嵌入式软件的可配置构件模型

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摘要：基于构件的软件开发是一种“构件开发+基于构件的组装”的开发模式。在分析嵌入式系统特征和基于构件的软件开发后，提出了一个嵌入式软件的可配置构件模型，并分析了该模型的组成要素。该模型具有较好的通用性。

关键词：嵌入式软件 构件模型 可配置

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0142-01

在软件开发实践中，有些模块要经常使用，如外设、中断以及一些功能模块，实际上这些代码都可以重复再使用，只需要修改少数相关的参数。嵌入式软件开发中出现同样类似问题，如果采用重用，则可以避免开发周期长和软件开发成本过高高等问题。因此研究嵌入式软件重用开发具有非常重要的意义。

1、嵌入式系统的特征

嵌入式系统一般将微处理器嵌入到其它设备中，它主要有四个部分，即是处理器、存储器、输入/输出(I/O)和软件组成，常见的嵌入式的各类应用软件与操作系统是联系一起的。嵌入式具有下面的一些特征：

(1)嵌入式系统内核很小。这是由于系统的资源有限，因而系统的内核必需足够小。

(2)系统是专用的。嵌入式系统常常是专用的，有针对性的，软硬件结合紧密，在移植时一般要针对硬件而已，升级不仅仅与软件有关，也与硬件相关。

(3)系统较小。嵌入式系统将各类软件融合在一起，不明显区分应用软件和系统软件。

(4)实时性强。一般嵌入式系统是工作在实时情况下，需要对信息作出足够快的反应，否则系统会出现问题。

(5)需要专门的开发工具和环境。嵌入式系统的计算能力有限，不具备自主开发的能力，一般需要借助开发工具和开发环境才能完成软件开发。

2、基于构件的软件开发

基几年来，基于构件的软件开发越来越引起人们的重视，也形成了一个重要的软件开发分支。其最关键的部分是构件模型构建，它的其开发模式是与原来不同，它的开发模式是先构建构件，再对构建进行组装。

现在面向对象技术也比较流行，但面向对象技术不能充分解决复用性和可靠性问题，基于构件的软件开发则不同，它能很好地解决了软件的复用性和可靠性问题，因而具有非常巨大的作用。与传统的软件开发不同的是基于构件的软件开发的重点是如何构建构件，而不是侧重于软件的编程。因此基于构件的软件开发需要构建一些可以重复使用的构建，然后对构建进行拼装成不同的功能。也就是，基于构件的软件开发是基于构建库的软件开发。

在基于构件的软件开发过程有几个关键问题需要解决，也就是如何构建一个构建，如何才能获得软件开发时所需的构件；再就是如何利用这些构件组装成所需要的应用系统。基于构件的软件开发需要研究领域工程、应用工程及构件组装技术。

领域工程是建立可以重用构建的所有活动，它能产生具有较高可复用性的构件。领域是一个功能区域，由一组相近的软件需求应用系统所覆盖。软件复用的实践中发现，在一个固定范围的领域的软件复用比较容易，这是由于这个固定领域本身的稳定性和内聚性决定。

应用工程是具体软件系统的开发过程，基于构件的软件开发工程开发也遵循软件工程的几个步骤，即是需求分析、构建设计、编码和软件测试等几个步骤。但与传统的软件系统开发不同之处在于基于构件的软件开发主要从构建库中获取应用开发中所需要的构件。

构件组装则是基于构件的软件开发的重点和核心技术。应用系统是由构件的组装而成。组装的方法主要分为黑盒组装、白盒组装和灰盒组装，黑白灰表示对构件的了解程度，黑表示完全不知，白表示完全已知，灰则表示介于两者之间。

3、构件模型

在构建一个构件模型时，需要解决两个问题，一是应该分离构件的接口和构件的实现体，这样才能提高嵌入式软件的可扩展性和可维护性。二是，构建模型应该包含的内容。一般来说，构件模型应该包括接口、属性和内部结构。这是由于任何一个构件具有某些特定的属性和功能，而属性的不同配置内容就决定了构件功能的表现形式。

属性是表征特定构件的某一方面特征的元素。根据其作用不同，嵌入式软件构件的属性可以分为四种，它们是描述属性、约束属性、配置属性和服务质量属性。描述属性是对构件的基本信息描述，约束属性是描述构件软硬件环境的要求；配置属性表示构件中的一些可配置的参数；服务质量属性表示用户对质量的期望和对系统的限制。

接口则常常用于对构件服务进行明确的规约，它是最底层的设计实体和重用单元。通过构件的接口可以了解构件的基本信息，因此在实际构建构件模型是，应明确定义构件接口。一个构件可以有一个或多个接口，构件接口可以由多个构件实现，它们之间是多对多的关系。构建接口和实体应独立处理，这样才能容易对不同构件进行重构。接口主要分为配置接口和功能接口。配置接口是处理构件内部与构件功能相关的一些数据属性。功能接口又分为提供接口和请求接口。

根据可配置构件模型的规范，一个构件的实现过程主要分下面几个步骤：

(1)抽象具体问题，确定构件，根据应用，提出构件的一些属性和需要对外提供的服务。(2)分析构件的功能，定义构件的各类接口。(3)对实现体代码进行封装，分析源代码是否具有可复用性，把这些具有可复用性的代码作为实现构件的原材料。(4)对可复用代码进行修改和测试，保证其正确性和可靠性。

在实际中，构件有大小之分，如分为原子构件和复合构件。这两类构件也是由属性、接口及其内部实现组成，但原子构件是最基本的构件，复合构件可由原子构件组成以实现比较复杂的功能。原子构件由于可复用性好并且接口简单，因此常用于构建复合构件。复合构件主要是为了实现交复杂的功能，因此其复用性也受到了限制。原子构件可以构建复合构件，复合构件也可以构建成更复杂的复合构建。它们之间常常构成一个层次结构，为了实现某个应用，可以将原子构件复合为某个复合构件，再将的复合构件与复合构建，也可以与某些原子构件合并成更大的复合构件，直到复合构件能够完成任务。

参考文献

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