構件化開發技術在嵌入式實時軟件中的分析

【文章摘要】
嵌入式實時軟件具有實時性、多樣性的特點，使之廣泛應用于各個領域。然而隨著人們對軟件智能化需求的提高，軟件開發的難度和成本逐漸加大， 構件化本文在詳細分析構件化軟件開發技術的基礎上，結合嵌入式實時軟件的開發特點、開發環境等方面對嵌入式實時軟件的框架結構進行了系統的分析研究。
【關鍵詞】
構件化；開發技術；嵌入式實時軟件
0 引言
隨著計算機信息技術和物聯網技術的發展，嵌入式技術取得了突破性的進展，嵌入式實時軟件的應用也從原來的專業模式向普適模式發展，這就對嵌入式系統的軟件質量和通用性提出了更高的要求。在此背景下，傳統的封閉式開發技術已經無法滿足嵌入式實時軟件的開發需求。構件化的軟件開發技術以其規范化、可復用的突出優勢成為軟件工程領域新的研究熱點，因而利用構件化軟件開發技術對嵌入式實時軟件進行研究，具有重要的現實意義。
本文在分析構件化開發技術的內容和流程的基礎上，探討了構件化軟件開發技術在嵌入式實時軟件中的應用，并對其應用優勢進行了分析探討。
1 構件化的軟件開發方法
1.1 構件化軟件開發的內容
構件化開發指的是軟件體系結構可以重組、軟件模塊可以復用的系統開發技術。構件化開發方法的基本思想是將軟件的應用需求領域化、軟件的體系結構框架化、軟件的元素模塊構件化、軟件的應用原型實例化。構件化軟件開發是一種將產品的標準化生產理念應用于軟件開發的設計思想，其主要目的是降低軟件開發和維護的成本，提高軟件質量，解決日益突出的“軟件危機”問題。構件化的軟件過程主要包括領域工程和應用工程兩個子過程，前者指的是構件的開發過程，后者指的是使用構件進行應用軟件的開發過過程。這兩個過程彼此獨立，以構件庫為媒介相互關聯。
1.2 構件化軟件開發的流程
構件化軟件開發的基礎是構件模型， 分為實現模型和分析設計模型兩種，堅持構件接口與實現相分離的原則，采用黑盒復用方式和結構描述語言來對各個構件的接口進行描述和設定。目前，構件自動化成為軟件系統發展的趨勢和方向，這為嵌入式實時軟件的開發提供了有益的探索。開發構件首先需要采用面向特征域的分析方法、組織領域分析模型方法和領域分析和設計過程來建立領域模型。隨后將領域分析模型作用于應用工程中進行過程分析，然后利用已有的構件來設計和開發應用軟件，此過程包括構件的選擇、修改、組裝和評估等工作，構件庫中存在的構件可以進行復用，不存在的構件可以進行修改，以此來完成應用軟件的設計和開發。具體的構件化軟件開發流程如圖1 所示。
2 構件化開發技術在嵌入式實時軟件的應用
一個復雜的嵌入式實時軟件系統通常包含多個子系統，在嵌入式實時軟件的開發過程中，利用軟件模塊的復用與組合實現軟件設計的行為復雜性問題，成為一種有效的手段和途徑。
2.1 構件化的嵌入式實時軟件的開發環境
嵌入式實時系統最突出的特點就是實時性。理論上來說，構件應當是與程序設計語言、開發平臺等無關的，可移植性的互操作和動態置換是保證構件實時性和系統開放性的關鍵技術。然而，現有的構件模式還不能完全實現平臺的無依賴型，都構件化軟件開發環境的研究有利于提升軟件的可移植性。嵌入式實時軟件的集成開發環境主要通過工具總線來控制和協調，并采用“即插即用”的方式使整個開發環境處于開放狀態。另一方面，采用統一定制開發環境與運行環境的方式，增強構件的適用性和復用性，滿足交叉開發的需求，規避構件資源有限性的缺陷。通過以上創設的軟件開發環境可以將開發和運行的開放性和定制性統一起來，形成構件的運行環境，統一歸入嵌入式實時軟件系統的管理，進而保證了軟件的同步性和可擴展性，同時降低了軟件開發成本和風險。目前，OpenPlatform 是比較成熟的構件化嵌入式軟件平臺，該平臺性能穩定可靠，可明顯提高開發效率。
2.2 構件化嵌入式實時軟件的框架構成
軟件的框架構成就是利用構件的基本單元以及單元的交互機制共同構成的實現模型。一般來說，嵌入式實時軟件系統應當借助這一模型來運行，這是構件化嵌入式實時軟件框架的主要內容。具體來說，在設計過程中，框架內的實時軟件的都會把所設計的程序映射成相應的子程序或者是全局變量，然后采用結構化的軟件設計方法和編程模型來完成實現模型的構建。不難發現，能夠快速保存設計結果、靈活更替現有構件的軟件框架結構才是嵌入式實時系統所需要的軟件框架。其中最關鍵的問題是構件之間的對接問題， 接口功能的好壞以及與程序和平臺的可分理性使構件化嵌入式系統獲得了必要的優先響應級別，進而使系統具備了實時性的特點。因而在多樣性、專用性以及變化性更強的嵌入式實時軟件領域，使用構件化嵌入式實時軟件框架能夠使軟件為了適應變化而改動的地方更加集中，需要做出改動的地方也更加明確。
3 結語
構件化軟件開發技術解決了結構化設計和軟件復用的難題，在一定程度上降低了軟件開發的難度和成本。本文在詳細分析構件化軟件設計思想的基礎上，分析探討了構件化開發思想在嵌入式實時軟件設計中的應用。
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