專利名稱：一種面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的軟件應(yīng)用框架及應(yīng)用該框架開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法及裝置，特別指一種應(yīng)用軟件應(yīng)用框架來快速開發(fā)數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
DSP芯片的大量問世，使數(shù)字化儀器設(shè)備的信號處理功能大大加強，具有更強的數(shù)據(jù)處理能力和圖像處理能力，各種數(shù)據(jù)分析類儀器獲得了新的應(yīng)用意義，應(yīng)用范圍也日益擴大，比如生物芯片掃描分析儀、票據(jù)影像分析處理儀和心電監(jiān)護(hù)儀等?，F(xiàn)有的數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)一般如圖1所示，包括主處理單元100、協(xié)處理單元110、數(shù)據(jù)采集模塊120、數(shù)據(jù)輸出模塊130、UI交互模塊140以及其他交互接口150。主處理單元100以嵌入式處理器101為核心，帶有存儲器102進(jìn)行應(yīng)用程序存儲和數(shù)據(jù)存儲。協(xié)處理單元110包括DSP處理器111，負(fù)責(zé)與主處理器建立通訊，以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析功能，存儲器112存儲DSP應(yīng)用程序以及相關(guān)數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)采集模塊120，連接到協(xié)處理單元，并通過A/D接口121、串口122或并口123等等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)暫存在協(xié)處理單元110，以等待主處理單元100的命令是否進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或直接傳輸。數(shù)據(jù)輸出單元130，主處理單元接收到協(xié)處理單元的數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出單元130進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出?？梢赃M(jìn)行本地輸出131，比如打印機輸出，也可以選擇本地存儲132，或者網(wǎng)絡(luò)傳輸133。UI交互模塊140，用戶可以通過GUI界面或鍵盤等對儀器進(jìn)行操作。其他交互接口150，包括調(diào)試接口151、USB接口152或LED顯示153等等，實現(xiàn)用戶的其他人機操作。
數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)具有巨大的市場潛力，研究符合新一代數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備領(lǐng)域行業(yè)的開發(fā)方法，提高這些儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化水平已經(jīng)成為一個日益緊迫的需求。
目前，應(yīng)用構(gòu)件和框架技術(shù)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，在多個實踐領(lǐng)域達(dá)到了縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本和提高軟件質(zhì)量的要求。面向特定領(lǐng)域，抽象其相應(yīng)的應(yīng)用框架，為系統(tǒng)的快速開發(fā)提供理論和代碼復(fù)用，并且可以為大型復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)帶來簡單的解決方案。數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)功能復(fù)雜，因此，研究開發(fā)一個面向該領(lǐng)域的軟件應(yīng)用框架以及實現(xiàn)方法和平臺，使得開發(fā)者使用該方法可以快速地完成多種數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)，大大提高工作效率，同時也使得系統(tǒng)具有模塊化和專業(yè)化，便于今后的系統(tǒng)維護(hù)、更新和完善發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種面向數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用框架，該框架實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的功能流程，應(yīng)用該框架以及支撐該框架的平臺裝置，可以快速完成嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。
一種面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用框架，包括初始化模塊，用于完成系統(tǒng)的各類初始化，包括參數(shù)、采集接口、網(wǎng)絡(luò)等；DSP協(xié)處理器設(shè)置模塊，用于實現(xiàn)主從處理器之間的協(xié)議設(shè)置；事件處理模塊，包括命令處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，命令處理模塊用于處理外部命令、本地UI命令，數(shù)據(jù)處理模塊用于處理DSP數(shù)據(jù)觸發(fā)事件、定時器驅(qū)動事件。
