嵌入式系统中Ja技术的应用

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摘 要：随着技术的进步,嵌入式设备越来越流行,而Ja以其面向对象、安全性、可移植性等诸多传统编程语言无可比拟的优点,使得它在嵌入式系统领域得到了越来越广泛的应用.相信随着Ja技术的不断进步和成熟,它必将在嵌入式系统中发挥越来越重要的作用.本文介绍了Ja技术和嵌入式系统的特点,阐述了基于Ja的嵌入式体系结构,最后分析了Ja技术在嵌入式系统中的作用.

关 键 词：嵌入式系统；Ja技术；应用

中图分类号：TP368.1

Ja是一门面向对象程序设计语言,它支持垃圾回收、多线程.而且它的平台无关性和安全性,使得它自推出以来,便得到了广泛的应用.Ja语言程序编程效率高、可靠性好,而且容易学习,是目前全世界范围内使用率最高的编程语言之一.随着Ja技术的不断完善与普及,其应用领域也将越来越大.

Ja语言易学易用、编程效率高,可以有效提高嵌入式系统的开发效率.另外,Ja以其平台无关性的优势条件使它可以作为嵌入式系统的标准开发工具.由此可见,将Ja技术引入嵌入式领域有很大的实用价值,Ja技术也以其高度的优越性在嵌入式领域中发挥着越来越重要的作用.

1Ja的特点

Ja语言是基于C++语言开发的一种新的语言,它在保留C++语言优点的同时,去掉了容易产生错误的语法结构.Ja语言自诞生之日开始,就受到了广泛关注,这与它自身诸多突出的优点是分不开的,具体来说主要有以下特点：

（1）面向对象.Ja语言是一门完全面向对象的编程语言,它的设计集中于类、对象和接口,因此Ja语言便于建模、设计和重用,从而缩短软件开发周期,降低开发成本.

（2）平台无关性.Ja语言依靠Ja虚拟机实现平台无关性,用Ja语言编写的程序可以在不同的软、硬件平台上运行.从而实现“一次编写,到处运行”.

（3）支持多线程.Ja语言内置了多线程功能,可以使程序并行运行.使用多线程机制,程序员可以分别用不同的线程完成不同的任务,这样易于实现网上的实时交互,减少等待时间.

（4）垃圾回收.Ja语言引入了垃圾回收机制.借助于该机制,可以由系统进行垃圾回收,从而使得程序在编写程序时不再需要考虑内存管理的问题,同时也提高了系统的可靠性.

（5）安全性.Ja语言有代码安全检查机制,通过这种机制可以防止非法代码的入侵,为网络安全提供了有力保障.

2嵌入式系统的特点

在实际生活中,嵌入式系统是嵌入在其他设备中,从外表根本看不见的专用计算机系统.我们把这个嵌入式的专用计算机系统简称为嵌入式系统.嵌入式系统通常对功能、体积、成本等有着严格要求,对设备能起到智能控制、管理或监视等作用.

嵌入式系统与传统的计算机系统相比具有以下特点：

（1）实时性.所谓嵌入式系统的实时性,是指系统可以在极短的时间内快速响应并处理用户对系统的干预,可以分为硬实时和软实时两种.

（2）可封装性.与面向对象的封装性类似,嵌入式系统通过封装来实现信息的隐蔽.嵌入式系统一般嵌入在目标系统内部,从外表根本看不到,通过一些专用的接口与对象系统交互.

（3）专用性.嵌入式系统可根据需要灵活,采用特定的系统来完成对应的工作.嵌入式系统通常需要针对硬件进行系统的移植,它的软件与硬件紧密联系、相互配合.

（4）可靠性.嵌入式系统隐藏在目标设备中,用户很难接触控制.

（5）独立性.嵌入式系统的独立性体现在它与目标系统的其他子系统相互独立,是一个完整、独立的子系统.

3基于Ja技术的嵌入式系统体系结构

一般来说,使用Ja技术的嵌入式系统体系结构有以下几层：

（1）代码层.也叫应用程序层,由用户使用Ja语言开发.

（2）Ja类库.用户在Ja程序的编写过程中,会调用Ja类库中的各种API.此处的Ja类库是指用户在应用程序层用到的JaAPI.

（3）本地类库.本地类库存放在嵌入式设备中,是Ja程序中所使用的本地类,主要应用于Ja虚拟机和RTOS设备.

（4）平台层.平台层由两部分构成,分别是Ja虚拟机和RTOS实时操作系统.该层为嵌入式系统的运行提供了一个有力的平台.

（5）硬件层.硬件层是嵌入式系统的硬件部分,由嵌入式实时操作系统来对本层的虚拟机运行、线程调度、内存管理等进行管理.

