電子裝備軟件開(kāi)發(fā)論文

　　電子裝備的研制程序，是以硬件的設(shè)計(jì)為主線而劃分階段的，現(xiàn)代電子裝備大量地嵌入了軟件開(kāi)發(fā)，但文獻(xiàn)大多是把軟件和硬件研制按照獨(dú)立的兩個(gè)過(guò)程來(lái)描述的。本文根據(jù)現(xiàn)代電子裝備的研制實(shí)際，把包含硬件和軟件的過(guò)程以自然結(jié)合的方式加以描述，明確在電子裝備研制的各階段需要開(kāi)展的軟件活動(dòng)。

　　0 引言

　　現(xiàn)代電子裝備的研制中，始終貫穿了兩個(gè)過(guò)程：即硬件研制和軟件的開(kāi)發(fā)。這兩個(gè)過(guò)程其實(shí)是交織在一起，有些軟件的設(shè)計(jì)活動(dòng)與硬件的設(shè)計(jì)還是迭代進(jìn)行的。但又基于軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)各自不同的特性和規(guī)律，大多研制過(guò)程的程序文件是把軟件和硬件研制按照獨(dú)立的兩個(gè)過(guò)程來(lái)描述或界定的。這樣就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，很多設(shè)計(jì)人員以及管理人員有時(shí)就不清楚在研制的各階段中應(yīng)該開(kāi)展哪些軟件的設(shè)計(jì)工作，或者某個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，對(duì)應(yīng)于裝備研制過(guò)程的哪個(gè)階段，以至于在研制計(jì)劃的安排上，軟件與硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)程不能很好地同步，造成時(shí)間上的延誤。目前，還未見(jiàn)相關(guān)資料對(duì)此加以論述，所以，理清電子裝備在研制各階段的軟件開(kāi)發(fā)工作還是十分必要的。

　　1 論證階段

　　論證階段的工作是進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)、總體技術(shù)方案的論證及研制經(jīng)費(fèi)、保障條件、研制周期的預(yù)測(cè)，主要進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性研究。嵌入式軟件是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，軟件是硬件功能的更為便捷高效的實(shí)現(xiàn)，所以，在論證階段，只需要論證人員了解基于嵌入式CPU、DSP等處理芯片和軟件的發(fā)展水平，并無(wú)實(shí)際具體的軟件開(kāi)發(fā)工作。

　　2 方案階段

　　方案階段的主要工作是進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和新部件、分系統(tǒng)的試制與試驗(yàn)，根據(jù)裝備的特點(diǎn)和需要進(jìn)行模型樣機(jī)或原理性樣機(jī)研制與試驗(yàn)。在此階段，要按照軟件工程化的要求，開(kāi)展系統(tǒng)需求分析和設(shè)計(jì)，主要工作是按照GJB 2786A的相關(guān)要求分析系統(tǒng)對(duì)軟件的需求，確定軟件的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行環(huán)境，對(duì)研制的軟件項(xiàng)目進(jìn)行定義，形成軟件研制任務(wù)書(shū)。其具體工作是：

　�、偻ㄟ^(guò)獲取軟件所從屬的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的有關(guān)資料，分析系統(tǒng)的要求及實(shí)現(xiàn)環(huán)境;分析硬件和軟件的關(guān)系，進(jìn)行可行性研究。②確定硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。分析硬件和軟件的關(guān)系，定義硬件和軟件之間的接口;③確定系統(tǒng)的功能和性能要求，明確標(biāo)識(shí)關(guān)鍵性要求;④將系統(tǒng)的功能和性能要求分配到軟件和硬件;⑤評(píng)估和確定軟件項(xiàng)目的安全關(guān)鍵性等級(jí);⑥確定對(duì)關(guān)鍵計(jì)算機(jī)資源和資源余量的要求。例如：處理器、時(shí)間、存儲(chǔ)器、I/O通道等資源的約束。

　　若要進(jìn)行原理樣機(jī)的研制，則還需針對(duì)原理樣機(jī)的需求，開(kāi)展軟件需求分析、軟件設(shè)計(jì)和編碼。

　　3 工程研制階段

　　工程研制階段的主要工作是根據(jù)批準(zhǔn)的《研制任務(wù)書(shū)》進(jìn)行武器裝備的設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)工作。在這個(gè)階段軟件的開(kāi)發(fā)工作依次是：

　　3.1 軟件需求分析 軟件需求分析階段的主要目的為每個(gè)計(jì)算機(jī)軟件配置項(xiàng)(CSCI)分配一組完整的功能、性能要求和一組完整的接口要求，并編制《軟件需求規(guī)格說(shuō)明》和《接口需求規(guī)格說(shuō)明》。主要工作內(nèi)容有：

