CN112114781A - 一种嵌入式软件系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入式软件系统，涉及软件开发技术领域。本发明包括至下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层，硬件层，用于描述嵌入式系统的硬件资源情况；通信适配单元用于对操作系统服务层中的通信函数接口进一步封装，以获得统一的初始化、调用函数接口；操作系统服务层用于向用户提供各种系统服务；操作系统服务层的源码组件由用户根据需要进行添加，最终构成用户组件库；用户应用层用于部署客户编写的应用软件；应用软件调用服务层API，并以任务的形式挂接到操作系统上，由操作系统调度运行。本发明通过源码组装方式，提高更新效率，节约成本、便于阅读、调试和修改。
Description
技术领域
本发明属于软件开发技术领域，特别是涉及一种嵌入式软件系统。
背景技术
随着软件技术的发展，在对新的软件进行设计和实现的过程中，历史项目发挥的借鉴作用日益突出，软件重用技术显得尤为重要，目前在VxWorks等嵌入式实时操作系统下开发的软件，多由c语言等面向过程语言实现，具有较差的重用、扩展性能；在承担复杂任务时，软件的维护难度随任务复杂程度的上升而上升，以至于需求的些许更改都会给整个软件带来灾难性后果。
VxWorks：美国风河公司(WindRiver)开发的一种嵌入式实时操作系统，广泛应用于国防、航空航天、通信、消费电子、工业控制、汽车电子等领域。
Tornado：美国风河公司(WindRiver)开发的一套强大的图形化嵌入式集成开发环境，能够实现创建和管理工程、建立和管理宿主机与目标机之间通信以及运行、调试和监控VxWorks应用等功能。
XML:可扩展标记语言(英语：ExtensibleMarkupLanguage，简称:XML)，是一种标记语言。标记指计算机所能理解的信息符号，通过此种标记，计算机之间可以处理XML所包含的各种信息等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌入式软件系统，通过至下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层构建软件架构，利用源码组装方式，解决了现有的语言重复利用性能低、扩展性能差的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种嵌入式软件系统，包括至下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层，
所述硬件层，用于描述嵌入式系统的硬件资源情况；所述硬件层包括通信适配单元、收发数据管理单元和数据处理单元；所述通信适配单元用于对操作系统服务层中的通信函数接口进一步封装，以获得统一的初始化、调用函数接口；
所述基本实时内核层包括内核初始化模块、中断管理模块、调度模块和任务管理模块；
所述操作系统服务层用于向用户提供各种系统服务；所述操作系统服务层的源码组件由用户根据需要进行添加，最终构成用户组件库；
所述用户应用层用于部署客户编写的应用软件；所述应用软件调用服务层API，并以任务的形式挂接到操作系统上，由操作系统调度运行。
优选地，所述数据处理单元包括接收数据处理模块、数据存储模块、发送数据处理模块；其中，接收数据处理模块对从收发数据管理单元接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由数据存储模块存储、并通知硬件层处理；数据存储模块对全局数据进行管理，记录、更新从接收数据处理模块采集到的数据及从硬件层接收的外部指令；发送数据处理模块提供组帧功能，根据需要将数据存储模块的数据、以及从硬件层接收的指令组成既定结构的帧，组帧结果交由基本实时内核层下发、上传。
优选地，所述收发数据管理单元用于对从通信适配单元收到的数据进一步封装，从通信适配单元获取数据组织成标准帧，并作初步校验，将校验合格的帧放入共享内存，通知数据处理单元的接收数据处理模块处理，周期性检查数据处理单元的发送数据处理模块是否存在发送数据需求，若有，将数据从共享内存中取出，按照需要的发送逻辑发送到通信适配单元。
优选地，所述源码组件包括代码体、数据体和声明体；所述代码体用于源码组件的实现，程序中为FUNx.c文件；所述代码体包括了功能模块的初始化函数和各种使用函数；所述数据体为组件与组件调用者共同使用的变量，程序中为FUNx_DEF.c文件；所述声明体用于源码组件对外部的使用声明，为组件中的数据体、各函数的声明以及自定义的数据结构，程序中为FUNx.H文件。
优选地，所述操作系统服务层包括进程通信、内存管理、文件系统、网络系统和设备驱动功能。
优选地，所述源码组件进行装配的具体步骤如下：
步骤S1：建立一个由开发工具管理的源代码库函数使用登记表；
步骤S2：除C语言的基本数据库外，功能函数一汇编语言或C语言的源代码的形式存储在源代码资源库中，通过数据库方式进行管理；
步骤S3：通过装配方式移植并生产该嵌入式操作系统的源代码。
优选地，所述软件系统初始化流程依次为：初始化系统配置、初始化通信接口邮箱消息队列、初始化协议、初始化时钟中断服务、初始化业务逻辑。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过从下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层，实现修改、维护配置文件，同时增删、修改部分业务逻辑，实现项目的继承性，提高软件开发可靠性，应用软件开发人员可通过更新数据处理单元、业务逻辑单元迅速完成新旧项目升级，提高更新效率，节约成本。
(2)本发明通过源代码组件安装系统软件层次，从硬件层到应用层，分层次组所有织源代码组件，分别按照声明体、代码体和数据体，便于阅读、调试和修改，能够有效降低成本，提高效果。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种嵌入式软件系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种嵌入式软件系统，包括至下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层，
