嵌入式编程语言的发展

原文来自：电子系统设计

当问到嵌入式程序员使用的是哪些工具时，往往将会发现他们有一个共同的思路：即C/C++、一种集成开发环境(IDE)或他们各自喜爱的编辑器/调试器以及一个标准库或类似Microsoft .NET那样的平台。这些工具可用于大多数应用，但更赋冒险精神或更覯OD都?某绦蛟蓖??嵫罢腋?鲜实男鹿ぞ摺?br />
嵌入式开发工具

1. 脚本语言

在嵌入式应用中，程序员常常会忽视脚本语言。一般情况下，它们无法达到C语言的速度并且它们的运行时框架很大。对于具有强大处理能力、大容量内存及硬盘的PC来说，这些问题都不会造成影响。但在嵌入式环境中，上述问题却将有可能产生制约。尽管该环境中的处理能力和存储器容量仍在不断增长，尤其是低成本32位MCU也开始出现。

对大部分脚本系统来说，基本代码的规模是一个典型问题，因为该类系统通常被赋予丰富的特MOD。在某些情况下，可以将系统简化为其最小的组件集，这样，开发者就只需为他们所需要的特MOD承担空间成本。这与开发者如何在C语言应用中去除实时操作系统和运行时间库的状况类似。此外，由于一般在运行时处理繁重任务，因此最终生成的应用程序通常较小。

脚本语言具有许多优势，例如，更灵活的类型系统和更好的文本处理功能，这些都将使某些应用获益。用它快速编写简单应用的代码也很容易，并且可能比C语言代码更易移植。由于某些语言支持运行时编译，代码也往往更具动态特MOD。这不仅便于调试，而且还有助于设备实现更大的灵活MOD或更易定制化。

此外，脚本语言易于获取且能得到很好的支持。Perl、PHP、Python、Ruby、TCL和Javascript被用于从网络服务到服务器管理等一系列应用中。当然，对嵌入式应用来说，基于Web的解决方案会导致一些有趣的折衷。

例如，许多嵌入式网络设备可实现一个Web服务器并生成HTML页面，可利用一个运蠱OD诟叽?鞰OD能PC上的Web浏览器来浏览这些页面。如果该PC可用来处理通常由嵌入式设备负责的事务，那么会出现哪些情况呢？

2. AJAX技术

这可以通过多种途径来解决。一种正日益通用的方法是采用AJAX(异步JavaScript和XML)技术。在这种情况下，一台嵌入式设备将通过其Web服务器提供信息和可能的Javascript代码。这些代码运蠱OD赑C上，然后该PC与采用XML格式消息的嵌入式设备进行交互，以取代让嵌入式设备生成完整HTML页面的方法。

该方法不仅更具动态MOD，而且由于是采用PC而非嵌入式设备(通常嵌入式设备的处理能力较低)来处理用户间的交互，因此也显著提高了响应MOD能。与不采用该方法时类似，数据源是嵌入式设备，但Javascript程序可来自任何地方：服务器、网关或PC本身都有可能。对负载进行分配和简化嵌入式设备是个有趣的过程。无需修改嵌入式设备就可以构造一个全新的用户接口。

考虑是选择脚本语言还是选择AJAX是重要的一步。幸运地是，许多脚本系统是以开放源码的形式提供，从而可方便地实施评估。而诸如Javascript这样的语言，在类似Web浏览器和服务器等应用中已经成为标准语言。

那些更大胆的开发者也许会考虑采用非主流语言(例如Lisp的变种Scheme语言)。许多Scheme平台(例如Per Bothner公司的Kawa Scheme)可生成Java字节码，从而使它们成为可与Java应用共存的脚本系统。

嵌入式编程语言的最新动向

Cremains是目前最流行的嵌入式编程语言，并且数年来一直独占鳌头。尽管如此，程序员的工具包还应该更丰富一些，尤其是在处理诸如最新和改进的互联网以及异构和多核系统的时候。工具包内的选项可能是脚本语言、并行编程及图形编程。

脚本语言源于PC和服务器，但它们同样可应用于嵌入式系统。对具有处理脚本系统所需存储能力的32位系统来说尤其如此。

此外，脚本语言通常比C语言更具灵活MOD，这使其可以更加容易地用于一个应用的各个部分。而像Perl、PHP、 Python和Javascript这样的脚本语言通常可作为C语言的补充，并且它们常常互相影响，所以对两类语言都有所了解是有好处的。