　�、俑鶕�(jù)《軟件研制任務(wù)書(shū)》定義的系統(tǒng)要求，建立軟件邏輯模型，自頂向下地把系統(tǒng)對(duì)軟件的需求逐層分解;②分配軟件的功能需求、性能需求、接口需求、操作需求、資源需求、確認(rèn)測(cè)試需求、文檔需求、可靠性需求、安全保密需求、質(zhì)量需求等，確保所有軟件需求分配到CSCI;③進(jìn)行軟件安全關(guān)鍵性分析，提出安全性關(guān)鍵CSCI清單;④進(jìn)行故障模式分析，確定可靠性冗余設(shè)計(jì)需求;⑤對(duì)資源的需求進(jìn)行分析;⑥編制《軟件需求規(guī)格說(shuō)明》和《接口需求規(guī)格說(shuō)明》。

　　在軟件需求分析中，軟件的功能需求、性能需求、接口需求、操作需求等都對(duì)軟件的運(yùn)行環(huán)境和資源提出了需求，所以，軟件需求分析須在《軟件研制任務(wù)書(shū)》下達(dá)后即可進(jìn)行，以便給硬件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

　　3.2 軟件設(shè)計(jì) 《軟件需求規(guī)格說(shuō)明》通過(guò)評(píng)審后，即可進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)。其主要的工作有：

　�、賹⑿枨蠓治鲭A段建立的邏輯模型轉(zhuǎn)化為能實(shí)現(xiàn)軟件需求的實(shí)現(xiàn)模型;②進(jìn)行CSCI體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)軟件的總體層次結(jié)構(gòu)，采用自頂向下的方法，把《軟件需求規(guī)格說(shuō)明》和《接口需求規(guī)格說(shuō)明》的要求逐項(xiàng)分解到計(jì)算機(jī)軟件配置項(xiàng)的計(jì)算機(jī)軟件部件(CSC);③設(shè)計(jì)各CSC接口相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(或數(shù)據(jù)庫(kù))、數(shù)據(jù)流和控制流;④進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)，使關(guān)鍵、重要部件符合軟件安全性要求;⑤如果軟件研制合同/研制任務(wù)書(shū)中對(duì)交付軟件的編程語(yǔ)言有明確規(guī)定，則軟件項(xiàng)目組應(yīng)遵循其要求。否則應(yīng)按照軟件繼承性、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的要求選取編程語(yǔ)言;⑥軟件項(xiàng)目組應(yīng)確定所遵循的軟件編碼標(biāo)準(zhǔn);⑦針對(duì)資源的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括運(yùn)算能力、時(shí)間、存儲(chǔ)、I/O通道、數(shù)據(jù)庫(kù)等資源;⑧進(jìn)行CSCI詳細(xì)設(shè)計(jì)。將構(gòu)成軟件系統(tǒng)的各個(gè)軟件部件(CSC)逐步細(xì)化，形成若干軟件單元(CSU);⑨采用程序流程圖或其它表示方法對(duì)各個(gè)軟件單元進(jìn)行過(guò)程描述，包括算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);⑩設(shè)計(jì)各軟件單元間的接口信息。

　　3.3 編碼和單元測(cè)試 軟件設(shè)計(jì)(含接口和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì))說(shuō)明通過(guò)了評(píng)審，即可進(jìn)入編碼和單元測(cè)試階段。其主要的工作有：

　�、俑鶕�(jù)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明對(duì)各軟件單元進(jìn)行編碼，確保軟件代碼正確實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的邏輯并滿足相關(guān)的約束和要求;②軟件源代碼的編寫(xiě)應(yīng)遵循軟件編碼標(biāo)準(zhǔn)的要求;③對(duì)編碼完成的軟件單元進(jìn)行編譯，采用合適的調(diào)試技術(shù)查找和糾正其中的錯(cuò)誤;④采用靜態(tài)分析工具對(duì)軟件所有單元的源代碼進(jìn)行靜態(tài)分析，找出其中的缺陷、錯(cuò)誤、違背編碼標(biāo)準(zhǔn)之處，并加以分析和糾正;⑤按照GJB/Z 141《軍用軟件測(cè)試指南》的要求，對(duì)所有軟件單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試;⑥使用單元測(cè)試工具，編制測(cè)試用例、開(kāi)發(fā)單元測(cè)試輔助程序;⑦按照軟件文檔編制與管理指南的格式要求編制《軟件單元測(cè)試計(jì)劃》、《軟件單元測(cè)試說(shuō)明》文檔;⑧執(zhí)行單元測(cè)試用例和輔助程序，填寫(xiě)單元測(cè)試記錄單;⑨確認(rèn)和糾正單元測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并進(jìn)行單元回歸測(cè)試。

　　3.4 軟件集成和部件測(cè)試階段 軟件單元測(cè)試達(dá)到測(cè)試要求，通過(guò)評(píng)審后，即可進(jìn)入軟件集成和部件測(cè)試階段。其主要的工作有：

