基于模型的嵌入式软件开发方法研究

文/曲美红

嵌入式系统是一种以计算机

技术为基础，以应用为中心，且

软硬件都可裁剪的专用的计算机

系统。嵌入式系统在最近的几十

年来发展速度很迅速，因而作为

嵌入式系统的的核心，嵌入式操

作系统的应用在信息家电、手持

设备等领域的应用也变得越来越

广泛。但是由于嵌入式软件的开

发设计起步晚可借鉴的经验不足，

所以到目前仍未形成一套完善、

通用且有效的设计方法和规范。

本文列举了一个基于单片机GPS

定位移动通讯端开发设计思路的

实例。通过这个实例，可以体会

出基于模型的嵌入式软件开发方

法的较传统开发方法的进步与发

展。

摘 要

说到嵌入式软件就不得不提嵌入式系统。

嵌入式系统是一种用来监视、控制或辅助机器

设备运行的系统。它一般是由外围硬件设备、

嵌入式操作系统、嵌入式微处理器及用户的应

用程序等四个基本部分构成，且具有配置专

一、结构紧凑、快速处理、稳定可靠的特点。

而嵌入式软件就是以嵌入式系统为平台设计的

软件。和计算机软件一样，它同样由程序及文

档组成，可细分为支撑软件、系统软件、应用

软件三类。嵌入式软件可以根据不同的需求定

向开发，有针对性的面向产业和市场。所以，

每种嵌入式软件都有自己独有的实用价值与应

用环境。嵌入式软件应有灵活的适用性。即嵌

入式软件可以在不更改或破坏原有系统的功能

和特性的前提下，可以非常灵活方便的在各种

嵌入式系统运用。

2 开发方法

2.1 传统嵌入式开发

传统的嵌入式软件的开发方法是按照逐

步细化、由上向下流程来实现的。这样的一种

自上而下的设计流程具有易于实现、方便快速

的特点。但是，随着科学技术的发展和人们对

软件的及其开发的效率的要求，利用传统的设

计开发方法来开发一些比较复杂的嵌入式系统

或开发一些设计研发周期较短的嵌入式系统

时，传统的设计方法就会暴露出许多的不足和

问题。第一，不同的开发研究人员对技术规范

文档会有不一样的理解; 第二，因为嵌入式软

件的运行和测试要在硬件平台上完成，所以前

期的资源投入会占整个投入的很大一部分；第

三，测试工作只能在原型样机完成之后进行，

这样就会不可避免的造成一定的潜在市场风

险。根据以往从业人员的经验和相关资料的描

述有超过一半以上的错误实在编制技术规范是

产生的，且这时只有很少一部分能被及时发现，

绝大部分的错误要等到测试时才能被发现。

2.2 基于模型的嵌入式开发方法

基于模型的设计过程，又被称为称为v 字

形设计流程。我们已经知道，文档不能够被执

行而且很容易产生理解错误和歧义，而可视化

的模型则可以避免这些麻烦的产生。所以，在

软件的开发设计过程中，分管不同设计任务的

工程师们可以在一个统一的环境中工作，在他

们之间产地信息的是模型而不是文档。另外，

工程师们可以由自己的任务要求来设计各个子

系统的模型，且可以在设计过程中随时更改可

视化的模型，使更改工作变得准确快速；还有

就是在开发完成后，代码生成工具会自动生成

主要的代码，经过整合后紧接着进行产品测试

工作。如此一来不仅彻底解决了传统设计方法

时手写代码带来的效率低易出错的问题，还省

去了手写代码这个繁重的工作，大大缩短了软

件开发周期，提高了效率，节省了大量的人力

物力资源。下面以设计实现基于单片机的GPS

定位移动通讯端机为例，通过对该系统的总体

结构设计的概括，来具体简单的体会一下基于

模型的嵌入式开发技术，。实例通过对嵌入式

软件设计的一种方法以及对嵌入式操作系统微

内核技术的研究，得出了一种适用于嵌入式软

件开发的嵌入式软件模型。要完成该工作需要

完成以下的几个方面的工作：要研究实现基于

单片机的GPS 定位移动通讯端机，需要对基

于单片机的嵌入式系统的开发中的一些关键技

术环节进行研究;；根据基于单片机的嵌入式

应用系统特性，开发设计基于单片机的操作系

统微内核EOS51 的构架体系，并且针对设计

和实现过程中的一些难点技术、核心技术进行

研究和讨论；下一步在设计实现定位控制软件

的基础上，引进一种适用于嵌入式软件开发设

计方法;，当然要完成这一步需要对嵌入式软

件开发技术进行了比较深入的学习研究；最后

还需要将集成测试代码嵌入到软件设计开发的

过程中，以指导和约束系统的开发设计过程，

提高系统的可靠性、易策性和可观察性。

3 结语

生活在当今这个科技分速发展的时代，

嵌入式软件正在变得无处不在，并势必将以星

星燎原之势发展。随着嵌入式系统的应用环境

越来越复杂和多样，目前我们所掌握的嵌入式

系统的开发设计能力还远远满足不了嵌入式系

统设计复杂性需求，嵌入式系统的发展正面临

新的挑战和机遇。而开发嵌入式系统的一个重

要制约因索就是软件的开发，因此掌握一个科

学有效的开发方法，对于嵌入式系统的发展有

重要的意义。而基于模型的嵌入式软件开发方

法对于嵌入式软件的发展会产生巨大的推动作

用。虽然基于模型的嵌入式软件开发方法手打

了人们的高度重视，但是随着嵌入式系统的飞

速发展，其不断出现产生立许多需要完善和改

进的的地方。例如嵌入式软件模型应该可以

根据软件的运行和配置来正确地建立模型, 也

就是运行时的代码与建模的对象系统要一致。

参考文献

[1] 徐芸呈，唐明浩. 基于uC/OS-II 的嵌入

式构件系统设计[J]. 单片机与嵌入式系

统应用,2008:12:9-12.

[2] 徐芸星, 唐明浩. 基于Java 的嵌入式远

程监控系统的设计[J]. 计算机技术与发

展,2008:10.141-143.

[3] 王蔚坛, 唐明浩, 徐芸星. 无线传感器网

络多路径路由协议的设计[J]. 计算机工

程与应用,2008:12.136-138.

作者简介

曲美红（1981-），女，山东省莱西市人，大

学本科学历。现为青岛黄海学院讲师。研究方

向为软件工程。

作者单位

青岛黄海学院 山东省青岛市 266427