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可移植的嵌入式WEB服務(wù)器軟件設(shè)計

作者: 時間:2012-03-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,嵌入式技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的過程控制、環(huán)境監(jiān)測以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等方面得到了廣泛的應(yīng)用,通過嵌入在目標(biāo)設(shè)備中的,可以非常方便地獲取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù),并實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的干預(yù),達(dá)到對遠(yuǎn)程現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視和控制的目的。在實際系統(tǒng)中,遠(yuǎn)程設(shè)備往往千差萬別,為了在這些目標(biāo)設(shè)備中構(gòu)建,必須針對不同的系統(tǒng)編寫相應(yīng)的WEB服務(wù)器代碼,通過采用基于操作系統(tǒng)適配層的中間件技術(shù),可以很好的解決WEB服務(wù)器軟件在不同系統(tǒng)之間的移植問題,同時改善軟件的可維護(hù)性。

1、嵌入式軟件的可移植問題

主要指把同一軟件放置到不同系統(tǒng)平臺(如不同的硬件平臺或操作系統(tǒng))并使之正常運(yùn)行的難易程度,有時候被表述為跨平臺性,軟件的主要涉及到上面提到的軟硬件運(yùn)行環(huán)境。開發(fā)出來的程序,如果不用修改或只需極少量的修改便能在其它種類的計算機(jī)上運(yùn)行,就是可移植性好的程序。在當(dāng)今的軟件設(shè)計中,為了在不同的產(chǎn)品線上重復(fù)使用相同的代碼,經(jīng)常需要將代碼從一個平臺移植到另一個平臺,這種代碼的重復(fù)利用非常重要,因為它可以縮短軟件開發(fā)和測試的周期,同時還能減少后期的維護(hù)工作。

計算機(jī)軟件的運(yùn)行環(huán)境有兩個方面——硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。硬件環(huán)境主要涉及計算機(jī)的硬件體系結(jié)構(gòu),比如X86體系結(jié)構(gòu)、ARM體系結(jié)構(gòu)、MIPS體系結(jié)構(gòu)等,不同的體系結(jié)構(gòu)其指令系統(tǒng)、中斷處理、寄存器組織、總線讀寫等都存在一定的差別;軟件環(huán)境指的是軟件依賴的操作系統(tǒng)。嵌入式應(yīng)用需求多樣,操作系統(tǒng)種類也非常豐富,常見的有 VxWorks、Nucleus、WinCE、Linux/uClinux、eCos、uC/OS-II、ThreadX、Hopen和Delta等,不同的操作系統(tǒng)都會提供一些系統(tǒng)服務(wù),比如任務(wù)創(chuàng)建和管理、任務(wù)間件通訊等,但各個操作系統(tǒng)在具體實現(xiàn)時會存在一些差異,其對外提供的系統(tǒng)服務(wù)接口也有不同,比如創(chuàng)建任務(wù)的系統(tǒng)調(diào)用:VxWorks為taskSpawn,Nucleus為NU_Create_Task,為了編寫具有最廣泛適應(yīng)性的可移植代碼,開發(fā)人員必須注意到這些差異,并且采取適當(dāng)?shù)牟呗?,來開發(fā)具有良好可移植性的軟件,使用一個稱為操作系統(tǒng)適配層的中間件可以很好的解決這個問題。

中間件(Middleware)是位于平臺(硬件、操作系統(tǒng))和應(yīng)用程序之間的一組通用服務(wù),這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議,針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺,它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實現(xiàn)?;谥虚g件模型,需要對軟件模塊進(jìn)行一下簡單的重構(gòu):界面與功能模塊分離,在模塊化的軟件中,界面要求以獨(dú)立的模塊出現(xiàn),它與功能模塊之間可以根據(jù)具體的情況采用API調(diào)用或者消息等通訊機(jī)制來進(jìn)行交互,這樣在進(jìn)行界面修改時可以不修改軟件的其他部分;同時功能模塊不直接調(diào)用操作系統(tǒng)的服務(wù)函數(shù),而是調(diào)用中間件提供的處理函數(shù),通過中間件實現(xiàn)與操作系統(tǒng)、硬件以及人機(jī)界面之間的交互,這樣整個軟件的框架就變成如下結(jié)構(gòu):

基于中間件的軟件結(jié)構(gòu)圖


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