電子裝備軟件開發(fā)論文

　　電子裝備的研制程序，是以硬件的設(shè)計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發(fā)，但文獻(xiàn)大多是把軟件和硬件研制按照獨立的兩個過程來描述的。本文根據(jù)現(xiàn)代電子裝備的研制實際，把包含硬件和軟件的過程以自然結(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展的軟件活動。

　　0 引言

　　現(xiàn)代電子裝備的研制中，始終貫穿了兩個過程：即硬件研制和軟件的開發(fā)。這兩個過程其實是交織在一起，有些軟件的設(shè)計活動與硬件的設(shè)計還是迭代進(jìn)行的。但又基于軟件設(shè)計與硬件設(shè)計各自不同的特性和規(guī)律，大多研制過程的程序文件是把軟件和硬件研制按照獨立的兩個過程來描述或界定的。這樣就帶來一個問題，很多設(shè)計人員以及管理人員有時就不清楚在研制的各階段中應(yīng)該開展哪些軟件的設(shè)計工作，或者某個軟件開發(fā)過程，對應(yīng)于裝備研制過程的哪個階段，以至于在研制計劃的安排上，軟件與硬件的設(shè)計進(jìn)程不能很好地同步，造成時間上的延誤。目前，還未見相關(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，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，并無實際具體的軟件開發(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、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和新部件、分系統(tǒng)的試制與試驗，根據(jù)裝備的特點和需要進(jìn)行模型樣機(jī)或原理性樣機(jī)研制與試驗。在此階段，要按照軟件工程化的要求，開展系統(tǒng)需求分析和設(shè)計，主要工作是按照GJB 2786A的相關(guān)要求分析系統(tǒng)對軟件的需求，確定軟件的實現(xiàn)和運(yùn)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。其具體工作是：

　�、偻ㄟ^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(jī)資源和資源余量的要求。例如：處理器、時間、存儲器、I/O通道等資源的約束。

　　若要進(jìn)行原理樣機(jī)的研制，則還需針對原理樣機(jī)的需求，開展軟件需求分析、軟件設(shè)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(jù)批準(zhǔn)的《研制任務(wù)書》進(jìn)行武器裝備的設(shè)計、試制、試驗工作。在這個階段軟件的開發(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計算機(jī)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(guī)格說明》和《接口需求規(guī)格說明》。主要工作內(nèi)容有：

　　①根據(jù)《軟件研制任務(wù)書》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)計需求;⑤對資源的需求進(jìn)行分析;⑥編制《軟件需求規(guī)格說明》和《接口需求規(guī)格說明》。

　　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(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》下達(dá)后即可進(jìn)行，以便給硬件的設(shè)計提供依據(jù)。

　　3.2 軟件設(shè)計 《軟件需求規(guī)格說明》通過評審后，即可進(jìn)入軟件設(shè)計。其主要的工作有：

　　①將需求分析階段建立的邏輯模型轉(zhuǎn)化為能實現(xiàn)軟件需求的實現(xiàn)模型;②進(jìn)行CSCI體系結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計軟件的總體層次結(jié)構(gòu)，采用自頂向下的方法，把《軟件需求規(guī)格說明》和《接口需求規(guī)格說明》的要求逐項分解到計算機(jī)軟件配置項的計算機(jī)軟件部件(CSC);③設(shè)計各CSC接口相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(或數(shù)據(jù)庫)、數(shù)據(jù)流和控制流;④進(jìn)行安全性設(shè)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)書中對交付軟件的編程語言有明確規(guī)定，則軟件項目組應(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言;⑥軟件項目組應(yīng)確定所遵循的軟件編碼標(biāo)準(zhǔn);⑦針對資源的要求進(jìn)行設(shè)計，包括運(yùn)算能力、時間、存儲、I/O通道、數(shù)據(jù)庫等資源;⑧進(jìn)行CSCI詳細(xì)設(shè)計。將構(gòu)成軟件系統(tǒng)的各個軟件部件(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各個軟件單元進(jìn)行過程描述，包括算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);⑩設(shè)計各軟件單元間的接口信息。

　　3.3 編碼和單元測試 軟件設(shè)計(含接口和數(shù)據(jù)庫設(shè)計)說明通過了評審，即可進(jìn)入編碼和單元測試階段。其主要的工作有：