數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用框架實現(xiàn)了該領(lǐng)域系統(tǒng)的功能流程，提供了基于主處理器和DSP處理器協(xié)同工作的數(shù)據(jù)采集分析協(xié)議。同時提供了原始的復(fù)用代碼，該代碼無需任何更改，即可生成可執(zhí)行應(yīng)用程序。開發(fā)者可根據(jù)具體應(yīng)用系統(tǒng)的功能需求可以對代碼進(jìn)行替換和修改，獲得具體的應(yīng)用系統(tǒng)軟件。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述嵌入式軟件應(yīng)用框架快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的裝置。
一種應(yīng)用上述嵌入式軟件應(yīng)用框架快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的裝置，包括面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)支撐，提供面向數(shù)據(jù)分析類儀器的基于多種典型嵌入式處理器的硬件平臺、基于多種典型嵌入式處理器的板級支持包BSP及驅(qū)動程序，以及面向數(shù)字化儀器設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)SmartOSDI；圖形化的集成開發(fā)環(huán)境，集成了嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫和嵌入式軟件應(yīng)用框架，用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫和嵌入式軟件應(yīng)用框架的管理和使用，提供原始復(fù)用代碼及嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫的擴展。
所述的嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫包括圖形用戶界面GUI構(gòu)件庫、數(shù)據(jù)管理構(gòu)件庫、信號及圖像處理算法構(gòu)件庫和數(shù)字化儀器專用接口構(gòu)件庫，供嵌入式軟件應(yīng)用框架實現(xiàn)開發(fā)調(diào)用。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了基于上述開發(fā)裝置快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的方法。
一種基于上述開發(fā)裝置快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的方法，包括以下步驟步驟521，針對具體的數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，建立相應(yīng)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)；步驟522，在開發(fā)裝置提供的系統(tǒng)支撐上選擇系統(tǒng)硬件及內(nèi)核系統(tǒng)支持，搭建系統(tǒng)平臺；步驟523，選擇由開發(fā)裝置提供的數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架；步驟524，針對具體的應(yīng)用系統(tǒng)，通過調(diào)用嵌入式軟件應(yīng)用通用構(gòu)件庫以及構(gòu)件庫擴展提供的API接口，對嵌入式軟件應(yīng)用框架作適應(yīng)性修改；步驟525，生成具體的應(yīng)用系統(tǒng)代碼；步驟526，通過交叉編譯，下載至目標(biāo)板完成嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)；步驟527，對開發(fā)完成的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行測試，若發(fā)現(xiàn)嵌入式軟件應(yīng)用框架需要演化，步驟528，則根據(jù)領(lǐng)域需求進(jìn)行嵌入式軟件應(yīng)用框架完善和更新，步驟529。
相對于傳統(tǒng)的數(shù)字儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，本發(fā)明方法為開發(fā)者提供了系統(tǒng)的設(shè)計架構(gòu)，具有系統(tǒng)的骨架部分；開發(fā)者無需重新定義主從處理器之間的通訊協(xié)議；而且該方法建立在構(gòu)件庫基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的構(gòu)建采用模塊組合的方式，便于系統(tǒng)的維護(hù)和更新。


圖1為現(xiàn)有數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明嵌入式軟件應(yīng)用框架的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為本發(fā)明嵌入式主處理器和DSP處理器之間的通訊協(xié)議流程圖；圖4為本發(fā)明嵌入式軟件應(yīng)用框架的流程圖。
圖5為本發(fā)明開發(fā)裝置及利用該裝置進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的流程圖。
具體實施例方式
如圖2所示，一種面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用框架，包括初始化模塊200，包括系統(tǒng)的各類初始化，包括參數(shù)、采集接口、網(wǎng)絡(luò)以及其他初始化等。
