CN116382641A - 一种分层的嵌入式软件架构系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌入式开发技术领域，尤其涉及一种分层的嵌入式软件架构系统，所述系统自顶往下依次包括应用层、系统接口层、实时内核层和硬件层，应用层与外接多媒体设备电连接，并根据多媒体设备的类型调用系统接口层的对应接口；系统接口层包括多个类型的接口，用于获取多媒体设备的数据并传输至实时内核层；实时内核层根据输入数据调用对应的操作系统，对各操作系统的运行进程及任务进行调度，并根据预设将连接的硬件层中的存储空间分配至各运行进程；硬件层包括多个存储寄存器和对应的存储寄存器接口，通过存储寄存器接口与实时内核层连接。通过分层结构能够极大地降低软件系统的耦合性，有利于提高软件开发效率并缩短软件开发的周期。

Description

一种分层的嵌入式软件架构系统

技术领域

本发明涉及嵌入式开发技术领域，尤其涉及一种分层的嵌入式软件架构系统。

背景技术

目前，嵌入式产业发展迅速，嵌入式系统技术应用在航空航天、军事设备、船舶、工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理、网络及电子商务等领域。嵌入式系统发展至今大致可分为4个阶段：①单片机微型计算机(SCM)阶段，软件停留在无操作系统阶段，采用汇编语言实现系统功能，其特点为系统结构和功能相对单一、处理效率低、存储容量也十分有限，几乎没有用户接口；②微控制器(MUC)阶段，主要以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心，特点是硬件使用嵌入式微处理器，其种类多，通用性较弱；系统开销小，效率高；③片上系统(SOC)，特点是可运行在不同类型微处理器上，兼容性好，操作系统的内核小，效果好；④以Internet为标志的嵌入式系统，一方面集成了网络接口，另一方面使嵌入式设备应用于网络环境中。

嵌入式系统的开发一般具有以下一些特点：系统的规模越来越大；且通常由不同的多个独立团队协作开发；客户需求千变万化；系统的开发周期越来越短；终端产品对降低成本的要求越来越高。

尽管半导体技术得发展使处理器速度不断提升，片上存储容量不断增加，但大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求，在有限的资源下，如何快速提升系统开发的效率，提高产品的质量，减少后期维护成本，成为一个难题。

发明内容

本发明提供一种分层的嵌入式软件架构系统，用以解决上述现有技术中的缺陷。

本发明提供一种分层的嵌入式软件架构系统，包括：

所述架构系统自顶往下依次包括应用层、系统接口层、实时内核层和硬件层，其中：

所述应用层与外接多媒体设备电连接，并根据所述多媒体设备的类型调用所述系统接口层的对应接口；

所述系统接口层包括多个类型的接口，用于获取所述多媒体设备的数据并传输至所述实时内核层；

所述实时内核层根据输入的所述多媒体设备的数据调用对应的操作系统，对各操作系统的运行进程及任务进行调度，并根据预设将连接的硬件层中的存储空间分配至各运行进程；

所述硬件层包括多个存储寄存器和对应的存储寄存器接口，通过所述存储寄存器接口与所述实时内核层连接。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述应用层包括应用方案层、中间服务层以及通用系统层；

其中，所述应用方案层通过中间服务层与外接多媒体设备电连接；

所述中间服务层根据连接的所述多媒体设备的类型生成对应的处理任务至所述通用系统层，并将处理任务通过所述系统接口层传输至所述实时内核层。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述中间服务层包括多个服务总线，通过所述服务总线实现各个所述多媒体设备的业务逻辑。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述系统接口层包括系统类型接口、网络接口、GUI接口、文件系统配置接口、外设配置接口。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述实时内核层用于向用户提供各种系统服务，并根据多媒体设备类型预设存储空间的分配模式，当获取用户发起的处理任务时，按照预设的所述分配模式为接入的多媒体设备配置存储空间。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述硬件层包括设备操作级抽象层；

所述设备操作级抽象层用于对从所述实时内核层接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由所述硬件层的存储单元存储，通过所述存储单元对全局数据进行管理，记录并更新从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，根据所述存储单元内存储的从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令，记录各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案，以当前的多媒体设备采集到的数据、所述实时内核层的外部指令以及各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案为训练集，对存储空间调配神经网络进行训练，通过训练后的存储空间调配神经网络为接入的多媒体设备配置存储空间。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述硬件层还包括设备寄存器级抽象层、硬件抽象层以及硬件驱动层；

