電子裝備軟件開(kāi)發(fā)論文

　　電子裝備的研制程序，是以硬件的設計為主線(xiàn)而劃分階段的，現代電子裝備大量地嵌入了軟件開(kāi)發(fā)，但文獻大多是把軟件和硬件研制按照獨立的兩個(gè)過(guò)程來(lái)描述的。本文根據現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，有些軟件的設計活動(dòng)與硬件的設計還是迭代進(jìn)行的。但又基于軟件設計與硬件設計各自不同的特性和規律，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，很多設計人員以及管理人員有時(shí)就不清楚在研制的各階段中應該開(kāi)展哪些軟件的設計工作，或者某個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，對應于裝備研制過(guò)程的哪個(gè)階段，以至于在研制計劃的安排上，軟件與硬件的設計進(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)行戰術(shù)技術(shù)指標、總體技術(shù)方案的論證及研制經(jīng)費、保障條件、研制周期的預測，主要進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟可行性研究。嵌入式軟件是由于計算機技術(shù)的發(fā)展應運而生，軟件是硬件功能的更為便捷高效的實(shí)現，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)行系統方案設計、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和新部件、分系統的試制與試驗，根據裝備的特點(diǎn)和需要進(jìn)行模型樣機或原理性樣機研制與試驗。在此階段，要按照軟件工程化的要求，開(kāi)展系統需求分析和設計，主要工作是按照GJB 2786A的相關(guān)要求分析系統對軟件的需求，確定軟件的實(shí)現和運行環(huán)境，對研制的軟件項目進(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(或產(chǎn)品)的有關(guān)資料，分析系統的要求及實(shí)現環(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確定系統的功能和性能要求，明確標識關(guān)鍵性要求;④將系統的功能和性能要求分配到軟件和硬件;⑤評估和確定軟件項目的安全關(guān)鍵性等級;⑥確定對關(guān)鍵計算機資源和資源余量的要求。例如：處理器、時(shí)間、存儲器、I/O通道等資源的約束。

　　若要進(jìn)行原理樣機的研制，則還需針對原理樣機的需求，開(kāi)展軟件需求分析、軟件設計和編碼。

　　3 工程研制階段

　　工程研制階段的主要工作是根據批準的《研制任務(wù)書(shū)》進(jìn)行武器裝備的設計、試制、試驗工作。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)計算機軟件配置項(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《軟件需求規格說(shuō)明》和《接口需求規格說(shuō)明》。主要工作內容有：

　�、俑鶕�《軟件研制任務(wù)書(shū)》定義的系統要求，建立軟件邏輯模型，自頂向下地把系統對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、確認測試需求、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，確定可靠性冗余設計需求;⑤對資源的需求進(jìn)行分析;⑥編制《軟件需求規格說(shuō)明》和《接口需求規格說(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、操作需求等都對軟件的運行環(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)》下達后即可進(jìn)行，以便給硬件的設計提供依據。

　　3.2 軟件設計 《軟件需求規格說(shuō)明》通過(guò)評審后，即可進(jìn)入軟件設計。其主要的工作有：

　�、賹⑿枨蠓治鲭A段建立的邏輯模型轉化為能實(shí)現軟件需求的實(shí)現模型;②進(jìn)行CSCI體系結構設計。設計軟件的總體層次結構，采用自頂向下的方法，把《軟件需求規格說(shuō)明》和《接口需求規格說(shuō)明》的要求逐項分解到計算機軟件配置項的計算機軟件部件(CSC);③設計各CSC接口相關(guān)的數據結構(或數據庫)、數據流和控制流;④進(jìn)行安全性設計，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)中對交付軟件的編程語(yǔ)言有明確規定，則軟件項目組應遵循其要求。否則應按照軟件繼承性、通用化和標準化的要求選取編程語(yǔ)言;⑥軟件項目組應確定所遵循的軟件編碼標準;⑦針對資源的要求進(jìn)行設計，包括運算能力、時(shí)間、存儲、I/O通道、數據庫等資源;⑧進(jìn)行CSCI詳細設計。將構成軟件系統的各個(gè)軟件部件(CSC)逐步細化，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各個(gè)軟件單元進(jìn)行過(guò)程描述，包括算法和數據結構;⑩設計各軟件單元間的接口信息。

