嵌入式系統(tǒng)43251

1、摘要：要：隨著嵌入式技術(shù)的普及推廣，嵌入式系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言編程勢(shì)在必行。然而，人們?cè)谶x擇語(yǔ)言系統(tǒng)時(shí)往往具有很大的隨意性。對(duì)價(jià)格、獲取方便性等因素考慮較多，而對(duì)語(yǔ)言本身的技術(shù)因素考慮較少。文章從嵌入式系統(tǒng)高級(jí)編程語(yǔ)言特點(diǎn)入手，對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的基本性能作簡(jiǎn)要總結(jié)，對(duì)目前比較流行的幾種嵌入式系統(tǒng)編程語(yǔ)言——Ada、CC、Modula2的基本技術(shù)性能進(jìn)行分析比較；對(duì)Java作簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言基本性能編程特點(diǎn)一、嵌入式系統(tǒng)高級(jí)

2、語(yǔ)言編程特點(diǎn)一、嵌入式系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言編程特點(diǎn)隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS（RealTimeOperatingSystem）的廣泛使用，高級(jí)語(yǔ)言編程已是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。因?yàn)閰R編語(yǔ)言和具體的微處理器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，移植性較差，既不宜在復(fù)雜系統(tǒng)中使用，又不便于實(shí)現(xiàn)軟件重用；而高級(jí)語(yǔ)言具有良好的通用性和豐富的軟件支持，便于推廣，易于維護(hù)。因此高級(jí)語(yǔ)言編程具有許多優(yōu)勢(shì)。（1）通用性強(qiáng)。隨著微處理器技術(shù)的

3、不斷發(fā)展，其功能越來(lái)越具體，種類越來(lái)越多，而不同種類的微處理器都有自己專用的匯編語(yǔ)言。這就為系統(tǒng)開發(fā)者設(shè)置了一個(gè)巨大的障礙，使得系統(tǒng)編程更加困難，軟件重用無(wú)法實(shí)現(xiàn)；而高級(jí)語(yǔ)言一般和具體機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)聯(lián)系較少，比較流行的高級(jí)語(yǔ)言對(duì)多數(shù)微處理器都有良好的支持，通用性較好。（2）容易編程。隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和應(yīng)用層面的不斷深入，系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)計(jì)變得越來(lái)越困難。一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)有多種微處理器已是常見的事情。這時(shí)，要

4、用匯編語(yǔ)言編程不僅要求編程人員要對(duì)所有微處理器的匯編語(yǔ)言都了如指掌，而且隨著任務(wù)復(fù)雜程度的不斷提高，用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)規(guī)模較大的任務(wù)難度極大；而高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)意層次較高，且有豐富的程序庫(kù)支持，因此，編寫較復(fù)雜的程序相對(duì)簡(jiǎn)單。使用高級(jí)語(yǔ)言編程，不僅能夠加快系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)程，節(jié)省大量時(shí)間，同時(shí)也有利于系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)工作。（3）容易閱讀。由于匯編語(yǔ)言的語(yǔ)意層次較低，在閱讀匯編語(yǔ)言程序時(shí)，往往要花費(fèi)大量精力分析“細(xì)節(jié)“問題，如為什么把一個(gè)數(shù)據(jù)傳送給一個(gè)寄

5、存器，為什么把某個(gè)標(biāo)志位清零等。當(dāng)把注意力放在這些“細(xì)節(jié)“上的時(shí)候，往往又把程序的主線忘記了。因此，匯編語(yǔ)言程序不僅難寫，而且難讀。采用高級(jí)語(yǔ)言就可以很好地解決這些問題。因?yàn)楦呒?jí)語(yǔ)言的語(yǔ)意層次較高，表達(dá)方式更接近人們?nèi)粘５乃季S方法，一些數(shù)學(xué)表達(dá)式可以直接用一條語(yǔ)句表達(dá)，程序的思路更加清晰、簡(jiǎn)捷。因此，程序也就容易閱讀。（4）可移植性好。由于匯編語(yǔ)言和具體的微處理器密切相關(guān)，為某個(gè)微處理器設(shè)計(jì)的程序不能直接移植到另一個(gè)不同種類的微處理器上

