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嵌入式开发中的软件架构设计嵌入式开发是现代科技领域中的重要一环，它涉及到各种智能设备和嵌入式系统的开发与设计。
在嵌入式开发中，软件架构设计起着至关重要的作用。
本文将介绍嵌入式开发中的软件架构设计原则、常见的软件架构模式，以及如何选择适合的软件架构设计方案。
一、嵌入式开发中的软件架构设计原则在进行嵌入式软件架构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保软件架构的稳定性、可靠性和可维护性。
以下是几个重要的原则：1. 模块化设计：嵌入式系统通常由多个模块组成，每个模块负责不同的功能。
模块化设计可以使系统的各个模块相互独立，易于调试和维护。
2. 可重用性：合理设计软件模块，以便于在不同的项目中重复使用。
这将提高开发效率，减少代码量，降低项目开发成本。
3. 可扩展性：嵌入式系统的需求可能会随时间不断变化。
因此，软件架构设计应具备良好的可扩展性，以便于根据实际需求进行系统的扩展和升级。
4. 可靠性和安全性：嵌入式系统通常面临着严格的可靠性和安全性要求。
软件架构设计应当考虑到系统的性能和稳定性，并采取相应的措施来确保数据的安全性。
5. 性能优化：嵌入式系统通常拥有有限的资源，包括处理能力、内存和存储空间等。
软件架构设计应当考虑到这些资源限制，并尽可能优化系统的性能。
二、常见的嵌入式软件架构模式针对不同的应用场景和需求，存在多种嵌入式软件架构模式可供选择。
以下是一些常见的模式：1. 单机框架模式：在这种模式下，嵌入式系统作为一个单一的实体存在，所有的功能模块都运行在同一台设备上。
这种模式适用于资源较为充足、功能相对简单的嵌入式系统。
2. 分布式框架模式：在这种模式下，嵌入式系统的各个功能模块分布在不同的设备上，通过网络进行通信和协作。
这种模式适用于功能复杂、需要协同工作的嵌入式系统。
3. 客户端-服务器模式：这种模式下，嵌入式系统被分为客户端和服务器两个部分。
客户端负责与用户进行交互，服务器负责处理数据和逻辑。
这种模式适用于需要与用户进行交互的嵌入式系统。
51软件开发与应用Software Development And Application电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering我国科学技术近年来的发展成果相当瞩目，嵌入式软件开发及建构也步入了新的发展阶段。
嵌入式软件是能在嵌入式系统中灵活运用的一种模块化软件，能维持系统原有特性及功能不变。
但是，因各类因素影响的缘故，有关嵌入式软件的开发模式及软件架构中有一系列缺陷与不足存在，影响了嵌入式软件功能及性能。
基于此，有必要围绕嵌入式软件开发模式及架构展开研究。
1 嵌入式软件概述以硬件为目标进行操作系统和开发工具软件的嵌入，即为嵌入式软件，其在产业中呈现出“芯片设计制造→嵌入式软件系统→嵌入式电子设备研发制造”的关联关系。
嵌入式系统包含微处理器、传感器、存储器、微控制器及定时器等诸多组成成分，且嵌入至存储器中的卫星操作系统和控制应用软件也被包含在内，可以说嵌入式软件是组成嵌入式系统的关键成分之一，两者之间有着密不可分的联系[1]。
以通常分类方法为参考，可划分嵌入式软件为系统、应用及支撑等三类软件。
系统软件负责管控嵌入式系统资源，能将设备驱动程序、嵌入式操作系统等提供给嵌入式应用。
应用软件负责于用户交互，直接体现了嵌入式系统的功能。
支撑软件表示系统分析设计工具、配置管理工具等辅助软件开发的工具软件。
嵌入式软件呈现出独特的实用性、灵活的适用性、程序代码精简、可靠性和稳定性高等特点。
其中，最关键的便是软硬件紧密耦合特性。
具备多样性与灵活性的嵌入式系统，难免会带给软件设计人员诸多挑战：一是软件设计中对硬件考虑过多，会阻碍开发和调试。
二是软件工作的开展需建立在硬件平台就绪的前提下，整个系统开发周期也因此延长。
