1. 前言 嵌入式是軟件設(shè)計領(lǐng)域的一個分支，它自身的諸多特點決定了系統(tǒng)架構(gòu)師的選擇，同時它的一些問題又具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯?，可以推廣到其他的領(lǐng)域。 提起嵌入式軟件設(shè)計，傳統(tǒng)的印象是單片機(jī)，匯編，高度依賴硬件。傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)者往往只關(guān)注實現(xiàn)功能本身，而忽視諸如代碼復(fù)用，數(shù)據(jù)和界面分離，可測試性等因素。從而導(dǎo)致嵌入式軟件的質(zhì)量高度依賴開發(fā)者的水平，成敗系之一身。隨著嵌入式軟硬件的飛速發(fā)展，今天的嵌入式系統(tǒng)在功能，規(guī)模和復(fù)雜度各方面都有了極大的提升。比如，Marvell公司的PXA3xx系列的最高主頻已經(jīng)達(dá)到800Mhz，內(nèi)建USB,WIFI,2D圖形加速,32位DDR內(nèi)存。在硬件上，今天的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到甚至超過了數(shù)年前的PC平臺。在軟件方面，完善的操作系統(tǒng)已經(jīng)成熟，比如Symbian, Linux, WinCE?；谕晟频牟僮飨到y(tǒng)，諸如字處理，圖像，視頻，音頻，游戲，網(wǎng)頁瀏覽等各種應(yīng)用程序?qū)映霾桓F，其功能性和復(fù)雜度比諸PC軟件不遑多讓。原來多選用專用硬件和專用系統(tǒng)的一些商業(yè)設(shè)備公司也開始轉(zhuǎn)換思路，以出色而廉價的硬件和完善的操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用軟件的方式代替以前使用專有硬件實現(xiàn)的功能，從而實現(xiàn)更低的成本和更高的可變更，可維護(hù)性。 2.決定架構(gòu)的因素和架構(gòu)的影響 架構(gòu)不是一個孤立的技術(shù)的產(chǎn)物，它受多方面因素的影響。同時，一個架構(gòu)又對軟件開發(fā)的諸多方面造成影響。 下面舉一個具體的例子。 摩托車的發(fā)動機(jī)在出廠前必須通過一系列的測試。在流水線上，發(fā)動機(jī)被送到每個工位上，由工人進(jìn)行諸如轉(zhuǎn)速，噪音，振動???方面的測試。要求實現(xiàn)一個嵌入式設(shè)備，具備以下基本功能: 安裝在工位上，工人上班前開啟并登錄。 通過傳感器自動采集測試數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上。 記錄所有的測試結(jié)果，并提供統(tǒng)計功能。比如次品率。 如果你是這個設(shè)備的架構(gòu)師，哪些問題是在設(shè)計架構(gòu)的時候應(yīng)該關(guān)注的呢？ 2.1. 常見的誤解 2.1.1. 小型的系統(tǒng)不需要架構(gòu) 有相當(dāng)多的嵌入式系統(tǒng)規(guī)模都較小，一般是為了某些特定的目的而設(shè)計的。受工程師認(rèn)識，客戶規(guī)模和項目進(jìn)度的影響，經(jīng)常不做任何架構(gòu)設(shè)計，直接以實現(xiàn)功能為目標(biāo)進(jìn)行編碼。這種行為表面上看滿足了進(jìn)度，成本，功能各方面的需求，但是從長遠(yuǎn)來看，在擴(kuò)展和維護(hù)上付出的成本，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初節(jié)約的成本。如果系統(tǒng)的最初開發(fā)者繼續(xù)留在組織內(nèi)并負(fù)責(zé)這個項目，那么可能一切都會正常，一旦他離開，后續(xù)者因為對系統(tǒng)細(xì)節(jié)的理解不足，就可能引入更多的錯誤。要注意，嵌入式系統(tǒng)的變更成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的軟件系統(tǒng)。好的軟件架構(gòu)，可以從宏觀和微觀的不同層次上描述系統(tǒng)，并將各個部分隔離，從而使新特性的添加和后續(xù)維護(hù)變得相對簡單。 舉一個城鐵刷卡機(jī)的例子，這個例子在前面的課程中出現(xiàn)過。簡單的城鐵刷卡機(jī)只需要實現(xiàn)如下功能： 一個While循環(huán)足以實現(xiàn)這個系統(tǒng)，直接就可以開始編碼調(diào)試。但是從一個架構(gòu)師的角度，這里有沒有值得抽象和剝離的部分呢？ 計費系統(tǒng)。計費系統(tǒng)是必須抽象的，比如從單次計費到按里程計費。 傳感器系統(tǒng)。傳感器包括磁卡感應(yīng)器，投幣器等。設(shè)備可能更換。 故障處理和恢復(fù)?？紤]到較高的可靠性和較短的故障恢復(fù)時間，這部分有必要單獨設(shè)計。