基于嵌入式硬件构件模型的底层软件开发方法的研究.pdf

基于嵌入式硬件构件模型的底层软件构件开发方法研究

蒋银珍1王宜怀1王加俊2

摘要为了提高嵌入式系统的硬件和底层软件的可移植性，本文对基于嵌入式硬件构件模
型的底层硬件驱动程序（即底层构件）的开发方法进行了研究，给出了硬件构件与软件构件
的层次关系图以及底层构件的封装原则，通过实例分别阐述了GPIO构件、功能构件和外设
构件的程序编制方法以及移植性问题.
关键字构件,驱动程序,软件构件,底层构件,移植性
图分类号TP311，18
DevelopmentMethodResearchforBottomDriverBasedonEHC

JIANGYin-Zhen1WANGYi-Huai1WANGJia-Jun2
AbstractInordertoincreasethetransplantableabilityofthehardwareandbottomsoftware,this
paperstudiesthedevelopmentmethodofthedriver(bottomcomponent)basedonhardware
component,presentsthehierarchybetweenhardwarecomponentandsoftwarecomponent.The
thesisalsointroducesthepackageruleforbottomcomponent,expatiatesonhowtoprogramand
transplantGPIOcomponent、inner-functioncomponentandouter-functioncomponentvia
example.
KeywordsComponent,Driver,Softwarecomponent,Bottomcomponent,Transplantableability

1前言

嵌入式软件复杂度的增长对嵌入式软件开发技术的提高提出了迫切的要求。虽然软件工
程在嵌入式领域的发展远远落后于其他领域，但近几年不少学者试图将软件工程中的基于构
件的开发思想引入到嵌入式领域，为嵌入式软件开发提供理论支撑。但是，这方面的研究还
刚刚起步，有关嵌入式软件设计建模及规范的理论与应用研究将成为嵌入式软件工程的研究
热点。嵌入式软件工程的研究目标是建立起一套规则，规范程序的编写，减少工作的重复，
提高软件的可移植性和可维护性，减少系统开发时间。
目前，人们研究的嵌入式软件开发方法大多建立在嵌入式操作系统基础上，而对于很多
专用领域的嵌入式系统而言，由于Flash容量较小，结构和功能相对比较单一，无需操作系
统的支持，因此与硬件打交道的底层驱动程序往往需要设计人员自己编写。目前有关底层驱
动程序编写规范的研究很少。对于嵌入式系统工程师而言，开发出稳定、完备的驱动程序不
仅需要有丰富的开发经验和熟练的开发技能，更需要一个具有指导作用的驱动程序开发模
型。为了解决这个问题，本文在基于嵌入式硬件和软件协同设计思想的基础上，将与硬件密
切相关的底层驱动程序抽象并封装起来，定义为底层构件，努力做到：对于以单MCU为核
心的嵌入式系统而言，当MCU的型号发生改变或系统外围设备（如键盘、LCD等）接口发
生改变时，相应的驱动程序要改动很小甚至无需修改，而上层调用程序不必作任何改动，从
而提高了系统软件的可重用性和可移植性。

2嵌入式系统硬件设备驱动程序的特点和要求

众所周知，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，是以应用为中心，以计算机技术为基础，
软件、硬件可裁剪，并能适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要

国家自然科学基金(60871086)资助
SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(60871086)
1.苏州大学计算机科学与技术学院,苏州2150062.苏州大学电子信息学院,苏州215021
1.ComputerScienceandTechnologySchoolofSoochowUniversity,Suzhou2150062.Electronicsand
InformationSchoolofSoochowUniversity,Suzhou215021
求的专用计算机系统。嵌入式系统与硬件紧密相关，是软件与硬件的综合体，硬件设计和软
件设计相辅相成。嵌入式系统中的驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，是硬
件和高层软件之间的桥梁。正是通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既
定的工作效果。
驱动程序的开发在嵌入式系统的开发中具有举足轻重的地位。驱动程序的好坏直接关系
着整个嵌入式系统的稳定性和可靠性。然而，开发出完备、稳定的驱动程序并非易事。长期
以来，开