而为了规避此类问题，开发中可在特定EDA 工具环境内进行，随后再向硬件平台移植，如此不但能为程序逻辑设计正确性提供保障，且能加快软件开发进程。
嵌入式Windows Phone系统架构及功能简介季亮摘要本文对当今流行的Windows Phone（简称WP或Win P）系统平台简析了其架构及功能，了解到系统架构的特点，并对基于Windows CE内核的系统核心分析了新型人性化的内核修改。
经过修改的Windows Phone更加智能化，利于数据结构保留，减少数据冗余，功能更加强大更加易于操作。
关键字嵌入式系统 Windows Phone Windows CE 内核手机一、引言近年来，嵌入式技术及产品的快速成长成为了全球IT产业发展的显著特征之一。
嵌入式系统（Embedded System）是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件课裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积及功耗等有严格要求的专用计算机系统。
如今，嵌入式处理器的运行速度和功能都有了很大的提高，使得许多以前只能在PC上实现的应用，现在都可以在手持设备上实现。
目前，市面上的Windows类智能手机主要采用Microsoft公司的Pocket PC、Palm OS等操作系统，但是这些系统在手机上运行操作极为繁复，对硬件要求极高，以至于限制了他的更好发展。
而Windows Phone 的诞生彻底改变了用户的看法。
Windows Phone基于Windows CE内核，在用户界面上相比于之前各版有了很大的改变，整体上和微软自家的播放器界Zune面类似；它力图打破人们与信息和应用之间的隔阂，提供适用于人们包括工作和娱乐在内完整生活的方方面面，最优秀的端到端体验。
所以，对WP作一个简单了解是非常必要的。
二、Windows Phone系统架构Windows Phone具有桌面定制、图标拖拽、滑动控制等一系列前卫的操作体验。
其主屏幕通过提供类似仪表盘的体验来显示新的电子邮件、短信、未接来电、日历约会等，让人们对重要信息保持时刻更新。
它还包括一个增强的触摸屏界面，更方便手指操作；以及一个最新版本的IE Mobile浏览器——该浏览器在一项由微软赞助的第三方调查研究中，和参与调研的其它浏览器和手机相比，可以执行指定任务的比例超过高达48%。
嵌入式系统软件架构设计目录1. 前言 (4)2. 决定架构的因素和架构的影响 (4)2.1. 常见的误解 (5)2.1.1. 小型的系统不需要架构 (5)2.1.2. 敏捷开发不需要架构 (7)3. 嵌入式环境下软件设计的特点 (7)3.1. 和硬件密切相关 (7)3.2. 稳定性要求高 (8)3.3. 内存不足 (8)3.3.1. 虚拟内存技术 (8)3.3.2. 两段式构造 (9)3.3.3. 内存分配器 (10)3.3.4. 内存泄漏 (11)3.4. 处理器能力有限，性能要求高 (11)3.4.1. 抵御新技术的诱惑 (11)3.4.2. 不要有太多的层次 (11)3.5. 存储设备易损坏，速度较慢 (12)3.5.1. 损耗均衡 (12)3.5.2. 错误恢复 (12)3.6. 故障成本高昂 (13)4. 软件框架 (14)4.1. 嵌入式软件架构面临的问题 (14)4.2. 什么是框架 (14)4.2.1. 软件复用的层次 (14)4.2.2. 针对高度特定领域的抽象 (15)4.2.3. 解除耦合和应对变化 (16)4.2.4. 框架可以实现和规定非功能性需求 (16)4.3. 一个框架设计的实例 (17)4.3.1. 基本架构 (17)4.3.2. 功能特点 (17)4.3.3. 分析 (18)4.3.4. 实际效果 (23)4.4. 框架设计中的常用模式 (23)4.4.1. 模板方法模式 (23)4.4.2. 创建型模式 (23)4.4.3. 消息订阅模式 (24)4.4.4. 装饰器模式 (24)4.5. 框架的缺点 (25)5. 自动代码生成 (26)5.1. 