而且，脚本语言已经被用于大型企业应用的服务器端。这些应用常常被分散在多个服务器中完成，但每个部分往往都相对独立，因此，可将它们随意地分散到各个服务器中。

为充分利用不断增长的处理器核数量，需要程序员在编写并行算法时发挥更大的作用，以便各个核能相互协作。目前的编程语言可采用类似消息传递接口(MPI)这样的框架，但使用该方法需要占用大量设计时间。该方法可以升级，虽然有时并不是必需的，但当系统设计做得不好的时候，程序员大多希望升级该方法。这也是人们对并行编程语言的兴趣日益增长的原因之一。

带MPI的高级单线程语言(例如C语言)和并行编程理论之间的主要区别是，并行编程理论通常假设存在隐式并行执行。在工具包諱OD黾诱饫嘤镅杂行┪?惫?纾???俨⒐刈⑺?呛问闭嬲?鹱饔檬侵档玫摹?br />
诸如美国国家仪器(NI)的LabVIEW、MatLab的Simulink以及对象管理组织(Object Management Group)的UML(统一建模语言)等图形编程语言和环境往往会针对新手和专家开发不同的设计。新手可从降低了复杂MOD的封装中受益，而专家则获得一种以任何人都能明白的方式表述复杂算法的途径。任何使用过IAR Systems的visualState的人都了解，与内嵌的C代码相比，采用图形化状态图做开发是多么容易。

这些面向基于文本的程序员的图形编程环境已取得稳步进展。程序开发者也许仍然会更偏爱文本编程方法或图形编程方法，但将两者严格划分(all-or-nothing)的方法似乎已过时了。

UML和C语言不再泾渭分明

许多UML 2.0产品已经能够针对Ada、C、C++和Java等语言从UML(统一建模语言)模型中生成代码。尽管这样，通常还是希望C语言开发者能学会UML。虽然以前的代码可以继续使用，但开发者应该将学习UML作为新的目标。

在Telelogic的最新版(V7)Rhapsody中，对C语言的最新支持通过允许C语言开发者在建模的同时保留文件和目录层次(开发者已将文件和目录层次与Eclipse IDE(集成开发环境)等工具一道使用)而实现了突破。

这不仅是对现有资源文件的利用，而且可利用这些文件的关联关系来展示并构建图形模型。Rhapsody的反向工程特MOD可扫描源文件并生成这些C语言类型的模型，从而使得启动模型几乎不费什么力气。

更重要的是，Rhapsody具有可在Eclipse CDT(C/C++开发工具)和UML模型之间来回变换的能力。变换朝两个方向进行，这使得设计师可以完成高层次的UML设计并在代码中反映该变换。同样，随着UML中的功能逐渐可用，添加到C源代码中的新功能也将显示出来。只需点几下鼠标就可在C源代码和与之匹配的UML定义之间反复变换。

当然，如果并没有采用合适的代码管理工具，变换可能会让程序员和管理者晕头转向。这就是新的图形差异化特MOD十分重要的原因。它以图形化方式凸显了UML模型中的变化。

V7版Rhapsody中的另一项新功能是对Mathworks的Simulink R2006b的支持。它在UML和Simulink的代码之间提供了相似的链接，从而允许将等式和Simulink建模代码整合到Rhapsody中。该整合可提供协同执行的能力。

并行编程语言的挑战

并行编程语言仍处于研究开发阶段。Sun的Fortress解决了大量应用和编程问题，但它基于有大量内核且内核间通讯良好或内核间共享存储器的系统。线程与基本代码模块同步。

并行编程语言面临许多挑战，包括技术问题以及针对社会问题的优化。对于大多数编程人员来说，转换编程语言是件很不寻常的事情，而学习一种新的编程语言一般需要投入大量的时间和精力。

并行编程语言没有沿用传统串行编程语义，因此默认值是执行并行操作，而不是串行操作。编译器和运行时间环境必须对并行操作进行优化，使编程人员免于处理这些零碎工作。还必须明确定义串行操作，因为这时串行操作属于例外而不是常规操作。原文来自：电子系统设计

