软件编程让硬件的身段更“灵活”

王泓清

摘要

随着现代物联网的快速发展，人们对物联网的应用更加频繁，同时对物联网的技术要求也进一步提高。物联网的深入发展是时代和生活的要求，而物联网主要是由硬件与软件程序两部分构成，硬件是物联网的基本要求，而软件程序同样是物联网的重要组成部分，软件程序与硬件共同成就了物联网的“霸业”，另一方面，软件程序与硬件两者之间相辅相成、相互作用，软件程序会影响到硬件功能的发挥，硬件设备需求的变化也会要求软件程序效率、质量的提高。本文就软件编程是如何让硬件身段更灵活做了简单介绍。

【关键词】编译效能 设计弹性 微控制器

软件大致有三个阶段，分为汇编语言、编译语言、脚本语言三个时期，在不同的阶段有不同的要求，每个阶段的技能集又存在着差异，大数据、传感数据、视觉、语音等软件工程也是软件编程的重中之重，并且这对软件工程师的能力要求也大大提高，工程师们不仅把精力聚焦于设计研发上，而且要深入到固件编写和算法开发方面，为了减轻软件开发的压力，改进软件的环境与编程方式是必然的。

1 整合开发环境，引入“硬”为“软”用新思想

1.1 统一开发环境

统一的开发环境对于软件可编程元件的设计有着非同寻常的意义，统一的环境不仅有利于降低研发成本且节省时间、提高效率。为软件编程技术提供了口径一致的技术元件，节省研发团队精力，免去了寻找匹配元件的麻烦。另外，由于硬件的部分效能也与软件编程设计弹性有关的原因，供货商有时会运用不同的解决方案，尤其是当他们面对庞大的市场需求和成本问题时，他们会将不同系列的软件彼此孤立起来，各有各的位置，并且它们的核心与指令集也不相互交融，这就为研发信息间的传递造成了阻碍，也增加了研发的成本，所以，统一开发环境是有必要的，有需求的。

1.2 时未来语言的预期

随着科学技术的发展，新技术的更新，许多传统的技术正在被淘汰，汇编语言逐渐被C语言所取代。然而现在在人工智能的热潮下，人工智能也开始应用在物联网的多方面，Python开始正式进军物联网，显然在人工智能方面Python比C更适合。在统一开发环境的大需求下，Python这个被称为“万金油粘合”的语言也更迎合环境大需求。

1.3 “硬”为软用

其本质就是将硬件知识引入软件编程，例如：三裁判系统，传统编程需要考虑逻辑，画流程图确认无逻辑漏洞后方可编程，然而使用数字电子技术的逻辑门芯片与卡诺图知识，几分钟即可完成前期准备。

（1）按需求画卡诺图。

（2）用软件编出需要的逻辑门（或、与、非的组合）。

（3）利用对逻辑门知识编出所需程序。

利用卡诺图、真值表、逻辑表达式之间的转换，可以结合更多硬件知识完成更复杂需求。这正是结合硬件知识的软件工程中的新“设计模式”。

2 创造更多设计弹性，“软”“硬”兼容

2.1 微处理器的分类及应用

根据微处理器的应用领域，微处理器大致可以分为三类：通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。一般而言，通用处理器追求高性能，它们用于运行通用软件，配备完备、复杂的操作系统;嵌入式微处理器强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电;微控制器价位相对较低，在微处理器市场上需求量最大，主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。因此，微处理器的应用直接关系到软件系统的复杂程度，同时，软件可编程技术也要随时做出调整，在一个完整的电子设备中，软件系统与硬件系统二者之间具有较强的关联性，往往一个新的软件系统的设计，会迫使硬件设备的改变，所以，“软硬兼施”才是硬道理。

2.2 配置DSP核心

DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，它不仅具有可编程性，而且它的实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用的微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。因此，我们在软件可编程技术运用的过程中，配置DSP这种运行较高的微处理器表明我们要在计算机的内部核心上改变运行情况，并且打造出属于自己的核心配置，所以，新型软件开发系统的不断完善也是促进DSP处理器升级的推动力，也可以真正实现软件可编程技术对硬件设备的“软化”作用。

2.3 高弹性的代价

所谓高弹性就是指，物体在外力消失时，可以立刻恢复原来形状。在软件可编程技术过程中，随着计算机等终端产品生命周期的缩短，DSP和CPU等软件可编程技术的生命周期也受到影响，它们的生命周期是依附于产品之上的，如果为了获得较高的生命弹性，那么这些软件可编程技术就必须拥有较高的利用率，同时也要具备高超的技术水平，尽量将研發周期缩短，及时适应快速变化的计算机市场，更确切的讲是要跟上高新技术变化的节奏，所以，要享受高弹性就要付出一定的代价。3软件可编程的始祖

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。微控制器可从不同方面进行分类：根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机;根据存储器结构可分为Harvard结构和Uon Neumann结构;根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP，掩膜、EPROM/EEPROM和闪存Flash;另外，微控制器都“嵌入”在其他装置内部来控制该产品的功能和操作。所以，微控制器也是软件编程的前身，它与微处理器一起影响着软件可编程技术的发展。

4 总结

软件编程家族本就比较庞大，因此，内部成员之间的关系也比较复杂，再加上外部环境因素的影响，也就是硬件对其的作用，更加使得软件编程的情况复杂难辨，所以当面对这样一个复杂的环境时，更应当努力探索软件开发技术，提高软件可编程技术水平。

参考文献

[1]梁晖.一种灵活配置硬件形态的设备管理模型[J].经营管理者，2013（09）：90-91.

[2]陈忠利.浅谈计算机硬件维修与日常维护维修[J].计算机光盘软件与应用，2013（14）.

[3]左益豪.浅谈个人计算机及手机的软件维护[J].通讯世界，2017（24）.