从软件工程的角度来说,嵌入式应用软件也有一定的生命周期,如要进行需求剖析、系统设计、代码编撰、调试和维护等工作,软件工程的许多理论对它也是适用的。但和其他通用软件相比,它的开发有许多奇特之处:·在需求剖析时,必须考虑硬件性能的影响,具体功能必须考虑由何种硬件实现。·在系统设计阶段,重点考虑的是任务的界定及其插口,而不是模块的界定。模块界定则放到了任务的设计阶段。·在调试时采用交叉调试方法。·软件调试完毕固化到嵌入式系统中后,它的后期维护工作较少。下边主要介绍剖析和设计阶段的步骤与原则:1、需求剖析对需求加以剖析形成需求说明linux命令行,需求说明过程给出系统功能需求,它包括:·系统所有实现的功能·系统的输入、输出·系统的外部插口需求(如用户界面)·它的性能以及比如文件/数据库安全等其他要求在实时系统中,常用状态演变图来描述系统。在设计状态图时,应对系统运行过程进行详尽考虑,尽量在状态图中列举所有系统状态,包括许多用户无需晓得的内部状态,对许多异常也应有相应处理。据悉,应清楚地说明人机插口,即操作员与系统间地互相作用。对于比较复杂地系统,产生一本操作指南是必要的,为用户提供使用该系统的操作步骤。为使系统说明更清楚,可以将状态演变图与操作指南脚本结合上去。
在对需求进行剖析,了解系统所要实现的功能的基础上,系统开发选用何种硬件、软件平台就可以确定了。对于硬件平台,要考虑的是微处理器的处理速率、内存空间的大小、外部扩充设备是否满足功能要求等。如微处理器对外部风波的响应速率是否满足系统的实时性要求,它的稳定性如何,显存空间是否满足操作系统及应用软件的运行要求,对于要求网路功能的系统,是否扩充有以太网插口等。对于软件平台而言,操作系统是否支持实时性及支持的程度、对多任务的管理能力是否支持上面选中的微处理器、网络功能是否满足系统要求以及开发环境是否健全等都是必须考虑的。其实中标linux,不管选用何种软硬件平台,成本诱因都是要考虑的,嵌入式Linux正是在这方面具有突出的优势。2、任务和模块界定在进行需求剖析和明晰系统功能后,就可以对系统进行任务界定。任务是代码运行的一个映象,是无限循环的一段代码。从系统的角度来看,任务是嵌入式系统中竞争系统资源的最小运行单元,任务可以使用或等待CPU、I/O设备和显存空间等系统资源。在设计一个较为复杂的多任务应用系统时,进行合理的任务界定对系统的运行效率、实时性和吞吐量影响都极大。任务分解过细会不断地在各任务之间切换,而任务之间的通讯量也会很大,这样将会大大地降低系统的开支,影响系统的效率。
而任务分解过粗、不够彻底又会导致本来可以并行的操作只能按次序串行执行,进而影响系统的吞吐量。为了达到系统效率和吞吐量之间的平衡折中,在界定任务时应在数据流图的基础上,遵照下述步骤和原则:·进行数据流剖析在系统需求剖析的基础上,以数据流图作为剖析工具。首先,从系统的功能需求开始剖析系统中的数据流,剖析数据在各状态转换之间的作用。之后,扩充数据流图,并分解到足够的深度,辨识出主要的子系统和每位子系统的主要成份。·划分任务辨识出系统的所有功能和它们之间的数据流后,下一步是要判定什么操作是并行,什么是串行,以划分任务。在将一个软件系统分解为并行任务时,主要考虑的是系统外功能的异步性。这须要剖析数据流图中的各功能变换,确定什么变换可以并行,而什么在本质上又是次序的。通常并行的功能变换应属于不同的任务,而串行的可以属于同一任务。任务的界定包括确定什么变换属于那个任务,及确定各任务的优先级。它们的界定原则如下:1)I/O依赖性假如功能变换依赖I/O,这么它的运行速率往往受限于它的互操作的I/O设备的速率。在这些条件下,功能变换应单独成为一个任务。2)功能的时间关键性具有时间关键性的功能需求以高优先级运行,因而不能把它加到其他任务中运行,应成为一个独立的高优先级任务。
