模块化的嵌入式软件设计研究

湖北科技学院 王 健

嵌入式软件在设计时主要是采用C语言编写，构建软件的基本架构。为了使得软件运行的更加的高效流畅，文章提出了基于模块化的嵌入式软件设计，并简单的介绍了嵌入式软件使用的编程语言，通过简单的介绍有关模块化设计需要使用的技术理论知识，并且使用C语言进行模块化代码编写，实现了软件的一些特殊功能。

基于模块化的嵌入式软件设计能够有效的降低代码编写的重复率，减少代码编写的工作量，提高了整体的工作效率，极大地减少了软件设计开发的时间成本，该方式简单易操作，便于后期的修改和维护。需要注意的是模块化代码编写的方法及要点，尽量的避免设计人员走弯路，加强设计人员之间的沟通交流，借鉴优秀的设计经验和代码编写的方法，提高代码编写效率，降低程序出错概率，缩短软件开发周期，从而推动基于模块化的嵌入式软件设计研究取得良好的效果。

1 嵌入式软件编程语言

嵌入式软件在编写过程中可能会使用多种不同的语言，如汇编语言简单高效，容易使使用，C语言易学易掌握，使用广泛，C++语言是C语言的继承，可以进行多种方式的开发，在很多程序中被应用编写。通过相关的研究资料和实践证明：三种语言的执行效率存在很大的不同，其中汇编语言的执行效率最快，C++的执行效率最慢；三种语言模块化编程的难易程度也同样有所区别，C++语言的使用比较的简单方便，而汇编语言使用难度最大，综合以上的原因分析，基于模块化的嵌入式软件设计多采用C语言进行编写，主要具有以下优点：C语言代码适用于很多的开发环境，C语言简单易学易掌握，推广使用比较方便。

2 软件模块化设计简述

嵌入式软件设计需要设计者具备专业的软件知识和良好的程序设计思维，对于从业者的综合素质要求十分严格，尤其是新时代的社会变化的很快，软件的设计需要与时俱进，能够跟上时代进步的脚步，有良好的发展前景，通过模块化设计可以将复杂的程序变得更加的简单易学，后期的维护和更改维修，既能满足用户的使用需求，同时保持了模块的独立性能，提升了软件整体的运行效率。

（1）基于模块化的嵌入式软件设计由于可操作性强，未来的发展空间巨大，从根本上降低设计难度，适用于更多的行业场景，保证软件的灵活性，提升软件的自身运行性能。进行模块化软件设计时，设计人员要科学合理的规划，利用科学的方法完成设计的高效，重点是根据模块的可分解性制定模块化的分解流程，利用可结合性实现软件的多功能互补，增强软件使用的延伸性和连续性，达到保护软件的目的。

（2）基于模块化的嵌入式软件设计就是将大而复杂的问题简单化，解决使用者的需求，完成软件的设计研究，确保不同模块之间通过自由地结合在一起构成新的系统，减少故障率，便于后期的运行和维护。

（3）基于模块化的嵌入式软件设计使得整个的模块逐渐的转变成众多单一的小模块，小模块之间独立运行，相互配合，共同高效的完成软件的实践应用，在软件调试时时能够快速的判断是哪个模块出现的问题，及时采取科学的方法对模块进行优化，保障了软件开发的实用性。

3 使用C语言进行模块化代码编写

通过模块化实现嵌入式软件的编写，提升软件的运行性能。通常的开发软件的步骤是：分析确定软件的功能需求，开展设计研究，优化完善代码结构，最终通过调试确定软件的实践应用。

基于功能的软件开发方法中，首先需要考虑的就是软件的功能需求，从过程和操作两个层面进行全面的考虑，但是实现这一功能的方法是多种多样的，而软件设计中考虑的“过程”和“操作”是多变和不稳定的，开展各个模块的配合性研究和应用，因为整体的集成特性，后期的故障维修和维护的难度大。而且这种软件结构把所有的功能集中在一起，发生故障造成的影响十分的严重，整个软件系统相对来说比较脆弱，采用集中式的设计方法导致软件的耦合度大，未来的发展和优化额的空间不足，不具备良好的推广应用调条件。而C语言拥有面向对象的特性，充分的发挥C语言的价值和作用能够有效的避免集中功能设计，整个的结构相对独立，运行操作和后期的维护更加的方便，因此使用C语言，这样设计的整个过程相对来说通俗易懂，便于推广使用，嵌入式软件模块化设计的性能也更加的优越。