6、使用，因此，移植性差；而高級(jí)語(yǔ)言對(duì)C語(yǔ)言是由DennisRichie于1972年在AT&Bell實(shí)驗(yàn)室研究成功并投入使用的系統(tǒng)編程語(yǔ)言。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是使C既具有匯編語(yǔ)言的效率，又具有高級(jí)語(yǔ)言的易編程性。其最具代表性的應(yīng)用是UNIX操作系統(tǒng)。從20世紀(jì)80年代中期C語(yǔ)言涉足實(shí)時(shí)系統(tǒng)后，受到了普遍歡迎。目前是使用最廣泛的嵌入式系統(tǒng)編程語(yǔ)言。C是由BjarneStroustrup于1995年在Bell實(shí)驗(yàn)室研制成功并投入使用的。C在支持現(xiàn)代軟件

7、工程、OOP、結(jié)構(gòu)化等方面對(duì)C進(jìn)行了卓有成效的改進(jìn)，但在程序代碼容量、執(zhí)行速度、程序復(fù)雜程度等方面比C語(yǔ)言程序性能差一些[245]。Modula2是由NicklansWirth在70年代后期根據(jù)Pal和Modula開發(fā)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言。其主要目標(biāo)是在模塊化、系統(tǒng)編程、協(xié)同處理等方面對(duì)Pal進(jìn)行改進(jìn)。Modula2具有很強(qiáng)的類型檢查能力和豐富的低級(jí)功能支持。因此，可用它設(shè)計(jì)一個(gè)完整的實(shí)時(shí)程序而不用匯編語(yǔ)言的支持。Modula3是1988年由

8、DEC（DigitalEquipmentCompany）和C（OlivettiResearchCenter）根據(jù)Modula2開發(fā)研制并投入使用的系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言。目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)功能強(qiáng)大但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的通用編程語(yǔ)言。它在協(xié)同處理、OOP、自動(dòng)垃圾收集以及對(duì)C語(yǔ)言和UNIX的支持等方面對(duì)Modula2進(jìn)行了改進(jìn)[6]。考察一門語(yǔ)言是否適用，需要從多個(gè)方面進(jìn)行考慮。不同語(yǔ)言，都有自己的特色。很難將其全面進(jìn)行比較。另外，任何一門語(yǔ)言的運(yùn)行特性都與運(yùn)行

9、環(huán)境密切相關(guān)，因此，選擇語(yǔ)言時(shí)，應(yīng)綜合考慮。為敘述方便，我們把語(yǔ)言的性能劃分為基本性能和運(yùn)行性能兩個(gè)方面進(jìn)行分析。（1）基本性能一門語(yǔ)言的基本性能主要是指語(yǔ)言本身的固有特性，或稱靜態(tài)特性，即構(gòu)成語(yǔ)言的組成部分所具有的特性。它不僅決定著語(yǔ)言的可用性、適用性、可靠性等，而且對(duì)應(yīng)用程序的開發(fā)產(chǎn)量、便攜性、可維護(hù)性、安全性也有一定影響。它是一門語(yǔ)言的核心和基石。考查語(yǔ)言的基本性能主要從以下幾個(gè)方面入手：與匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言的接口，直接尋址，對(duì)硬件

10、的控制，位操作，中斷處理，指針操作，數(shù)據(jù)類型的支持及檢測(cè)，控制結(jié)構(gòu)的支持及檢測(cè)，模塊化支持，獨(dú)立編譯支持，任務(wù)結(jié)構(gòu)支持，異常事件處理，數(shù)學(xué)模型支持，語(yǔ)法和整體結(jié)構(gòu)，多任務(wù)支持，標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)，面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）結(jié)構(gòu)等。（2）運(yùn)行性能語(yǔ)言的運(yùn)行性能是指其應(yīng)用軟件在實(shí)際運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的行為特點(diǎn)，是一門語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)特性。它對(duì)語(yǔ)言的適用性、實(shí)用性及可用性影響極大。主要表現(xiàn)在任務(wù)期限設(shè)置、代碼執(zhí)行時(shí)間的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)，調(diào)度策略選擇，時(shí)序分析支持等幾個(gè)方