在这种嵌入式系统体系结构中,有两类程序开发者,分别是上层应用开发者和“固件”开发者.上层应用开发者进行上层的应用开发,只需要考虑如何引用Ja类库,而不需要考虑硬件.“固件”开发者需要理解JVM和Ja包如何与RTOS、CPU、软件库以及内存等底层的设备打交道.

基于Ja技术的嵌入式系统体系结构通常具备以下特点：（1）将Ja程序源代码编译成特定的指令,运行在嵌入式目标设备上；（2）被高度的体积相对小的Ja运行包支持Ja程序的运行；（3）可以在没有网络连接以及缺少硬盘的情况下运行；（4）在需要的时候,Ja程序能够运行在多个处理器上.

4嵌入式系统中Ja技术的作用

日常生活中,嵌入式系统广泛应用于家用电器、网络终端、移动、通讯设备等领域.嵌入式设备一般针对特定的应用,满足人们的某种需求.近年来,随着物联网技术的蓬勃发展,智能化、网络化水平高的嵌入式产品越来越受到人们的欢迎.Ja技术以其高度的优越性被广泛用于嵌入式领域的研究与开发中,它在嵌入式系统领域的重要地位也日益凸显.

4.1无需关心目标平台特性在传统应用中,嵌入式程序的设计与运行需要针对特定的微处理器,而Ja程序的开发与目标处理器无关.在Ja模型中,一个应用程序可以从一个系统下载并运行在另外一个完全不同的系统上,或者在不同的处理器上运行同一个Ja程序,并通过网络互相传递数据.基于Ja的嵌入式系统可以成为一个通用的通信设备,能下载并运行Ja程序,从而完成特定的任务.由于Ja技术与开发平台无关,使得嵌入式系统无需在与目标设备相同的平台上开发.

4.2缩短了嵌入式系统的开发周期

Ja是一种面向对象的程序设计语言.所谓对象,是代码和数据的封装体.这种封装结构支持继承性和多态性,而继承和多态可以有效地提高代码的可重用性和开发效率.利用面向对象程序设计语言的这些优点,很多Ja程序的开发都是通过使用和修改现有Ja类库来完成的,这样可以极大地缩短嵌入式系统的开发周期,并以更短的时间将嵌入式产品投入市场.

4.3提高嵌入式系统的安全性

一个Ja程序运行在Ja虚拟机上,与它所在设备的操作系统或硬件完全隔绝,计算机病毒或其他恶意的代码就很难入侵系统,因此Ja虚拟机可以起到保护主机设备的作用.另外,Ja设计人员从该语言中把指针变量这个概念去掉了,使得Ja不能对内存进行任意访问,只能访问由Ja内存分配管理系统所创建的对象.由于Ja编译器有很严格的分类机制,从理论上讲,要访问那些未分配给程序的内存区域是不可能的.这个限制使得恶意代码的编写变得非常困难.总之,Ja技术使嵌入式系统更加符合嵌入式系统安全性的技术要求,有效地提高了嵌入式系统的安全性.

4.4使嵌入式系统易于实现联网

当前,网络化是嵌入式系统的发展趋势.Ja语言在网络编程方面功能强大,有丰富的网络类,可以实现网络资源的访问、数据的传送、错误检测和恢复功能.虽然实现网络功能也可以用其他语言,比如C语言,但这些语言要求有特别的附件软件包,这些软件包的使用通常要求掌握操作系统或第三方工具的知识.而Ja语言有内置的、标准的网络支持,在实现网络协议和通信程序方面可以节省大量的时间和精力.因此,相较于其他语言,Ja语言更易于使嵌入式系统实现网络连接.

4.5在嵌入式系统中的其他作用

Ja技术在嵌入式系统中还有其他的一些作用,如：Ja不使用指针,因此嵌入式设备的内存管理使用Ja技术来开发就变得很简单；Ja具有垃圾收集功能,使得设备的内存可以被有效利用；利用Ja技术开发的嵌入式系统可以连接网络,使用起来更方便,可以实现远程控制；Ja可以实现动态配置,因此基于Ja技术的嵌入式系统在系统未启动的时候,可以由用户制定或重新配置设备,由些可以大大增强嵌入式系统的灵活性；Ja可以轻松捕获和处理错误,所以使用了Ja技术的嵌入式系统可以获得更稳定可靠的代码和更好的错误处理效果.

5结束语

在本文中,我们探讨了在嵌入式系统中Ja技术的应用.随着技术的进步,嵌入式设备越来越流行,而Ja以其面向对象、安全性、可移植性等诸多传统编程语言无可比拟的优点,使得它在嵌入式系统领域得到了越来越广泛的应用.同时,我们也应该注意到,应用于嵌入式系统的Ja技术也存在一些问题,如运行速度慢、占用资源多等,这需要我们对该技术不断进行改进.相信随着Ja技术的不断进步和成熟,它必将在嵌入式系统中发挥越来越大的作用.