　�、俨捎迷隽渴降募�成方法，將軟件單元逐步集成為軟件部件、構(gòu)件直至軟件配置項(xiàng);②按照GJB/Z 141《軍用軟件測(cè)試指南》的要求，對(duì)所有軟件部件進(jìn)行測(cè)試;③編制《軟件部件測(cè)試計(jì)劃》;④按測(cè)試計(jì)劃建立部件集成測(cè)試環(huán)境，編寫(xiě)測(cè)試用例和測(cè)試輔助程序;⑤編制《軟件部件測(cè)試說(shuō)明》;⑥確認(rèn)和糾正軟件部件測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)文檔和代碼進(jìn)行必要的修改，并通過(guò)回歸測(cè)試;⑦軟件部件測(cè)試需求覆蓋率和調(diào)用對(duì)覆蓋率均應(yīng)達(dá)到100%，未達(dá)到測(cè)試覆蓋率指標(biāo)的，應(yīng)給出合理的說(shuō)明。

　　3.5 軟件配置項(xiàng)(CSCI)測(cè)試 軟件部件測(cè)試報(bào)告通過(guò)了評(píng)審后即可進(jìn)入軟件配置項(xiàng)(CSCI)測(cè)試。軟件配置項(xiàng)(CSCI)測(cè)試工作可以由研制單位軟件測(cè)試專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)完成，也可以由用戶指定的第三方軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)完成。其主要內(nèi)容有：

　�、俑鶕�(jù)軟件需求規(guī)格說(shuō)明和軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明文檔，識(shí)別軟件測(cè)試需求;②編寫(xiě)《軟件配置項(xiàng)測(cè)試計(jì)劃》和《軟件配置項(xiàng)測(cè)試說(shuō)明》;③建立軟件配置項(xiàng)的測(cè)試環(huán)境;④按照軟件研制任務(wù)書(shū)中規(guī)定的測(cè)試類(lèi)別，對(duì)識(shí)別出來(lái)的每個(gè)測(cè)試項(xiàng)分別編制測(cè)試用例和測(cè)試輔助程序。

　　3.6 軟件系統(tǒng)測(cè)試 軟件配置項(xiàng)測(cè)試報(bào)告通過(guò)了評(píng)審后即可進(jìn)入軟件系統(tǒng)測(cè)試。由用戶指定的第三方軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)完成。其主要內(nèi)容有：

　�、俑鶕�(jù)《軟件研制任務(wù)書(shū)》、《軟件需求規(guī)格說(shuō)明》和《軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明》文檔，識(shí)別軟件測(cè)試需求;②建立系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境;③編寫(xiě)《系統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃》和《系統(tǒng)測(cè)試說(shuō)明》;④按照《軟件研制任務(wù)書(shū)》中規(guī)定的測(cè)試類(lèi)別，對(duì)識(shí)別出來(lái)的每個(gè)測(cè)試項(xiàng)分別編制測(cè)試用例和測(cè)試輔助程序;⑤根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)文檔和代碼進(jìn)行修改，并實(shí)施所有必需的回歸測(cè)試。

　　軟件單元測(cè)試和軟件集成和部件測(cè)試，可在搭建的仿真環(huán)境中進(jìn)行，但對(duì)性能方面的測(cè)試，最好在真實(shí)的目標(biāo)環(huán)境中進(jìn)行，這就要求，硬件的組件(模塊)設(shè)計(jì)、組合或分系統(tǒng)設(shè)計(jì)在時(shí)間安排上與之相匹配。

　　軟件配置項(xiàng)(CSCI)測(cè)試和軟件系統(tǒng)測(cè)試，屬合格性測(cè)試，按照軟件工程的要求，嚴(yán)格地講，應(yīng)該在正樣機(jī)鑒定之前進(jìn)行。軟件配置項(xiàng)測(cè)試可在承制單位內(nèi)部的軟件測(cè)試專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，如使用方有要求，需在由用戶指定的第三方軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。軟件系統(tǒng)測(cè)試，一般在由用戶指定的第三方軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

　　在實(shí)際工作中，由于時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等方面原因，經(jīng)過(guò)使用方和承制方協(xié)商達(dá)成共識(shí)，也可在正樣機(jī)鑒定時(shí)不進(jìn)行合格性測(cè)試，而在設(shè)計(jì)定型階段由定委指定軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行軟件測(cè)評(píng)即可。

　　4 設(shè)計(jì)定型階段

　　設(shè)計(jì)定型階段軟件工作主要是進(jìn)行軟件測(cè)評(píng)。軟件測(cè)評(píng)，是通過(guò)軟件測(cè)試，來(lái)評(píng)價(jià)軟件是否滿足研制要求。軟件測(cè)評(píng)由定委指定的軟件測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)完成。軟件測(cè)評(píng)和基地試驗(yàn)、部隊(duì)試驗(yàn)同步進(jìn)行。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　電子裝備的研制程序，是以傳統(tǒng)的硬件研制過(guò)程為主線進(jìn)行的，而現(xiàn)代電子裝備，嵌入了軟件的研制過(guò)程，這是一個(gè)有別于硬件研制模式、又分屬于兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的研制過(guò)程，深入了解硬件研制和軟件研制過(guò)程各階段關(guān)聯(lián)性，對(duì)于科學(xué)合理安排研制計(jì)劃，有效管理研制進(jìn)程，提高研制效率，都具有重要的作用。

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