机器能做的事就不要让人来做 (26)5.2. 举例 (26)5.2.1. 消息的编码和解码 (26)5.2.2. GUI代码 (27)5.2.3. 小结 (28)5.2.4. Google Protocol Buffer (28)6. 面向语言编程(LOP) (30)6.1. 从自动化代码生成更进一步 (30)6.2. 优势和劣势 (32)6.3. 在嵌入式系统中的应用 (32)7. 测试 (33)7.1. 可测试性是软件质量的一个度量指标 (33)7.2. 测试驱动的软件架构 (34)7.3. 系统测试 (34)7.3.1. 界面自动化测试 (34)7.3.2. 基于消息的自动化测试 (36)7.3.3. 自动化测试框架 (36)7.3.4. 回归测试 (38)7.4. 集成测试 (38)7.5. 单元测试 (38)7.5.1. 圈复杂度测量 (41)7.5.2. 扇入扇出测量 (42)7.5.3. 框架对单元测试的意义 (42)8. 维护架构的一致性 (42)9. 一个实际嵌入式系统架构的演化 (43)9.1. 数据处理 (44)9.2. 窗口管理 (44)9.3. MVC模式 (45)9.4. 大量类似模块，低效的复用 (46)9.5. 远程控制 (46)9.6. 自动化的TL1解释器 (47)9.7. 测试的难题 (47)9.8. 小结 (47)10. 总结 (49)1.前言嵌入式是软件设计领域的一个分支，它自身的诸多特点决定了系统架构师的选择，同时它的一些问题又具有相当的通用性，可以推广到其他的领域。
嵌入式软件概要设计模板1.前言本文旨在对嵌入式软件进行概要设计，以便于后续的详细设计和实现。
在本文中，我们将介绍编写目的、项目背景、定义和参考资料等内容。
1.1 编写目的本文的编写目的是为了规范嵌入式软件的设计过程，确保软件的可靠性和稳定性。
同时，本文也为后续的详细设计提供了基础。
1.2 项目背景本项目是为了开发一款嵌入式设备而进行的，该设备将用于监测环境温度和湿度等参数，并将数据传输到云端进行处理和分析。
1.3 定义在本文中，我们将使用以下术语：嵌入式软件：指运行在嵌入式设备上的软件。
设备：指嵌入式设备。
云端：指云计算平台。
1.4 参考资料本文的编写参考了以下资料：嵌入式系统设计与开发嵌入式软件开发流程2.版本变更说明本文的版本变更如下：版本号变更内容日期1.0 初稿 2021年5月1日3.任务概述3.1 目标本文的目标是对嵌入式软件进行概要设计，包括软件的功能、模块划分、接口设计等方面。
同时，本文也将对软件的性能、可靠性和可扩展性等方面进行考虑。
嵌入式软件运行环境总体设计系统描述本文主要介绍嵌入式软件的运行环境和总体设计。
嵌入式软件是指嵌入到设备中的软件，这些设备包括电子产品、汽车、医疗设备等。
嵌入式软件的运行环境包括硬件平台、操作系统、驱动程序和应用程序等。
设计约定在总体设计中，我们需要遵循一些设计约定，以确保软件的可靠性和稳定性。
这些约定包括代码规范、接口设计、数据结构设计等。
我们还需要考虑软件的可维护性和可扩展性。
总体结构总体结构是指软件系统的组成部分和它们之间的关系。
在嵌入式软件中，总体结构通常包括应用程序、操作系统、驱动程序和硬件平台等。
这些组成部分之间需要协同工作，以实现设备的功能。
处理流程处理流程是指软件系统中数据的处理流程。
在嵌入式软件中，数据流通常是从传感器或其他设备获取的，然后通过处理流程进行处理。
处理流程包括数据采集、数据处理和数据输出等。
安全关键部件的设计识别安全关键部件在嵌入式软件中，安全关键部件是指对设备安全运行至关重要的部件。
嵌入式系统的软件架构设计一、嵌入式系统软件架构设计的原则1.单一职责原则：模块化设计，每个模块负责独立的功能或任务，使得系统具有高内聚性和低耦合性，易于维护和拓展。
2.低功耗原则：嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中，所以在设计过程中应考虑功耗的优化，如合理使用睡眠模式、降低组件工作频率等。