硬件层，用于描述嵌入式系统的硬件资源情况；硬件层包括通信适配单元、收发数据管理单元和数据处理单元；通信适配单元用于对操作系统服务层中的通信函数接口进一步封装，以获得统一的初始化、调用函数接口；
基本实时内核层包括内核初始化模块、中断管理模块、调度模块和任务管理模块；
操作系统服务层用于向用户提供各种系统服务；操作系统服务层的源码组件由用户根据需要进行添加，最终构成用户组件库；
用户应用层用于部署客户编写的应用软件；应用软件调用服务层API，并以任务的形式挂接到操作系统上，由操作系统调度运行。
其中，数据处理单元包括接收数据处理模块、数据存储模块、发送数据处理模块；其中，接收数据处理模块对从收发数据管理单元接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由数据存储模块存储、并通知硬件层处理；数据存储模块对全局数据进行管理，记录、更新从接收数据处理模块采集到的数据及从硬件层接收的外部指令；发送数据处理模块提供组帧功能，根据需要将数据存储模块的数据、以及从硬件层接收的指令组成既定结构的帧，组帧结果交由基本实时内核层下发、上传。
其中，收发数据管理单元用于对从通信适配单元收到的数据进一步封装，从通信适配单元获取数据组织成标准帧，并作初步校验，将校验合格的帧放入共享内存，通知数据处理单元的接收数据处理模块处理，周期性检查数据处理单元的发送数据处理模块是否存在发送数据需求，若有，将数据从共享内存中取出，按照需要的发送逻辑发送到通信适配单元。
其中，源码组件包括代码体、数据体和声明体；代码体用于源码组件的实现，程序中为FUNx.c文件；代码体包括了功能模块的初始化函数和各种使用函数；数据体为组件与组件调用者共同使用的变量，程序中为FUNx_DEF.c文件；声明体用于源码组件对外部的使用声明，为组件中的数据体、各函数的声明以及自定义的数据结构，程序中为FUNx.H文件。
其中，操作系统服务层包括进程通信、内存管理、文件系统、网络系统和设备驱动功能。
其中，源码组件进行装配的具体步骤如下：
步骤S1：建立一个由开发工具管理的源代码库函数使用登记表；
步骤S2：除C语言的基本数据库外，功能函数一汇编语言或C语言的源代码的形式存储在源代码资源库中，通过数据库方式进行管理；
步骤S3：通过装配方式移植并生产该嵌入式操作系统的源代码。
其中，软件系统初始化流程依次为：初始化系统配置、初始化通信接口邮箱消息队列、初始化协议、初始化时钟中断服务、初始化业务逻辑。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种嵌入式软件系统，包括至下而上依次连接的硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层，其特征在于：
所述硬件层，用于描述嵌入式系统的硬件资源情况；所述硬件层包括通信适配单元、收发数据管理单元和数据处理单元；所述通信适配单元用于对操作系统服务层中的通信函数接口进一步封装，以获得统一的初始化、调用函数接口；
所述基本实时内核层包括内核初始化模块、中断管理模块、调度模块和任务管理模块；
所述操作系统服务层用于向用户提供各种系统服务；所述操作系统服务层的源码组件由用户根据需要进行添加，最终构成用户组件库；
所述用户应用层用于部署客户编写的应用软件；所述应用软件调用服务层API，并以任务的形式挂接到操作系统上，由操作系统调度运行。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述数据处理单元包括接收数据处理模块、数据存储模块、发送数据处理模块；其中，接收数据处理模块对从收发数据管理单元接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由数据存储模块存储、并通知硬件层处理；数据存储模块对全局数据进行管理，记录、更新从接收数据处理模块采集到的数据及从硬件层接收的外部指令；发送数据处理模块提供组帧功能，根据需要将数据存储模块的数据、以及从硬件层接收的指令组成既定结构的帧，组帧结果交由基本实时内核层下发、上传。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述收发数据管理单元用于对从通信适配单元收到的数据进一步封装，从通信适配单元获取数据组织成标准帧，并作初步校验，将校验合格的帧放入共享内存，通知数据处理单元的接收数据处理模块处理，周期性检查数据处理单元的发送数据处理模块是否存在发送数据需求，若有，将数据从共享内存中取出，按照需要的发送逻辑发送到通信适配单元。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述源码组件包括代码体、数据体和声明体；所述代码体用于源码组件的实现，程序中为FUNx.c文件；所述代码体包括了功能模块的初始化函数和各种使用函数；所述数据体为组件与组件调用者共同使用的变量，程序中为FUNx_DEF.c文件；所述声明体用于源码组件对外部的使用声明，为组件中的数据体、各函数的声明以及自定义的数据结构，程序中为FUNx.H文件。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述操作系统服务层包括进程通信、内存管理、文件系统、网络系统和设备驱动功能。
6.根据权利要求4所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述源码组件进行装配的具体步骤如下：
步骤S1：建立一个由开发工具管理的源代码库函数使用登记表；
步骤S2：除C语言的基本数据库外，功能函数一汇编语言或C语言的源代码的形式存储在源代码资源库中，通过数据库方式进行管理；
步骤S3：通过装配方式移植并生产该嵌入式操作系统的源代码。
7.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件系统，其特征在于，所述软件系统初始化流程依次为：初始化系统配置、初始化通信接口邮箱消息队列、初始化协议、初始化时钟中断服务、初始化业务逻辑。
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