[發明專利]一種模塊化嵌入式軟件架構及其定制方法、定制系統

有效

• 申請號: 202010059838.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111309291B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 原倉周;袁發有;齊征;詹盼盼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F8/20
• 分類號: G06F8/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;付雷杰

本申請實施例的公開了一種模塊化嵌入式軟件架構及其定制方法、定制系統，應用于嵌入式設備，通過所述操作系統適配層構建在操作系統之上，用于向所述核心模塊服務層提供服務接口；所述核心模塊服務層構建在所述操作系統適配層之上，用于管理所述應用功能模塊層的不同模塊的生命周期、并提供所述應用功能模塊層的不同模塊之間的通信，其中，所述應用功能模塊層構建在核心模塊服務層之上，能夠解決目前嵌入式軟件架構對軟件模塊執行特性支持不充分、軟件定制不方便等技術問題，實現支持多種功能模塊的運行方式以及方便用戶根據嵌入式設備的功能模塊運行方式的特點選擇不同的功能模塊實現方式以得到更適合的軟件實現。

技術領域

本發明涉及一種嵌入式軟件技術領域，特別涉及一種模塊化嵌入式軟件架構及其定制方法、定制系統。

背景技術

隨著移動嵌入式設備CPU(中央處理器)芯片處理能力不斷的提高以及應用場景的增多，嵌入式設備上運行的應用程序需要能夠滿足多樣的需求。然而，嵌入式設備種類繁多、軟硬件環境自成體系、規范和標準不統一等特點，造成開發和部署成本高，因此，開發具有可擴展、可重用、可移植的嵌入式軟件是十分有必要的。

早期的嵌入式軟件基于特定的需求和操作系統開發，雖然能夠充分發揮操作系統的性能，但是嵌入式軟件對操作系統和底層硬件的依賴性大，開發人員不僅需要了解大量的底層軟硬件知識，而且嵌入式軟件代碼的可移植性差。

為了滿足嵌入式代碼能夠方便的移植到不同的操作系統，一種方式是通過提取中間層提高嵌入式軟件代碼的共享程度，CN103150162B介紹了一種在軟件模塊和操作系統適配層之間提供一個模塊管理與調度的中間層，將各個模塊之間通信和模塊調度接管過來，將模塊做成組件獨立出來，降低模塊之間的耦合；另一種方式是通過提供開發平臺，例如CN102779047B提出了一種嵌入式軟件支撐平臺，中間件技術和虛擬機原理，通過統一的操作系統適配實現系統屏蔽，通過構建公共模塊為上層應用程序提供支撐功能。通過使用提取中間層和提供開發平臺的技術盡管提升了嵌入式軟件的可移植性和開發效率，但是僅僅支持上層應用的單一方式執行，缺乏針對不同應用執行的特點提供差異化的支持。

為提供嵌入式軟件的可擴展和可重用，一種較常用的技術是微內核插件化架構技術，這種架構技術基于插件實現應用的業務邏輯，解耦組件之間的關系，當運行一個應用程序時，只需把選定的系統服務加載到系統中即可。該架構技術有比較成熟的實現，例如基于Java語言的eclipse架構；CN102141922B提出了一種在C++語言環境中建立的標準化插件系統，通過微內核依據插件資源配置文件加載所需插件，并在插件資源配置文件判斷插件不是最新版本時進行插件獲取并更新；CN103092645B提供了一種基于微內核技術的地理空間信息應用系統的實現方法，通過將功能服務分解為原子粒度的功能模塊，以微內核技術構建資源加載管理器，從而實現高效的、可擴展的地理空間應用系統。另一種技術是組件化技術，例如標準的面向對象應用程序體系規范CORBA，該體系結構解決分布式處理環境中，硬件和軟件系統互連的一種解決方案，軟件由組件組成，并通過組件間相互通信實現軟件功能，但是面向過程如C應用則不符合。但是，微內核插件化架構技術和組件化技術僅通過進程間通信技術實現組件間交互，不適用于資源受限的嵌入式設備，并且各組件的運行方式已定，用戶不能夠根據具體應用進行調整提高系統的性能；

為了方便用戶的配置和使用，一些研究者也提出了一些軟件配置方法，包括：(1)軟件設計為可配置的，用戶手動配置并編譯，系統配置將不同功能、版本的構件選裝成滿足需要的軟件，最終通過編譯鏈接生成系統可執行映像，例如采用直接修改Makefile文件的方式，但這種方式操作復雜，對用戶技術背景要求高，并且調整軟件部分功能需要完全重新編譯整個軟件；(2)用戶通過執行一些命令達到軟件功能模塊的替換與更新，但這種方式需要用戶輸入繁瑣的命令才能完成安裝、卸載功能，不方便用戶記憶與操作；(3)軟件功能以插件的方式提供，用戶通過可視化界面選擇部分需要的功能模塊然后自動定制，此方案雖然降低了用戶的記憶需要，但是需要用戶對定制軟件需要的功能有較清晰的認識，并且在定制軟件包含模塊數量過多的時候可能造成定制軟件功能不完善，影響軟件正常運行。