DSP協(xié)處理器設(shè)置模塊210，實現(xiàn)了主從處理器之間的協(xié)議設(shè)置；事件處理模塊220，指的是主處理器進(jìn)行各類事件處理，包括命令處理模塊225和數(shù)據(jù)處理模塊226，命令處理模塊225負(fù)責(zé)外部命令處理221，主要是設(shè)備外接接口等觸發(fā)的命令；和本地UI命令處理222，接收用戶通過UI進(jìn)行設(shè)備操作的命令；數(shù)據(jù)處理模塊226負(fù)責(zé)DSP數(shù)據(jù)觸發(fā)事件處理223，DSP與主處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，發(fā)送中斷觸發(fā)的事件處理；和定時器驅(qū)動事件處理224，用戶通過參數(shù)設(shè)置定義的定時事件，比如定時采集數(shù)據(jù)事件等。外部命令221和本地UI命令222事件發(fā)生后，系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的命令處理225；而DSP數(shù)據(jù)觸發(fā)事件223和定時器驅(qū)動事件224發(fā)生后，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，調(diào)用算法進(jìn)行各類數(shù)據(jù)分析并獲得數(shù)據(jù)輸出。其中，虛線表示這些事件處理分支是可選的，實際的數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備系統(tǒng)可能包含一個或多個事件處理分支。
如圖3所示，以一次數(shù)據(jù)采集分析過程說明主從處理器之間的通訊協(xié)議流程。系統(tǒng)有一塊主從處理器都可以訪問的內(nèi)存空間，空間進(jìn)行定義可分為參數(shù)區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)。首先，主處理器設(shè)置采集控制命令參數(shù)和分析參數(shù)等，給DSP發(fā)送中斷，通知DSP根據(jù)參數(shù)和命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；DSP接收和執(zhí)行命令后給設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，主處理器等待DSP任務(wù)的完成；DSP完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)后，發(fā)送中斷通知主處理器任務(wù)完成；用戶決定主處理器發(fā)送是否分析的命令，如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則發(fā)送算法調(diào)度和分析命令，同時發(fā)送中斷通知DSP；DSP根據(jù)接收到的算法調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，同時發(fā)送中斷通知主處理器取數(shù)據(jù)分析結(jié)果；主處理器接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)用戶選擇進(jìn)行存儲、終端打印或網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葦?shù)據(jù)輸出。
如圖4所示，結(jié)合圖2中嵌入式軟件應(yīng)用框架的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架流程，細(xì)化了各個模塊的事務(wù)處理。
如圖5所示，一種應(yīng)用嵌入式軟件應(yīng)用框架快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的裝置，包括面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)支撐500，提供了面向數(shù)據(jù)分析類儀器的基于多種典型嵌入式處理器的硬件平臺501、基于多種典型嵌入式處理器的板級支持包BSP及驅(qū)動程序502，以及面向數(shù)字化儀器設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)SmartOSDI 503。
圖形化的集成開發(fā)環(huán)境510，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件構(gòu)件庫和框架的管理和使用，集成了數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫511，包括圖形用戶構(gòu)件庫514、數(shù)據(jù)管理構(gòu)件庫515、信號及圖像處理算法構(gòu)件庫516和數(shù)字化儀器專用接口構(gòu)件庫517，供框架實現(xiàn)開發(fā)調(diào)用。集成了數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架512，提供原始復(fù)用代碼。以及應(yīng)用構(gòu)件庫的擴展513。
開發(fā)裝置還以圖形化的形式向開發(fā)者提供了工具和資源，包括編輯器、編譯器和調(diào)試工具等，各種交叉編譯環(huán)境。利用該環(huán)境，數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程如下首先針對具體的數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，步驟521；在裝置提供的系統(tǒng)支撐上選擇系統(tǒng)硬件及內(nèi)核系統(tǒng)支持，搭建系統(tǒng)平臺，步驟522；進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)時，選擇由裝置環(huán)境提供的數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架，步驟523；針對具體的應(yīng)用系統(tǒng)，框架需要作適應(yīng)性修改，步驟524，作框架適應(yīng)性修改時，可以通過調(diào)用數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用通用構(gòu)件庫511以及構(gòu)件庫擴展513提供的API接口；框架適應(yīng)性修改，進(jìn)行代碼替換或刪減后，就可以生成具體的應(yīng)用系統(tǒng)代碼，步驟525，通過交叉編譯等步驟后下載至目標(biāo)板即可完成系統(tǒng)開發(fā)，步驟526。
數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)完成后，可對其進(jìn)行測試，步驟527。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架需要演化，步驟528，則根據(jù)領(lǐng)域需求進(jìn)行框架完善和更新，步驟529。
權(quán)利要求
