某嵌入式设备软件框架设计

某嵌入式设备软件框架设计

王晓娟

珠海格力电器股份有限公司 广东省珠海市 519000

摘要：软件可靠性指在规定的条件下和规定的时间内，软件不引起系统故障的能力。软件可靠性不但与软件自身有关，也与系统输入和系统使用有关。5G行业物联网设备的软件可靠性需要结合其系统及硬件的特点，进行领域针对性分析。

关键词：嵌入式软件；内存池；SNMP；液晶

引言

嵌入式系统是软件和硬件的集合体，经常应用于一些电子设备中，通过使用计算机平台，并配置操作系统，能够使电子设备起到功能性强、成本低、功耗小等作用。它的控制模块采用的是微处理器，能够将核心控制模块的体积缩至最小，使设备的功耗变低，还能提高系统的性能，使系统更可靠。另外，采用微处理器还可以避免因使用Windows系统而遇到的病毒或过热关机等问题，且系统升级更加安全方便。

1嵌入式系统的主要功能

当在对这些计算机软件进行开发的时候，对于嵌入式操作系统软件的主要功能，如指令的执行、稳定的运行以及数据的缓存，这些功能都对开发提供了极大的便利。如果对这些功能进行正常的使用便可以确保整体计算机的高效、稳定运行，也可提高软件的处理效率以及处理质量，进而提升软件的应用性能。在实际控制计算机软件使用的过程中，首先应控制相应的应用程序，进而将其作为基础来合理、高效的控制应用软件。同时对于嵌入式实施操作系统来说，微处理器作为核心软件，可对多项功能进行处理，并对计算机中的内部设备进行保护。物联网拥有感知层、传输层以及应用层三个部分。感知层的主要功能便是感知识别，在整体物联网中所具备的位置十分重要。物联网感知层可通过智能设备以及传感设备对相关数据信息进行接受，同时，也可以将物联网自身通过使用无线或者有线连接传输的方法，将其进行传输并且输送到传输层中。所谓物联网传输，从面积主要的运行工作，这是对来自物联网所收集的各种各类的信息进行接纳和融合，并且对物联网所输送的信息提供相应的技术服务。嵌入式系统的传输承载进行运行和工作过程中需要紧密的与互联网进行联系，因为传输层的运行和运转是依赖于互联网中的相应技术手段，才能正常进行工作，它可以通过WiFi和有线连接网络的方式进行信息交互和传输，并且具有一定的特殊价值，且自身的信息宽容度较大，这些特殊的优势使其相较于一般的互联网传信息输技术有着明显的优势。

2物联网终端面临软件可靠性问题

移动物联网（基于蜂窝移动通信网络的物联网技术和应用）作为新型基础设施的重要组成部分，在5G时代，已经发展演化出很多基于5G空口接入能力的产品形态，如消费级物联网设备、行业物联网设备等。对于消费级产品，一般为单用户使用，对产品的运行可靠性等要求相对低。而行业物联网设备部署较多，分布分散，如果设备运行稳定性差，将导致上站运维频率升高，引入过高的运维成本，造成较差的客户使用体验。本文重点分析5G行业终端运行可靠性方案，实现“业务尽可能恢复，设备尽可能运行”的目标，以期控制5G行业物联网终端运维成本，提升客户使用体验。

3某嵌入式设备软件框架设计

3.1硬件设计

此套系统由监控主机、处理模块、报警模块、存储设备和主板组成。在处理模块中，KS8695X是主控芯片，以KS8695X处理器为核心创建的的系统框架设计存储设备模块时，由于KS8695X具备以太网物理层接口结构，可以加入Flash，使其成为嵌入系统中主要的数据和程序存储的主体元件，以达到掉电保护、数据保护和防止数据丢失的目的。在报警模块中，选择使用了声音报警和手机短信报警两种方式。其中，声音报警具有时效性，蜂鸣器发出的声音包括系统报错声音和确认警报解除声音，系统报错时，通过监控主机的数字接口输出控制，发出声音报警，产生现场的声音报警提示，系统修复后，由人工确认检查蜂鸣器报警，报警解除时有相应报警结束指示声音；在短信报警中，因为主板可以使用无线设备，所以可以将接收设备和主板的无线设备相连接，通过无线网络发送报警短信，且报警内容可以自定义。

3.2 SSL/TLS协议数据加密实现

SSL/TLS协议为通信的双方建立一条安全的通道，实现数据的机密性传输．SSL/TLS协议分成记录层和协议高层两部分，记录层指SSL记录层协议，协议高层由4部分组成，分别是SSL握手协议、SSL密码规范变更协议、SSL报警协议、SSL应用数据协议．SSL记录层协议设计在TCP协议之上，可以封装各种高层的应用协议并为高层协议提供一些基本的安全服务，而协议高层则用于实现管理SSL的通信．一个SSL记录由两部分构成，包括记录头数据和非零长度数据．记录头用于指示记录数据的类型和长度，为3字节或者4字节．3字节记录头的最大记录长度为32767字节，4字节记录头的最大记录长度为16383字节．握手协议、密钥规范变更协议、报警协议报文需要放在一个SSL记录层的记录里，应用数据协议报文可以允许占用多个SSL记录层来完成对数据的传送．

3.3 SNMP代理

为接受远程SNMP网管的查询和控制，设计了SNMP代理，实现符合SNMPV2协议的SET/GET/TRAP功能。采用开源NET-SNMP进行主体功能构建，设计步骤如下：（1）构建SNMP动态库获取三方开源代码，完成到目标嵌入式平台的移植编译，得到libnetsnmp.so、libnetsnmpagent.so和libnetsnmp.so三个动态库。该设备SNMP代理功能简单，只需要V2版本，能响应GET/SET和发送TRAP，无其他特殊要求，在开源版本基础上，废除了大量不相干功能。（2）编写MIB动态库MIB库是所有SNMP节点执行函数的集合，编写各节点执行函数，在MODE_GET或MODE_SET_ACTION分支下，完成相关参数的获取和保存，由于存在跨进程的参数，采用共享内存方式进行操作。（3）代理进程主函数SNMP代理进程主函数所在文件名称为snmpd.c，在本文件内，实现了SNMP代理的主体功能，包括监听SNMP端口161的数据，以及联合上述动态库完成GET/SET功能。

3.4  SSL/TLS协议数据加密实现

SSL/TLS协议为通信的双方建立一条安全的通道，实现数据的机密性传输．SSL/TLS协议分成记录层和协议高层两部分，记录层指SSL记录层协议，协议高层由4部分组成，分别是SSL握手协议、SSL密码规范变更协议、SSL报警协议、SSL应用数据协议．SSL记录层协议设计在TCP协议之上，可以封装各种高层的应用协议并为高层协议提供一些基本的安全服务，而协议高层则用于实现管理SSL的通信。

结束语

本文阐述的5G行业物联网终端软件可靠性问题、典型可靠性设计，均来自行业物联网终端产品的业务实践。从业务经验的角度出发，识别行业物联网终端可靠性痛点，并结合商用实践提取有效的消减措施，对5G行业物联网终端有实用借鉴意义。

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