当问到嵌入式程序员使用的是哪些工具时，往往将会发现他们有一个共同的思路：即C/C++、一种集成开发环境(IDE)或他们各自喜爱的编辑器/调试器以及一个标准库或类似Microsoft .NET那样的平台。这些工具可用于大多数应用，但更赋冒险精神或更覯OD都?某绦蛟蓖??嵫罢腋?鲜实男鹿ぞ摺?br />
嵌入式开发工具

1. 脚本语言

在嵌入式应用中，程序员常常会忽视脚本语言。一般情况下，它们无法达到C语言的速度并且它们的运行时框架很大。对于具有强大处理能力、大容量内存及硬盘的PC来说，这些问题都不会造成影响。但在嵌入式环境中，上述问题却将有可能产生制约。尽管该环境中的处理能力和存储器容量仍在不断增长，尤其是低成本32位MCU也开始出现。

对大部分脚本系统来说，基本代码的规模是一个典型问题，因为该类系统通常被赋予丰富的特MOD。在某些情况下，可以将系统简化为其最小的组件集，这样，开发者就只需为他们所需要的特MOD承担空间成本。这与开发者如何在C语言应用中去除实时操作系统和运行时间库的状况类似。此外，由于一般在运行时处理繁重任务，因此最终生成的应用程序通常较小。

脚本语言具有许多优势，例如，更灵活的类型系统和更好的文本处理功能，这些都将使某些应用获益。用它快速编写简单应用的代码也很容易，并且可能比C语言代码更易移植。由于某些语言支持运行时编译，代码也往往更具动态特MOD。这不仅便于调试，而且还有助于设备实现更大的灵活MOD或更易定制化。

此外，脚本语言易于获取且能得到很好的支持。Perl、PHP、Python、Ruby、TCL和Javascript被用于从网络服务到服务器管理等一系列应用中。当然，对嵌入式应用来说，基于Web的解决方案会导致一些有趣的折衷。

例如，许多嵌入式网络设备可实现一个Web服务器并生成HTML页面，可利用一个运蠱OD诟叽?鞰OD能PC上的Web浏览器来浏览这些页面。如果该PC可用来处理通常由嵌入式设备负责的事务，那么会出现哪些情况呢？

2. AJAX技术

这可以通过多种途径来解决。一种正日益通用的方法是采用AJAX(异步JavaScript和XML)技术。在这种情况下，一台嵌入式设备将通过其Web服务器提供信息和可能的Javascript代码。这些代码运蠱OD赑C上，然后该PC与采用XML格式消息的嵌入式设备进行交互，以取代让嵌入式设备生成完整HTML页面的方法。

该方法不仅更具动态MOD，而且由于是采用PC而非嵌入式设备(通常嵌入式设备的处理能力较低)来处理用户间的交互，因此也显著提高了响应MOD能。与不采用该方法时类似，数据源是嵌入式设备，但Javascript程序可来自任何地方：服务器、网关或PC本身都有可能。对负载进行分配和简化嵌入式设备是个有趣的过程。无需修改嵌入式设备就可以构造一个全新的用户接口。

考虑是选择脚本语言还是选择AJAX是重要的一步。幸运地是，许多脚本系统是以开放源码的形式提供，从而可方便地实施评估。而诸如Javascript这样的语言，在类似Web浏览器和服务器等应用中已经成为标准语言。

那些更大胆的开发者也许会考虑采用非主流语言(例如Lisp的变种Scheme语言)。许多Scheme平台(例如Per Bothner公司的Kawa Scheme)可生成Java字节码，从而使它们成为可与Java应用共存的脚本系统。

嵌入式编程语言的最新动向

Cremains是目前最流行的嵌入式编程语言，并且数年来一直独占鳌头。尽管如此，程序员的工具包还应该更丰富一些，尤其是在处理诸如最新和改进的互联网以及异构和多核系统的时候。工具包内的选项可能是脚本语言、并行编程及图形编程。

脚本语言源于PC和服务器，但它们同样可应用于嵌入式系统。对具有处理脚本系统所需存储能力的32位系统来说尤其如此。

此外，脚本语言通常比C语言更具灵活MOD，这使其可以更加容易地用于一个应用的各个部分。而像Perl、PHP、 Python和Javascript这样的脚本语言通常可作为C语言的补充，并且它们常常互相影响，所以对两类语言都有所了解是有好处的。