1.一種面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用框架，其特征在于包括初始化模塊(200)，用于完成系統(tǒng)的各類初始化，包括參數(shù)、采集接口、網(wǎng)絡(luò)等；DSP協(xié)處理器設(shè)置模塊(210)，用于實現(xiàn)主從處理器之間的協(xié)議設(shè)置；事件處理模塊(220)，包括命令處理模塊(225)和數(shù)據(jù)處理模塊(226)，命令處理模塊(225)用于處理外部命令(221)、本地UI命令(222)，數(shù)據(jù)處理模塊(226)用于處理DSP數(shù)據(jù)觸發(fā)事件(223)、定時器驅(qū)動事件(224)。
2.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述嵌入式軟件應(yīng)用框架快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的裝置，其特征在于包括面向數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)支撐(500)，提供面向數(shù)據(jù)分析類儀器的基于多種典型嵌入式處理器的硬件平臺(501)、基于多種典型嵌入式處理器的板級支持包BSP及驅(qū)動程序(502)，以及面向數(shù)字化儀器設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)SmartOSDI(503)；圖形化的集成開發(fā)環(huán)境(510)，集成了嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫(511)和嵌入式軟件應(yīng)用框架(512)，用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫(511)和嵌入式軟件應(yīng)用框架(512)的管理和使用，提供原始復(fù)用代碼及嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫的擴展(513)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫(511)包括圖形用戶界面GUI構(gòu)件庫(514)、數(shù)據(jù)管理構(gòu)件庫(515)、信號及圖像處理算法構(gòu)件庫(516)和數(shù)字化儀器專用接口構(gòu)件庫(517)，供嵌入式軟件應(yīng)用框架(512)實現(xiàn)開發(fā)調(diào)用。
4.一種基于如權(quán)利要求2-3任一所述開發(fā)裝置快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的方法，其特征在于包括以下步驟步驟521，針對具體的數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，建立相應(yīng)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)；步驟522，在開發(fā)裝置提供的系統(tǒng)支撐上選擇系統(tǒng)硬件及內(nèi)核系統(tǒng)支持，搭建系統(tǒng)平臺；步驟523，選擇由開發(fā)裝置提供的數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件應(yīng)用框架(512)；步驟524，針對具體的應(yīng)用系統(tǒng)，通過調(diào)用嵌入式軟件應(yīng)用通用構(gòu)件庫(511)以及構(gòu)件庫擴展(513)提供的API接口，對嵌入式軟件應(yīng)用框架作適應(yīng)性修改；步驟525，生成具體的應(yīng)用系統(tǒng)代碼；步驟526，通過交叉編譯，下載至目標(biāo)板完成嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)；步驟527，對開發(fā)完成的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行測試，若發(fā)現(xiàn)嵌入式軟件應(yīng)用框架(512)需要演化，步驟528，則根據(jù)領(lǐng)域需求進(jìn)行嵌入式軟件應(yīng)用框架完善和更新，步驟529。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用軟件應(yīng)用框架快速開發(fā)數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式軟件系統(tǒng)的方法與裝置。該方法提供一個數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器嵌入式軟件應(yīng)用框架，該框架提供復(fù)用代碼，實現(xiàn)了典型的嵌入式數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的業(yè)務(wù)功能，定義了設(shè)備主從處理器之間的通訊協(xié)議流程；同時該框架建立在一組面向數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備的嵌入式軟件應(yīng)用構(gòu)件庫，使得框架結(jié)構(gòu)更為合理，并且框架的適應(yīng)性修改和演化十分方便。本發(fā)明提供一個應(yīng)用上述框架快速開發(fā)數(shù)字化數(shù)據(jù)分析類儀器嵌入式系統(tǒng)的裝置，為數(shù)據(jù)分析類儀器設(shè)備嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了設(shè)計和代碼的復(fù)用，增強了系統(tǒng)的模塊化和可重用性，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，并提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G06F9/44GK101089814SQ200710069949
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者陳耀武, 夏一行 申請人:浙江大學(xué)