多层模型在嵌入式软件开发中的应用研究

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1、多层模型在嵌入式软件开发中的应用研究摘要：分层架构已经在软件开发中得到广泛应用，促进了软件开发的工程化管理，提高了软件的质量和效率。文将多层软件框架模型引入到嵌入式应用开发，按照系统功能进行分层隔离封装，降低功能模块间的耦合关系，设计出包含应用管理层、算法协议层、功能拓展层和硬件驱动层等四层架构模型，明确各层间的接口和调用关系，较好地解决了软件开发的复用性和可靠性问题。文章给出了应用案例。中国8/vie　　关键词：多层模型；嵌入式系统；软件开发；可靠性　　中图分类号：G424文献标志码：A：1006-8228（2017）04-17-04　　Abstract：Thelayeredarchitec

2、turehasbeenent，tofacilitatetheengineeringmanagementofsoftent，andimprovethequalityandefficiencyofthesoftultilayersofteodelisusedinthedevelopmentofembeddedapplicationsoftareseparatedandencapsulatedtoreducethecouplingbetodules.Thefour-layerarchitecturemodelisdesigned，anagementlayer，algorithmprotocollay

3、er，functionextensionlayerandhardethodbetsofreusabilityandreliabilityofembeddedapplicationsoftentaresolvedquitegood，ultilayermodel；embeddedsystem；softent；reliability　　0引言　　随着嵌入式应用的快速发展，嵌入式软件系统的规模和复杂度日益增长，对软件开发的质量和效率提出更高要求。从软件工程角度来看，嵌入式软件开发主要面临两类问题，一是如何尽可能地提高软件的可复用性，二是如何适应用户需求、硬件环境变化快速调整。分层架构已经在软件开发中得

4、到广泛应用，能够有效降低功能模块间的耦合关系，提高软件开发效率，如基于物理架构划分的C/S和B/S模式，基于逻辑架构划分的MVC、MVP、MVVM模式等。随着处理器性能的提升、对外接口的丰富，传统软件开发方法已经远远不能满足嵌入式应用软件的开发要求。本文研究探讨了多层模型在嵌入式软件开发中体系架构设计方法，并给出了应用案例。　　1多层软件开发模型　　在软件开发中，合理确定软件体系架构的重要性已经远远超过了特定算法和数据结构的选择。软件体系架构设计包含了从软件框架、功能设计、程序开发到应用软件部署的完整解决方案。通过分层技术，很多复杂的问题得以分割、简化，转化成具体的程序实现。分析嵌入式软件开发

5、特点，合理设计软件体系架构、划分功能层次，有助于提高软件开发质量。　　1.1软件开发中的分层技术　　分层技术就是通过对用户需求问题进行梳理，抽象出软件结构中不同功能领域，合理界定内部各层次之间的依赖关系，简化功能模块的开发实现，最终将系统问题转变为软件设计，支持软件系统需要完成的所有功能。在软件开发过程中，面向的应用场景越复杂，解决问题需要的层次划分就越多，层次间的依赖关系、接口关系设计难度就越大。分层方法有多种，但并没有具体的标准，在保证软件功能实现前提下，一是各层解决不同的问题，简化软件实现，能够为上层应用提供支撑；二是某一层的软件设计出现问题，只会影响到该层次的上下结构，不会影响软件系统

6、的整体；三是每层内部再进行纵向或横向上的功能划分，尽量实现软件功能的高内聚、低耦合。　　1.2嵌入式系统的分�咏峁�　　通常将嵌入式应用系统从技术结构上分为四个层次，包括硬件平台、BSP及设备驱动层、调度系统层和应用层，如图1所示。　　⑴硬件平台层。核心微处理器包括嵌入式微处理器（如ARM系列），以及基于DSP或CPLD/FPGA的开发，微处理器一般具有丰富的对外接口，如UART、I2C等。外围功能电路包括键盘、数码管、液晶屏、控制电路、高频电子、开关电源等。　　⑵设备驱动层。实现处理器片内硬件外设和片外硬件外设驱动的API，同时提供底层算法API，包括GPIO、定时器、ADC/DAC、SPI

7、、I2C、CAN等片内外设的驱动及API实现，片外外设（水平仪、温度传感器、UART）的驱动及API实现。设备驱动层相对比较独立，一般是基于操控底层硬件的低级语言建立硬件的抽象层，为上层应用提供接口。　　⑶调度系统层。采用嵌入式操作系统（如Linux、android等）或直接编写调度器。一般包括嵌入式操作系统和部分基础应用裁剪，或在现有调度器（如Protothread）基础上编写内存管理、电源管理