所述设备寄存器级抽象层包括集成封装的通用寄存器管理接口和通用寄存器控制接口，通过所述通用寄存器管理接口实现与需求数目个的寄存器连接，通过所述通用寄存器控制接口实现每个寄存器与所述实时内核层连接的连通或断开；

所述硬件抽象层包括编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层，用于对操作系统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，从而调用所述硬件驱动层中的硬件驱动；

所述硬件驱动层包括与编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层对应的驱动。

本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，，至少具有如下的技术效果：

(1)本采用面向对象的思想，对各种通用功能进行抽象，加强功能模块的通用性，进而达到开发产品具有可重用性使用的目的，提高了代码的复用率。如当用户需求发生变更，项目应用方案需要作出调整时，只用进行应用方案层的开发，其他各层保持不变可以延续使用，产品的开发的工作量就大大减少；当底层硬件设备更新换代时，只用更新最底层的硬件驱动层，其他代码都无需改变，硬件设备的更新将变得非常容易；

(2)本发明采用的分层结构，能够极大地降低软件系统的耦合性，各层通过接口与其他各层进行信息交互，而不需要关注其他层的实现的具体细节；各层具体实现可并行开展，最后通过接口对接完成系统联试验，提高了软件开发效率。在资源有限的情况下，提升软件开发的效率，缩短软件开发的周期，提高软件产品的质量，减少后期维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的嵌入式软件架构系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。

需要说明的是，本发明涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种分层的嵌入式软件架构系统，包括：

所述架构系统自顶往下依次包括应用层、系统接口层、实时内核层和硬件层，其中：

所述应用层与外接多媒体设备电连接，并根据所述多媒体设备的类型调用所述系统接口层的对应接口；

所述系统接口层包括多个类型的接口，用于获取所述多媒体设备的数据并传输至所述实时内核层；

所述实时内核层根据输入的所述多媒体设备的数据调用对应的操作系统，对各操作系统的运行进程及任务进行调度，并根据预设将连接的硬件层中的存储空间分配至各运行进程；

所述硬件层包括多个存储寄存器和对应的存储寄存器接口，通过所述存储寄存器接口与所述实时内核层连接。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述应用层包括应用方案层、中间服务层以及通用系统层；

其中，所述应用方案层通过中间服务层与外接多媒体设备电连接；

所述中间服务层根据连接的所述多媒体设备的类型生成对应的处理任务至所述通用系统层，并将处理任务通过所述系统接口层传输至所述实时内核层；

具体的，应用方案层利用中间服务层提供的服务，实现界面逻辑中设计的各种功能，如网络电视、机顶盒、媒体播放器、游戏设备等的各项功能。应用方案层仅仅依赖中间服务层，其他各层对应用方案层透明；

中间服务层包含服务总线和各种通用服务；服务总线负责各种服务的注册、调度、消息分发；通用服务包括播放服务、界面服务、条件访问服务、测试服务等，通用服务关注各种业务逻辑的实现，直接调用通用系统层提供的各种接口，；

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述中间服务层包括多个服务总线，通过所述服务总线实现各个所述多媒体设备的业务逻辑。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述系统接口层包括系统类型接口、网络接口、GUI接口、文件系统配置接口、外设配置接口。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述实时内核层用于向用户提供各种系统服务，并根据多媒体设备类型预设存储空间的分配模式，当获取用户发起的处理任务时，按照预设的所述分配模式为接入的多媒体设备配置存储空间；

其中，所述实时内核层负责对系统运行进程及任务进行调度，同时在“存储-分配”方式的运用下重复利用软件系统的应用组件，包括操作系统、文件系统、网络系统等，操作系统可以是Linux、Ecos等，文件系统可以是FAT、NTFS等，网络系统可以是TCP/IP等。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述硬件层包括设备操作级抽象层；

所述设备操作级抽象层用于对从所述实时内核层接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由所述硬件层的存储单元存储，通过所述存储单元对全局数据进行管理，记录并更新从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，根据所述存储单元内存储的从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令，记录各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案，以当前的多媒体设备采集到的数据、所述实时内核层的外部指令以及各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案为训练集，对存储空间调配神经网络进行训练，通过训练后的存储空间调配神经网络为接入的多媒体设备配置存储空间。