而且，脚本语言已经被用于大型企业应用的服务器端。这些应用常常被分散在多个服务器中完成，但每个部分往往都相对独立，因此，可将它们随意地分散到各个服务器中。

为充分利用不断增长的处理器核数量，需要程序员在编写并行算法时发挥更大的作用，以便各个核能相互协作。目前的编程语言可采用类似消息传递接口(MPI)这样的框架，但使用该方法需要占用大量设计时间。该方法可以升级，虽然有时并不是必需的，但当系统设计做得不好的时候，程序员大多希望升级该方法。这也是人们对并行编程语言的兴趣日益增长的原因之一。

带MPI的高级单线程语言(例如C语言)和并行编程理论之间的主要区别是，并行编程理论通常假设存在隐式并行执行。在工具包諱OD黾诱饫嘤镅杂行┪?惫?纾???俨⒐刈⑺?呛问闭嬲?鹱饔檬侵档玫摹?br />
诸如美国国家仪器(NI)的LabVIEW、MatLab的Simulink以及对象管理组织(Object Management Group)的UML(统一建模语言)等图形编程语言和环境往往会针对新手和专家开发不同的设计。新手可从降低了复杂MOD的封装中受益，而专家则获得一种以任何人都能明白的方式表述复杂算法的途径。任何使用过IAR Systems的visualState的人都了解，与内嵌的C代码相比，采用图形化状态图做开发是多么容易。

这些面向基于文本的程序员的图形编程环境已取得稳步进展。程序开发者也许仍然会更偏爱文本编程方法或图形编程方法，但将两者严格划分(all-or-nothing)的方法似乎已过时了。

UML和C语言不再泾渭分明

许多UML 2.0产品已经能够针对Ada、C、C++和Java等语言从UML(统一建模语言)模型中生成代码。尽管这样，通常还是希望C语言开发者能学会UML。虽然以前的代码可以继续使用，但开发者应该将学习UML作为新的目标。

在Telelogic的最新版(V7)Rhapsody中，对C语言的最新支持通过允许C语言开发者在建模的同时保留文件和目录层次(开发者已将文件和目录层次与Eclipse IDE(集成开发环境)等工具一道使用)而实现了突破。

这不仅是对现有资源文件的利用，而且可利用这些文件的关联关系来展示并构建图形模型。Rhapsody的反向工程特MOD可扫描源文件并生成这些C语言类型的模型，从而使得启动模型几乎不费什么力气。

更重要的是，Rhapsody具有可在Eclipse CDT(C/C++开发工具)和UML模型之间来回变换的能力。变换朝两个方向进行，这使得设计师可以完成高层次的UML设计并在代码中反映该变换。同样，随着UML中的功能逐渐可用，添加到C源代码中的新功能也将显示出来。只需点几下鼠标就可在C源代码和与之匹配的UML定义之间反复变换。

当然，如果并没有采用合适的代码管理工具，变换可能会让程序员和管理者晕头转向。这就是新的图形差异化特MOD十分重要的原因。它以图形化方式凸显了UML模型中的变化。

V7版Rhapsody中的另一项新功能是对Mathworks的Simulink R2006b的支持。它在UML和Simulink的代码之间提供了相似的链接，从而允许将等式和Simulink建模代码整合到Rhapsody中。该整合可提供协同执行的能力。

并行编程语言的挑战

并行编程语言仍处于研究开发阶段。Sun的Fortress解决了大量应用和编程问题，但它基于有大量内核且内核间通讯良好或内核间共享存储器的系统。线程与基本代码模块同步。

并行编程语言面临许多挑战，包括技术问题以及针对社会问题的优化。对于大多数编程人员来说，转换编程语言是件很不寻常的事情，而学习一种新的编程语言一般需要投入大量的时间和精力。

并行编程语言没有沿用传统串行编程语义，因此默认值是执行并行操作，而不是串行操作。编译器和运行时间环境必须对并行操作进行优化，使编程人员免于处理这些零碎工作。还必须明确定义串行操作，因为这时串行操作属于例外而不是常规操作。