通过C语言代码的编写可以发现，结构体定义了一个新的数据类型LPF，采用这种新型的设计和编写的方式有利于提升软件的整体性能，因为这种带有数据和方法的数据类型已经拥有了一些面向对象的特征，所以在进行设计研究时可以理解为一个简单对象，通过各个不同模块的组成结合的方式逐渐的提升软件的性能，根据里面包含的各个模块的信息和功能，对模块输入Input进行合理的设计和放置，对模块输出Output、的型号选择进行比对研究，对模块参数TC和FC的的数值进行校验，针对模块变量K和oldOutput进行合理的实用性设计，LPF中也同样包含了对象的方法：模块初始化Init()、模块复位Reset()、模块主要功能实现CalC()。上述结构体定义是C语言模块化编程的第一步，只是声明了数据和方法的接口。

C语言定义的LPF数据类型，一次开发，尽量多的复用。拷贝数越多，成本越低，价值最大。但是由于每个项目的差异性，因此需要将整个软件模块化，在不同项目中仅搭积木，以增加复用数。实现了价值的最大化，所以，需要针对实现对象的方向代码进行详细的检查，发现编写过程中可能存在的错误，上述编写C语言实现对象的方法是C语言模块化编程的第二步。

C语言中的方法调用是需要传递对象的指针达到程序正常执行的目的，实现软件的正常运行，但是这种方式存在的主要缺点就是容易导致软件的运行出现问题，故障的概率得到明显的增加。因此，需要在声明对象时将LPF结构的数据和函数指针进行初始化，按照科学的方法定义LPF默认值，这是C语言模块化编程不同于C++的重要一点。

C语言中使用LPF数据类型，这与汇编语言和C++语言在设计上存在较大的差别，彼此之间的设计风格也不相同，极大地提升了语言运行使用的效率，较少重复率，也为软件的高效运行坚定了坚实的基础。通过分层和模块接口隔离，解决解耦问题。当解决了耦合问题后，就可以用编译配置或者动态加载的方式，让一套代码支持多款产品的目的，即保证了模块化，又保证了扩展性。

4 促进基于模块化的嵌入式软件设计的发展

4.1 打造科学有效的研究体系

打造科学有效的研究体系，根据设计过程中遇到的难点问题开展头脑风暴法，激发设计者的灵感，确保模块化能够发挥更大的功能。针对模块化嵌入式软件设计，我们需要了解软件的功能需求，将其细分为几个模块，通过不断的设计实践不断的提升自身的技能水平，在不断的尝试过程中寻找设计的不足之处，促进软件的设计创新性发展

4.2 培养软件设计人才

人才是计算机行业飞速发展的重要作用力，也是软件创新的重要推动力，通过积极主动的组织相关的人员开展模块化的嵌入式软件设计学习，将引进先进的设计思维和创新性的设计理念，主动发现和寻找最优化的设计方法和思路，致力于通过实践逐渐的提升自身的能力，帮助我们去的良好的设计成果，促使模块化嵌入式设计逐步的实用。

4.3 强化创新创造能力的培养

计算机行业之所以能够持续不断地取得发展成果，其主要就是依托创新创造，不断的强化技能的培训，加强模块化的设计，提升嵌入式软件的实用性能。为了提升软件设计的水平，使得软件设计具有持续发展的活力，需要增强设计人员的创新创造意识，设计人员需要时刻保持积极主动的学习态度，及时的更新和了解嵌入式软件设计的最新知识，了解计算机发展的方向，开展模块化的研究和设计。基于模块化的嵌入式软件设计需要采用的现代化的创新性思维，设计人员需要充分的发挥自身的聪明才智，采用基于模块化的嵌入式软件设计，使得设计别出心裁，满足未来软件设计的发展要求，能够有效提升软件的运行效率，同时确保软件运行的科学性、合理性，推动计算机软件行业的进一步发展创新。

4.4 促进设计人员基于模块化的嵌入式软件设计经验的交流讨论

每个企业在进行基于模块化的嵌入式软件设计的是遇到的问题可能不尽相同，彼此的技术经验都各有自身的优缺点，因此，为了哥哥企业的共同进步和发展，推动模块化嵌入式软件设计研究的创新性进步，可以通过专业人员的设计经验交流加强基于模块化的嵌入式软件设计成果研究，在不断的实践应用中逐渐取得建设性的成果和历史性的突破，确保基于模块化的嵌入式软件设计能够有效的提升软件的运行效率，保持各个模块的独立性，避免了软件运行故障的扩大化，提升软件的运行维护水平，减少软件的运行故障，确保基于模块化的嵌入式软件设计能够切实取得良好的效果。

结束语：通过模块化编写能够提升软件的运行效率，保持各个模块的独立性，避免了软件运行故障的扩大化，同时充分的利用各个模块连续性满足软件的整体需求，便于后期的维护。因此，基于模块化的嵌入式软件设计研究应该引起人们的重视，值得行业推广使用。