　　①根據(jù)軟件設(shè)計說明對各軟件單元進(jìn)行編碼，確保軟件代碼正確實現(xiàn)了設(shè)計的邏輯并滿足相關(guān)的約束和要求;②軟件源代碼的編寫應(yīng)遵循軟件編碼標(biāo)準(zhǔn)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)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)行動態(tài)測試;⑥使用單元測試工具，編制測試用例、開發(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》、《軟件單元測試說明》文檔;⑧執(zhí)行單元測試用例和輔助程序，填寫單元測試記錄單;⑨確認(rèn)和糾正單元測試中發(fā)現(xiàn)的問題，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(dá)到測試要求，通過評審后，即可進(jìn)入軟件集成和部件測試階段。其主要的工作有：

　　①采用增量式的集成方法，將軟件單元逐步集成為軟件部件、構(gòu)件直至軟件配置項;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，編寫測試用例和測試輔助程序;⑤編制《軟件部件測試說明》;⑥確認(rèn)和糾正軟件部件測試中發(fā)現(xiàn)的問題，對文檔和代碼進(jìn)行必要的修改，并通過回歸測試;⑦軟件部件測試需求覆蓋率和調(diào)用對覆蓋率均應(yīng)達(dá)到100%，未達(dá)到測試覆蓋率指標(biāo)的，應(yīng)給出合理的說明。

　　3.5 軟件配置項(CSCI)測試 軟件部件測試報告通過了評審后即可進(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門機(jī)構(gòu)完成，也可以由用戶指定的第三方軟件測評機(jī)構(gòu)完成。其主要內(nèi)容有：

　�、俑鶕�(jù)軟件需求規(guī)格說明和軟件設(shè)計說明文檔，識別軟件測試需求;②編寫《軟件配置項測試計劃》和《軟件配置項測試說明》;③建立軟件配置項的測試環(huán)境;④按照軟件研制任務(wù)書中規(guī)定的測試類別，對識別出來的每個測試項分別編制測試用例和測試輔助程序。

　　3.6 軟件系統(tǒng)測試 軟件配置項測試報告通過了評審后即可進(jìn)入軟件系統(tǒng)測試。由用戶指定的第三方軟件測評機(jī)構(gòu)完成。其主要內(nèi)容有：

　�、俑鶕�(jù)《軟件研制任務(wù)書》、《軟件需求規(guī)格說明》和《軟件設(shè)計說明》文檔，識別軟件測試需求;②建立系統(tǒng)測試環(huán)境;③編寫《系統(tǒng)測試計劃》和《系統(tǒng)測試說明》;④按照《軟件研制任務(wù)書》中規(guī)定的測試類別，對識別出來的每個測試項分別編制測試用例和測試輔助程序;⑤根據(jù)測試結(jié)果對設(shè)計文檔和代碼進(jìn)行修改，并實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、組合或分系統(tǒng)設(shè)計在時間安排上與之相匹配。

　　軟件配置項(CSCI)測試和軟件系統(tǒng)測試，屬合格性測試，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。軟件配置項測試可在承制單位內(nèi)部的軟件測試專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試，如使用方有要求，需在由用戶指定的第三方軟件測評機(jī)構(gòu)進(jìn)行。軟件系統(tǒng)測試，一般在由用戶指定的第三方軟件測評機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

　　在實際工作中，由于時間、經(jīng)費(fèi)等方面原因，經(jīng)過使用方和承制方協(xié)商達(dá)成共識，也可在正樣機(jī)鑒定時不進(jìn)行合格性測試，而在設(shè)計定型階段由定委指定軟件測評機(jī)構(gòu)進(jìn)行軟件測評即可。

　　4 設(shè)計定型階段

　　設(shè)計定型階段軟件工作主要是進(jìn)行軟件測評。軟件測評，是通過軟件測試，來評價軟件是否滿足研制要求。軟件測評由定委指定的軟件測評機(jī)構(gòu)完成。軟件測評和基地試驗、部隊試驗同步進(jìn)行。

　　5 結(jié)束語

　　電子裝備的研制程序，是以傳統(tǒng)的硬件研制過程為主線進(jìn)行的，而現(xiàn)代電子裝備，嵌入了軟件的研制過程，這是一個有別于硬件研制模式、又分屬于兩個團(tuán)隊的研制過程，深入了解硬件研制和軟件研制過程各階段關(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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