3)估算需求须要进行大量估算但又不具有时间急迫性的功能或功能集合,可以作为较低优先级的任务运行,以消耗CPU的剩余时间。4)功能内聚完成功能紧密相关的变换可以组成一个任务,由于这种功能间的数据通讯较多,把它们作为一个个独立的任务反倒会降低系统花销。反之,把每位变换作为同一任务中的一个独立模块,除了保证了模块级的功能内聚,并且保证了任务的功能内聚。5)周期执行一个须要周期执行的变换可以作为一个独立的任务,按一定的时间间隔被激活。·定义任务插口在界定好任务以后,要确定任务间的插口。在数据流图中,插口是以数据流或数据储存的方式存在,在这儿要把它们具体化出来,确定采用何种格式的插口。一般由两种任务插口模块来处理插口问题,即任务间通讯模块和任务同步互斥模块,这种模块对调用它的任务来说通常是操作系统级的任务调用。任务通讯模块处理任务间的所有通讯情况。通常它会定义一个数据结构,并定义对该数据结构的访问过程,如对消息队列、管道等结构的访问。任务通讯模块总是运行在调用它的任务中,因此,它有可能在两个任务中并发执行,所有在访问过程中必须提供必要的同步和互斥条件来确保数据的一致性和正确性。任务同步互斥模块是当任务之间不须要传送真正的信息时使用的,它用风波来实现同步目的。
目标任务等待一个或几个风波的发生,源任务发送风波讯号激活目标任务。上述的界定原则仅能作为一个初步参考,真正的设计还须要详尽剖析,能够使系统达到预定的效率和吞吐率软件开发流程出自嵌入式Linux研制跳转到:导航,搜索软件开发流程分为:需求确认——概要设计——详细设计——编码——单元测试——集成测试——系统测试——维护需求确认:需求尺寸说明书概要设计:系统用例图,用例场景详尽设计:系统设计报告,数据库设计报告测试:测试用例报告详尽设计详尽设计的主要任务是设计每位模块的实现算法、所需的局部数据结构。详尽设计的目标有两个:实现模块功能的算法要逻辑上正确和算法描述要简明易懂。传统软件开发方式的详尽设计主要是用结构化程序设计法。详尽设计的表示工具有图形工具和语言工具。图形工具有程序流程图、PAD(ProblemAnalysisDiagram)图、NS(由Nassi和Shneidermen开发,简称NS)图。语言工具有伪码和PDL(ProgramDesignLanguage)等。主要任务1.为每位模块确定采用的算法,选择某种适当的工具抒发算法的过程,写出模块的详尽过程性描述;2.确定每一模块使用的数据结构;3.确定模块插口的细节,包括对系统外部的插口和用户界面,对系统内部其它模块的插口,以及模块输入数据、输出数据及局部数据的全部细节。
在详尽设计结束时,应当把上述结果写入详尽设计说明书linux软件开发流程,但是通过复审产生即将文档。交付给下一阶段(编码阶段)的工作根据。4.要为每一个模块设计出一组测试用例,便于在编码阶段对模块代码(即程序)进行预定的测试,模块的测试用例是软件测试计划的重要组成部份linux软件开发流程,一般应包括输入数据,期望输出等内容。详尽设计的工具1.图形工具借助图形工具可以把过程的细节用图形描述下来。2.表格工具可以用一张表来描述过程的细节,在这张表中列举了各类可能的操作和相应的条件。3.语言工具用某种中级语言(称之为伪码)来描述过程的细节嵌入式开发学习步骤1、Linux基础安装Linux操作系统Linux文件系统Linux常用命令Linux启动过程解读熟悉Linux服务才能独立安装Linux操作系统就能熟练使用Linux系统的基本命令认识Linux系统的常用服务安装Linux操作系统Linux基本命令实践设置Linux环境变量订制Linux的服务Shell编程基础使用vi编辑文件使用Emacs编辑文件使用其他编辑器2、Shell编程基础Shell简介认识后台程序Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境熟悉Linux下的各类Shell熟练进行shell编程熟悉vi基本操作熟悉Emacs的基本操作比较不同shell的区别编撰一个测试服务器是否连通的shell脚本程序编撰一个查看进程是否存在的shell脚本程序编撰一个带有循环句子的shell脚本程序3、Linux下的C编程基础linuxC语言环境概述Gcc使用方式Gdb调试技术AutoconfAutomakeMakefile