　　3.3 編碼和單元測試 軟件設計(含接口和數據庫設計)說(shuō)明通過(guò)了評審，即可進(jìn)入編碼和單元測試階段。其主要的工作有：

　�、俑鶕�軟件設計說(shuō)明對各軟件單元進(jìn)行編碼，確保軟件代碼正確實(shí)現了設計的邏輯并滿(mǎn)足相關(guān)的約束和要求;②軟件源代碼的編寫(xiě)應遵循軟件編碼標準的要求;③對編碼完成的軟件單元進(jìn)行編譯，采用合適的調試技術(shù)查找和糾正其中的錯誤;④采用靜態(tài)分析工具對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、錯誤、違背編碼標準之處，并加以分析和糾正;⑤按照GJB/Z 141《軍用軟件測試指南》的要求，對所有軟件單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試;⑥使用單元測試工具，編制測試用例、開(kāi)發(fā)單元測試輔助程序;⑦按照軟件文檔編制與管理指南的格式要求編制《軟件單元測試計劃》、《軟件單元測試說(shuō)明》文檔;⑧執行單元測試用例和輔助程序，填寫(xiě)單元測試記錄單;⑨確認和糾正單元測試中發(fā)現的問(wèn)題，并進(jìn)行單元回歸測試。

　　3.4 軟件集成和部件測試階段 軟件單元測試達到測試要求，通過(guò)評審后，即可進(jìn)入軟件集成和部件測試階段。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、構件直至軟件配置項;②按照GJB/Z 141《軍用軟件測試指南》的要求，對所有軟件部件進(jìn)行測試;③編制《軟件部件測試計劃》;④按測試計劃建立部件集成測試環(huán)境，編寫(xiě)測試用例和測試輔助程序;⑤編制《軟件部件測試說(shuō)明》;⑥確認和糾正軟件部件測試中發(fā)現的問(wèn)題，對文檔和代碼進(jìn)行必要的修改，并通過(guò)回歸測試;⑦軟件部件測試需求覆蓋率和調用對覆蓋率均應達到100%，未達到測試覆蓋率指標的，應給出合理的說(shuō)明。

　　3.5 軟件配置項(CSCI)測試 軟件部件測試報告通過(guò)了評審后即可進(jìn)入軟件配置項(CSCI)測試。軟件配置項(CSCI)測試工作可以由研制單位軟件測試專(zhuān)門(mén)機構完成，也可以由用戶(hù)指定的第三方軟件測評機構完成。其主要內容有：

　�、俑鶕�軟件需求規格說(shuō)明和軟件設計說(shuō)明文檔，識別軟件測試需求;②編寫(xiě)《軟件配置項測試計劃》和《軟件配置項測試說(shuō)明》;③建立軟件配置項的測試環(huán)境;④按照軟件研制任務(wù)書(shū)中規定的測試類(lèi)別，對識別出來(lái)的每個(gè)測試項分別編制測試用例和測試輔助程序。

　　3.6 軟件系統測試 軟件配置項測試報告通過(guò)了評審后即可進(jìn)入軟件系統測試。由用戶(hù)指定的第三方軟件測評機構完成。其主要內容有：

　�、俑鶕�《軟件研制任務(wù)書(shū)》、《軟件需求規格說(shuō)明》和《軟件設計說(shuō)明》文檔，識別軟件測試需求;②建立系統測試環(huán)境;③編寫(xiě)《系統測試計劃》和《系統測試說(shuō)明》;④按照《軟件研制任務(wù)書(shū)》中規定的測試類(lèi)別，對識別出來(lái)的每個(gè)測試項分別編制測試用例和測試輔助程序;⑤根據測試結果對設計文檔和代碼進(jìn)行修改，并實(shí)施所有必需的回歸測試。

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

　　軟件配置項(CSCI)測試和軟件系統測試，屬合格性測試，按照軟件工程的要求，嚴格地講，應該在正樣機鑒定之前進(jìn)行。軟件配置項測試可在承制單位內部的軟件測試專(zhuān)門(mén)機構進(jìn)行測試，如使用方有要求，需在由用戶(hù)指定的第三方軟件測評機構進(jìn)行。軟件系統測試，一般在由用戶(hù)指定的第三方軟件測評機構進(jìn)行。

　　在實(shí)際工作中，由于時(shí)間、經(jīng)費等方面原因，經(jīng)過(guò)使用方和承制方協(xié)商達成共識，也可在正樣機鑒定時(shí)不進(jìn)行合格性測試，而在設計定型階段由定委指定軟件測評機構進(jìn)行軟件測評即可。

　　4 設計定型階段

　　設計定型階段軟件工作主要是進(jìn)行軟件測評。軟件測評，是通過(guò)軟件測試，來(lái)評價(jià)軟件是否滿(mǎn)足研制要求。軟件測評由定委指定的軟件測評機構完成。軟件測評和基地試驗、部隊試驗同步進(jìn)行。

　　5 結束語(yǔ)

　　電子裝備的研制程序，是以傳統的硬件研制過(guò)程為主線(xiàn)進(jìn)行的，而現代電子裝備，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)團隊的研制過(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，對于科學(xué)合理安排研制計劃，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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