3.实时性原则：对于需要实时响应的系统，需要保证任务的实时性和可靠性。
可以使用实时操作系统，合理分配任务优先级，提供正确的调度机制。
4.可靠性原则：嵌入式系统通常运行在无人值守的环境中，对于需要长时间运行的系统，需要考虑到系统的稳定性和错误处理机制，如保证数据一致性、异常处理等。
二、常用的嵌入式系统软件架构模式1.分层结构：将系统划分为若干层，每一层负责特定的功能或任务。
上层可以调用下层的服务，实现系统的复用和模块化设计。
常见的分层结构有应用层、服务层、驱动层等。
2.客户端-服务器模式：将系统拆分为客户端和服务器，客户端负责用户界面和输入输出处理，服务器负责核心业务逻辑和数据处理。
这种模式适用于需要分布式处理和网络通信的系统。
3.事件驱动模式：通过订阅和发布机制，实现模块之间的高效通信和数据传递。
当一个模块触发一个事件时，相关的订阅者可以接收并处理这个事件。
这种模式适用于需要实现松耦合的模块间通信的系统。
4.状态机模式：系统根据不同的状态进行不同的处理，通过定义状态转换规则，可以实现系统的复杂逻辑控制。
这种模式适用于需要根据不同状态处理不同事件的系统，如自动控制系统。
三、嵌入式系统软件架构设计的指导1.准确定义需求：在设计阶段之前，清楚地定义系统的功能需求、性能需求、可靠性需求等，并根据需求确定软件架构的基本模型和模式。
2.模块化设计和接口定义：将系统划分为若干独立的模块，并定义模块之间的接口和通信机制。
模块化设计可以提高系统的复用性、拓展性和维护性。
3.确定关键任务：对于需要实时响应的系统，需要确定关键任务，并按照优先级进行调度。
模块划分模块划分的"划"是规划的意思，意指怎样合理的将一个很大的软件划分为一系列功能独立的部分合作完成系统的需求。
C语言作为一种结构化的程序设计语言，在模块的划分上主要依据功能（依功能进行划分在面向对象设计中成为一个错误，牛顿定律遇到了相对论），C语言模块化程序设计需理解如下概念：（1）模块即是一个.c文件和一个.h文件的结合，头文件(.h)中是对于该模块接口的声明；（2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明；（3）模块内的函数和全局变量需在.c文件开头冠以static关键字声明；（4）永远不要在.h文件中定义变量！定义变量和声明变量的区别在于定义会产生内存分配的操作，是汇编阶段的概念；而声明则只是告诉包含该声明的模块在连接阶段从其它模块寻找外部函数和变量。
如：以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对应不同的地址单元，这个世界上从来不需要这样的程序。
正确的做法是：这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。
一个嵌入式系统通常包括两类模块：（1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块；（2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。
多任务还是单任务所谓"单任务系统"是指该系统不能支持多任务并发操作，宏观串行地执行一个任务。
而多任务系统则可以宏观并行（微观上可能串行）地"同时"执行多个任务。
多任务的并发执行通常依赖于一个多任务操作系统（OS），多任务OS的核心是系统调度器，它使用任务控制块（TCB）来管理任务调度功能。
TCB包括任务的当前状态、优先级、要等待的事件或资源、任务程序码的起始地址、初始堆栈指针等信息。
调度器在任务被激活时，要用到这些信息。
此外，TCB还被用来存放任务的"上下文"（context)。
任务的上下文就是当一个执行中的任务被停止时，所要保存的所有信息。
嵌入式系统的软件架构与模块设计指南嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，被嵌入到其他设备中，以实现特定的功能。