代码优化熟悉Linux系统下的开发环境熟悉Gcc编译器熟悉Makefile规则编撰Hello,World程序使用make命令编译程序编撰带有一个循环的程序调试一个有问题的程序4、嵌入式系统开发基础嵌入式系统概述交叉编译配置TFTP服务配置NFS服务下载Bootloader和内核嵌入式Linux应用软件开发流程熟悉嵌入式系统概念以及开发流程构建嵌入式系统开发环境制做cross_gcc工具链编译并下载U-boot编译并下载Linux内核编译并下载Linux应用程序4、嵌入式系统移植Linux内核代码平台相关代码剖析ARM平台介绍平台移植的关键技术移植Linux内核到ARM平台了解移植的概念能否移植Linux内核移植Linux2.6内核到ARM9开发板5、嵌入式Linux下并口通讯串行I/O的基本概念嵌入式Linux应用软件开发流程Linux系统的文件和设备与文件相关的系统调用配置超级终端和MiniCOM才能熟悉进行并口通讯熟悉文件I/O编撰并口通讯程序编撰多并口通讯程序6、嵌入式系统中多进程程序设计Linux系统进程概述嵌入式系统的进程特征进程操作守护进程相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念能否编撰多进程程序编撰多进程程序编撰一个守护进程程序sleep系统调用任务管理、同步与通讯Linux任务概述任务调度管线讯号共享显存任务管理API了解Linux系统任务管理机制熟悉进程间通讯的几种方法熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通讯编撰一个简单的管线程序实现文件传输编撰一个使用共享显存的程序7、嵌入式系统中多线程程序设计线程的基础知识多线程编程方式线程应用中的同步问题了解线程的概念能否编撰简单的多线程程序编撰一个多线程程序8、嵌入式Linux网路编程网路基础知识嵌入式Linux中TCP/IP网路结构socket编程常用API函数剖析Ping命令的实现基本UDP套插口编程许可证管理PPP合同GPRS了解嵌入式Linux网路体系结构才能进行嵌入式Linux环境下的socket编程熟悉UDP合同、PPP合同熟悉GPRS使用socket编撰代理服务器使用socket编撰路由器编撰许可证服务器强调TCP和UDP的异同点编撰一个web服务器编撰一个运行在ARM平台的网路播放器9、GUI程序开发GUI基础嵌入式系统GUI类型编译QT进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI才能进行QT编程使用QT编撰“Hello,World”程序调试一个加入讯号/槽的实例通过重载QWidget类方式处理风波10、Linux字符设备驱动程序设备驱动程序基础知识Linux系统的模块字符设备驱动剖析fs_operation结构加载驱动程序了解设备驱动程序的概念了解Linux字符设备驱动程序结构就能编撰字符设备驱动程序编撰Skull驱动编撰按键驱动编撰I/O驱动剖析一个看门狗驱动程序对比Linux2.6内核与2.4内核中字符设备驱动的不同Linux块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理典型的块设备驱动程序剖析块设备的读写恳求队列了解Linux块设备驱动程序结构就能编撰简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的优缺编撰MMC卡驱动程序剖析一个文件系统对比Linux2.6内核与2.4内核中块设备驱动的不同11、文件系统虚拟文件系统文件系统的构建ramfs显存文件系统proc文件系统devfs文件系统MTD技术简介MTD块设备初始化MTD块设备的读写操作了解Linux系统的文件系统了解嵌入式Linux的文件系统了解MTD技术才能编撰简单的文件系统为ARM9开发板添加MTD支持移植JFFS2文件系统通过proc文件系统更改操作系统参数剖析romfs文件系统源代码创建一个cramfs文件系统