浅谈嵌入式软件构件库的设计
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浅谈嵌入式软件构件库的设计

2021-02-23 12:15:19 投稿作者: 点击:

一、嵌入式软件的发展趋势

嵌入式软件与嵌入式系统是密不可分的。嵌入式系统是指集成于工业系统、机电仪器仪表设备、消费类电子产品等内部,完成一种或多种特定功能的计算机系统,一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。嵌入式软件是基于嵌入式系统设计的软件,由程序及其文档组成,是嵌入式系统的重要组成部分。我们常见的移动电话、掌上电脑、数码相机、机顶盒、MP3等都是用嵌入式软件技术对传统产品进行智能化改造的结果。

SOC技术是微电子技术发展的一个新的里程碑,并已成为当今超大规模IC的发展趋势。SOC技术的出现,改变了传统嵌入式系统的设计观念,基于IP构件库的设计技术将成为嵌入式系统设计的主流。嵌入式系统支撑开发环境将更加集成化、自动化、人性化,不但具有微型化、高实时性等基本特征,还将向高可信性、自适应性、构件组件化方向发展。

二、嵌入式软件构件库的设计

构件库是对软件构件统一进行分类描述、存储管理、检索浏览的场所,是管理软件构件及促进构件复用的核心机制。根据嵌入式技术的发展方向及沈阳装备制造业产品在智能化方面的需求,针对一个或多个特定的应用领域,建立嵌入式软件构件库,开发具有自主知识产权的嵌入式系统平台、嵌入式实时数据库、嵌入式操作系统等,可以大大提高企业开发相应嵌入式应用系统的可靠性和开发效率,从而推进装备制造业等行业应用嵌入式技术开发智能化产品的进程。

1.设计原则

①实用性

借鉴国内、国际先进的构件库建设经验,综合沈阳地区嵌入式应用系统的特点,针对不同领域、不同功能抽取真正具备使用价值并能马上获得实效的控制系统构件,系统组装要易于操作、易于使用。

②规范性

采用的信息格式、接口标准符合国家标准,确保嵌入式软件构件库系统能与其他构件库系统进行快速的信息交换及协同服务。

③开放性

构件支持跨平台的体系结构,可以运行于各种操作系统平台上,如Linux、Windows CE、μc/os-Ⅱ等,具备可扩展性和兼容性。

2.构件规范

描述了构件应该具有的特性,包括构件的功能、版本、接口等内容,是构件库进行构件管理、检索、组装等服务的基础。

4.构件库设计

结合地区装备制造业的具体特点,嵌入式软件构件库分为实时控制系统库(RCSLIB)和行业应用库。

•实时控制系统库(RCSLIB)

RCSLIB是用来实现复杂的分级和分布式控制系统的软件库。RCSLIB提供了控制系统的通用模型,完成了通用控制程序设计的机制和结构,规定了模型节点间信息传递机制,并且提供了图形设计工具,方便控制系统的设计,易于扩展。RCSLIB使开发和实现一个由一些相互独立的计算节点构成的,具有分级式结构的,并且分布式节点可能运行在不同平台下的控制器变得十分简单。在RCSLIB通讯工具帮助下,不同的计算节点在独立运行的同时仍然能够相互连接,它 们能够共享信息,可运行在不同的软硬件平台。

•行业应用库(以机床行业应用库为例)

机床行业应用库主要是利用RCSLIB实时控制系统库,开发具有开放源代码的数控系统,为那些有意于开发智能化数控产品的企业提供借鉴和开发设计的基础,并结合自身应用领域的特点,设计开发功能各异的数控产品,带动地方装备制造产业的发展。重点分为:

运动控制类:主要包括机床系统中主要的控制对象的控制。如主轴的运动控制类,运动轴控制类,辅助轴控制类等。

I/O 控制函数:主要包括机床控制系统的输入输出开关量的控制,如主轴正反转,主轴润滑,冷却,换刀等。

NML 消息变量及函数:主要包括各个控制对象间传递数据的消息。

仿真控制变量及函数:主要是指离线状态下,应用程序完成仿真调试的函数集。

解析类及辅助函数:解析类是指用于完成用户控制命令,如G代码的解析,从而转化为系统内部格式的类。

机床嵌入式控制器包括图形用户界面,命令解析,运动控制,辅助控制和硬件驱动部分。

三、结束语

软件复用对于提高开发效率和软件质量有着巨大的发展潜力,软件复用可以通过恰当的使用构件库得以实现。在构件库的支持下,软件工程师不但可以“取众家之长”,而且还避免了软件重复开发。嵌入式软件构件库提供了实时控制系统的通用设计模型,便于构件使用者根据不同的控制要求开发相应的嵌入式产品,对解决装备制造业产品共性、关键性问题起到了重要作用。

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