嵌入式系统的软件架构和模块设计是其成功开发与运行的关键。
本文将详细介绍嵌入式系统的软件架构和模块设计的指南，以帮助开发人员更好地理解和应用。
1. 软件架构设计:1.1 系统需求分析：首先，开发人员需要全面了解用户的需求和系统的功能。
通过详细分析需求，定义系统的功能模块，并确定系统的整体结构。
1.2 分层架构设计：嵌入式系统的软件架构通常采用分层设计，将系统划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能。
常见的分层结构包括硬件抽象层、驱动层、操作系统层和应用层等。
每个层次都有自己的职责和接口，便于开发人员进行模块化设计和开发。
1.3 模块化设计：模块化是嵌入式系统设计中的一个重要概念。
通过将功能划分为不同的模块，每个模块负责一个特定的功能，开发人员可以更好地组织和管理代码。
模块之间的接口应该明确定义，遵循标准化的通信方式，以确保模块之间的协作顺利进行。
1.4 可扩展性考虑：嵌入式系统通常需要满足不同的应用需求。
为了实现系统的可扩展性，开发人员应该设计一个灵活的软件架构，可以根据需求添加或移除模块。
此外，采用标准化的接口和协议，使得系统可以和其他设备进行无缝集成。
2. 模块设计指南:2.1 模块划分：在进行模块设计之前，需对系统的功能进行全面的分析和规划。
根据系统需求，将功能划分为合适的模块，每个模块负责一个特定的任务。
模块的划分应该遵循单一职责原则，每个模块只负责一个功能，使得代码更易于理解和维护。
2.2 模块接口设计：模块之间的通信通过接口进行。
设计良好的模块接口能够提高模块的独立性和可扩展性。
模块之间的接口应该明确定义输入和输出，并遵循标准化的协议和格式。
接口设计应该考虑到系统的性能和资源消耗，尽量减少通信开销。
2.3 模块实现方式选择：在进行模块实现时，开发人员需要根据系统需求和硬件资源选择合适的实现方式。
嵌入式系统中的软件设计架构与规范选择在嵌入式系统中，软件设计架构与规范选择起着至关重要的作用。
正确选择适合的设计架构和规范可以提高软件的可靠性、可维护性和可扩展性。
本文将讨论嵌入式系统中常用的软件设计架构和规范，并分析它们的特点和适用场景。
一、软件设计架构1. 单体架构单体架构是最简单的嵌入式软件设计架构，所有的功能模块都集中在一个应用程序中。
这种架构适用于小型嵌入式系统，因为它可以减少资源消耗和编程复杂性。
然而，随着系统功能的增加，单体架构变得越来越复杂，并且不适用于大型或复杂的嵌入式系统。
2. 分层架构分层架构将软件划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能。
这种架构使得系统更容易理解和维护，同时也提供了更好的模块化和可扩展性。
分层架构有三层：底层驱动和硬件访问层、中间业务逻辑层和顶层用户界面层。
通过将不同的功能分配给不同的层次，分层架构提供了清晰的代码组织和功能划分。
3. 客户端-服务器架构客户端-服务器架构将软件分成两个独立部分：客户端和服务器。
客户端负责用户界面，而服务器处理数据存储和业务逻辑。
这种架构适用于需要处理大量数据或需要与其他系统进行通信的嵌入式系统。
客户端-服务器架构提供了更好的可扩展性和可重用性，同时也使得系统更易于维护和测试。
4. 事件驱动架构事件驱动架构是基于事件和消息的通信模式，系统中的组件通过事件进行交互。
当事件发生时，系统会触发相应的动作。
事件驱动架构适用于需要实时响应事件或需要异步处理的系统。
这种架构提供了更好的实时性和并发性，并且灵活性高，能够应对不同的事件交互场景。
二、规范选择1. MISRA-CMISRA-C是一种针对嵌入式C语言编程的规范，旨在提高软件可靠性和可维护性。
MISRA-C主要强调代码的一致性、可读性和安全性。
它定义了一系列规则，涵盖了代码风格、类型转换和错误处理等方面。
采用MISRA-C规范可以减少潜在的错误和漏洞，提高代码质量和稳定性。
2. AUTOSARAUTOSAR是一种用于汽车嵌入式系统开发的标准化软件架构。
