阜师范大学 计算机科学学院，山东 日照 276826)

嵌入式软件是指嵌入在硬件中的操作系统和开发工具。软件嵌入式拥有悠久的历史，从一开始主要集中在军事领域、航空领域以及工业过程控制等领域。为适应社会的发展，经过数年的发展，从上世纪90年代中后期开始，随着互联网和通讯信息等事物的兴起使嵌入式系统逐渐进入了人们的生活当中。对于嵌入式系统来说，计算机系统是其中心，。嵌入式系统具有实时性、专用性以及有限性等特点。与常规的系统软件相比，嵌入式软件的设计既有共同的特点，又存在特殊性。随着人们知识水平的提高以及生活的需要，嵌入式软件的使用程度越来越广泛，因此，对嵌入式软件开发的要求越来越高。为促进嵌入式软件开发的不断发展，我们应该加深对嵌入式软件开发原则及模式的研究。

一 嵌入式软件开发的方法

研究嵌入式软件开发的原则与模式，应从根本出发，既了解嵌入式软件开发的方法。嵌入式软件开发的方法包括结构化设计方法、面向对象的设计方法、基于构件的设计方法等。

1.结构化设计方法

作为各种设计方法中使用最广泛的设计方法，结构化设计方法有着独特的自身优势。分为两种不同的设计方法。一是单任务的结构化设计方法，它的核心是根据结构化的设计原则，将各个时间的处理模式惊醒较好的处理，然后循环调用。二是多任务的结构化设计方法，它是先将模块进行划分，然后将模块进行综合。但是，多任务的结构化设计方法要求过高，因此，无法在嵌入式软件中使用。

2.面向对象的设计方法

面向对象设计方法符合人们的思考方式，与多任务设计方法不同，它将数据与数据上的操作密封于实体中，想要访问对象，只能通过消息的方式，这相对增加了安全系数。另外，面向对象的设计方法可以捕捉大规模应用的设计模式，将软件体系结构的重用性大大提高。有利于将软件的扩展性、维护性和重用性提升到新的高度。

3.基于构件的设计方法

基于构件的设计方法强调软件体系结构的重要性。其具有的独特性更加强调构件实现目的的手段，其重用性更加侧重于构件对软件的重要性。

二 嵌入式软件开发的原则和模式

在了解嵌入式软件开发的方法后，有利于指导我们进行嵌入式软件开发原则及模式的研究。

1.对系统进行全面分析，做好接口定义。

对于嵌入式软件开发来说，全面分析系统有利于推进开发的进行。

(1)做好前期分析，形成指导提纲

对设计的每一个环节做到认真仔细是系统分析的要求，不仅要做到用心考虑细节，而且要系统考虑整体。这就要求我们，在做系统分析这项工作之前，一定要把前期分析做好，形成切实可行的提纲，这样做有利于开发者提高效率。分析工作对整个设计工作意义重大，这就要求我们，不能局限于大脑中的思考，要形成书面记载，否则，很难全面分析，很难分析的透彻。较好的实现方案，能帮助设计者整理思路，在工作中少走弯路。并且，我们还可以利用不断改进设计方法来提高程序的效率。

(2)接口以及定义

对一个外部调用函数的较为完整的定义就是接口的含义。在一个模块设计中，通常会有很多功能相对简单，但却对实现重要模块有辅助作用的局部函数。外部调用所设计的那些函数，对于它们的参数类型、参数范围及限制必须清楚，这就是讨论的接口。

我们必须分清外部调用的函数和内部使用的函数。一般情况下，有一个定义多个源文件的头文件。最好将那些外部调用接口以集中放置在头文件中。此外，我们也应该集中放置局部调用函数的声明，以便方便文件的阅读。还有一点，加上简单的注释可以保护头文件的简介。

2.优化函数算法

对于嵌入式软件来说，算法是非常重要的。为提高软件性能，改进软件，我们应优化函数算法。

优化函数算法主要有以下几种方式：(1)简单化，把完整的短句用缩略词代替。(2)一致性，包括函数名的大小写、分隔符的使用以及其风格的一致性。(3)良好的习惯，头文件是非常复杂的，有很多需要定义的的常量、数据结构和外部函数，这就要求必须保证良好的习惯。

算法的优化对于函数的实现相当重要。事实上，软件策略同样是算法的一种。因此，程序设计中的算法是包括了计算方法设计的算法以及音视频使用的算法，是一种广义的概念。算法也体现在循环、数据结构设计等多个方面。

程序算法的优化，目的主要有两个：一个是时间上的优化——优化运行时间另一个是空间上的优化——优化代码的存储空间。优化后占用的内存空间减小，运行也得以提高。如果能够将两者兼顾，那样最好，但往往不如所愿，因此，要具体情况具体分析。

3.简化代码，增加注释

作为程序设计后期进行的工作，一是，对局部代码进行优化，如改变循环体结构、合并类似分支等，二是，删除局部无用变量，修改代码，补充注释，增强代码的可读性。

4.测试改进

程序设计后期，必不可少的工作就是调试和该进设计好的程序。它是一个重要的工作过程，它可以发现程序漏洞、完善程序功能。在这个过程中，要做到系统软件的设计需要与其他模块互动。其次，是对做好的分析文档进行完善，这回对整个嵌入式软件的开发起到很大的帮助。

三 结束语

嵌入式软件凭借其自身鲜明的特点被广泛运用在各个领域，它的开发具有中烟价值，开发过程不断进步。本文从不同角度提出了一些原则和模式，希望可以在今后的设计工作中起到一定的作用，促进相关开发工作的进行。

［1]电子科技大学计算机学院.CRTOS x86/pm嵌入式实时操作系统原理与应用设计［Z].增补版.成都：电子科技大学，2011.

［2]赵秋云，魏乐，刘文清.嵌入式软件的构件化开发研究［J].科技资讯.2011