根据本发明提供的一种分层的嵌入式软件架构系统，所述硬件层还包括设备寄存器级抽象层、硬件抽象层以及硬件驱动层；

所述设备寄存器级抽象层包括集成封装的通用寄存器管理接口和通用寄存器控制接口，通过所述通用寄存器管理接口实现与需求数目个的寄存器连接，通过所述通用寄存器控制接口实现每个寄存器与所述实时内核层连接的连通或断开；

所述硬件抽象层包括编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层，用于对操作系统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，从而调用所述硬件驱动层中的硬件驱动；

所述硬件驱动层包括与编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层对应的驱动。

本发明采用面向对象的思想，对各种通用功能进行抽象，加强功能模块的通用性，进而达到开发产品具有可重用性使用的目的，提高了代码的复用率。如当用户需求发生变更，项目应用方案需要作出调整时，只用进行应用方案层的开发，其他各层保持不变可以延续使用，产品的开发的工作量就大大减少；当底层硬件设备更新换代时，只用更新最底层的硬件驱动层，其他代码都无需改变，硬件设备的更新将变得非常容易。

本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以实现上述任一项所述嵌入式软件架构系统的功能。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够实现上述任一项所述嵌入式软件架构系统的功能。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述嵌入式软件架构系统的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，包括：

所述架构系统自顶往下依次包括应用层、系统接口层、实时内核层和硬件层，其中：

所述应用层与外接多媒体设备电连接，并根据所述多媒体设备的类型调用所述系统接口层的对应接口；

所述系统接口层包括多个类型的接口，用于获取所述多媒体设备的数据并传输至所述实时内核层；

所述实时内核层根据输入的所述多媒体设备的数据调用对应的操作系统，对各操作系统的运行进程及任务进行调度，并根据预设将连接的硬件层中的存储空间分配至各运行进程；

所述硬件层包括多个存储寄存器和对应的存储寄存器接口，通过所述存储寄存器接口与所述实时内核层连接。

2.根据权利要求1所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述应用层包括应用方案层、中间服务层以及通用系统层；

其中，所述应用方案层通过中间服务层与外接多媒体设备电连接；

所述中间服务层根据连接的所述多媒体设备的类型生成对应的处理任务至所述通用系统层，并将处理任务通过所述系统接口层传输至所述实时内核层。

3.根据权利要求2所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述中间服务层包括多个服务总线，通过所述服务总线实现各个所述多媒体设备的业务逻辑。

4.根据权利要求1所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述系统接口层包括系统类型接口、网络接口、GUI接口、文件系统配置接口、外设配置接口。

5.根据权利要求1所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述实时内核层用于向用户提供各种系统服务，并根据多媒体设备类型预设存储空间的分配模式，当获取用户发起的处理任务时，按照预设的所述分配模式为接入的多媒体设备配置存储空间。

6.根据权利要求1所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述硬件层包括设备操作级抽象层；

所述设备操作级抽象层用于对从所述实时内核层接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由所述硬件层的存储单元存储，通过所述存储单元对全局数据进行管理，记录并更新从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令。

7.根据权利要求6所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，根据所述存储单元内存储的从各个多媒体设备采集到的数据及从硬件层接收的来自所述实时内核层的外部指令，记录各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案，以当前的多媒体设备采集到的数据、所述实时内核层的外部指令以及各个多媒体设备运行时的存储空间调配方案为训练集，对存储空间调配神经网络进行训练，通过训练后的存储空间调配神经网络为接入的多媒体设备配置存储空间。

8.根据权利要求6所述的一种分层的嵌入式软件架构系统，其特征在于，所述硬件层还包括设备寄存器级抽象层、硬件抽象层以及硬件驱动层；

所述设备寄存器级抽象层包括集成封装的通用寄存器管理接口和通用寄存器控制接口，通过所述通用寄存器管理接口实现与需求数目个的寄存器连接，通过所述通用寄存器控制接口实现每个寄存器与所述实时内核层连接的连通或断开；

所述硬件抽象层包括编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层，用于对操作系统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，从而调用所述硬件驱动层中的硬件驱动；

所述硬件驱动层包括与编解码抽象层、图形处理单元抽象层以及解码复用抽象层对应的驱动。

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