动态可重构可穿戴计算机软件平台的设计与实现

引言

可穿戴式计算机的动态可重构技术需要软件相关人员对FPGA工作原理具有一定的了解掌握，这也是开发动态可重构技术软件的难度所在。本文针对以动态可重构为设计原理的可穿戴计算机构建出一套软件开发设计平台，以此帮助开发技术人员进行软件的开发工作。基于这种技术的可穿戴计算机软件设计平台，为开发人员提供统一的软件系统API，实现统一管理与透明编程。并将桌面环境设置为图形化，从而降低软件的使用难度。并设置软件开发库，大大增加了软件开发效率,具有积极的实践意义，因此本文针对以动态可重构技术为设计原理的可穿戴计算机相关需求进行分析，对动态可重构技术进行充分掌握，进而设计出更为优化的软件设计平台方案。

1可穿戴式计算机的总体设计

基于当今人们对于高科技电子设备要求的不断提高，可穿戴性计算机因其体积小、耗能低、可扩展功能全等特点，越来越受到当今各类人群的喜爱。为了保证可穿戴性计算机具有良好的可持续发展空间，必须不断优化以下几个方面：

1.1降低能源消耗

可穿戴性计算机主要特点即为可随身携带，任意移动,具有良好的便携性。因此可穿戴式计算机的电池不能过于笨重,以免影响携带者的便携需求。但为了保证具有足够的电量,以供应长时间工作，就必须考虑从降低能耗的角度入手。可以根据动态可重构理论，以电路复用的方式设计精简电路，以此减少整体体积。而软件方面就需要尽量采取优化程序，使用专业的设计代码，并非只是单纯移植PC中的现有代码。

1.2联网功能

当今社会已逐步转型为数字信息化时代，因此联网技术是可穿戴性计算机中最为重要的技术模块之一。并且由于可穿戴性计算机可能运作于不同环境中，则可能采取无线电、wifi以及GSM等多种网络连接方式。但为了保证不会由于网络连接方式的区别发生软件功能变化，需要设计为统一的网络接口。并且要考虑与其它设备进行互联时，保证数据具有良好的传输速度，可以采用TCP/IP的协议模式进行通讯，由于这种方式是基于SOCKET技术的编程模式，通常软件开发技术人员都比较熟悉，所以也易于开发。

1.3易交互

携带可穿戴性计算机的使用者需要对计算机进行实时操作，实现信息交互，因此就需要在可穿戴性计算机中加入传感器系统，可以将收到的信息及时反馈给计算机使用者，同时使用者也可以很容易地对计算机下达指令。今天大多采用物理按键或者触摸屏作为主要的下达指令方式，以铃声、震动为主要的反馈信息方式。

1.4实时性

由于可穿戴性计算机在其使用中，必须迅速响应所下达的指令。因此要在系统设计时，尽量减少系统的复杂性，以此最大化提高系统的反应速度，从而满足人们对可穿戴性计算机的实时性需求。

根据以上分析不难看出，可穿戴性计算机和以往传统计算机存在着很大差异，因此必须以全新视角对其应用程序进行设计。图1所示是可穿戴性计算机的典型组成结构示意图。

2动态可重构可穿戴式计算机软件平台的设计与实现

可穿戴性计算机的软件开发设计平台必须以操作简单,可扩展性强，安全性能高以及网络流量使用少等主要特点为设计根本，因此本文对软件平台的设计与实现进行了如下分析:

2.1基于人机交互设计

由于该软件平台主要是在人们移动的状态下进行操作,可移动过程中无法使用鼠标，所以应尽量减少鼠标操作的设计。并且将软件系统中的图标尽量设计较大，使目标更易选中，并尽可能地减少文字输入。当接收到信息进行反馈时，应设计为振动提示或声音提示，以此保证软件使用者可以专心进行工作,并将设计操作界面，进行简单化设计，降低操作难度。

2.2可扩展性设计

由于软件平台是统一且通用的，所以必须考虑到横纵向的拓展性。主要是指在添加新基础功能时，可直接拓展于平台中。并且在进行系统刷新时，能够确保旧版本系统在和新版本系统进行对接刷新后，无需更改软件便可以直接作用于新系统中。

2.3可靠性设计

由于可穿戴式计算机会随着穿戴者运行于各种不同的环境中，因此需要保证其可靠性，并对特殊环境中会产生的某种特殊情况进行预防，例如减少电磁干扰的情况发生。

2.4网络流量设计

穿戴者由于经常处于移动状态，尤其位于野外环境。此时网络宽带较小，但网络资源较为昂贵，所以必须通过应用程序等措施减少流量。

2.5软件平台结构设计

该系统的软件采用按层设计的方法。具体如下：

应用层：由软件开发人员设计出应用层，并且在其中屏蔽硬件层。主要为使用者提供应用软件。

框架库层：为上层应用供应通用的框架库以及可重构性框架库，上层应用可根据可重构性框架库实现对硬件的控制。

网络通信系统层：负责实现网络连接，并可进行身份识别与在线管理和消息发送等网络功能。

操作系统：为硬件函数的调动提供支持，对驱动程序的设计框架进行定义，通常此操作系统的内核为嵌入式Linux。

驱动程序层：主要负责针对特定的硬件相关需求，进行相应的逻辑操控，和具体的硬件设计环境有关。

硬件层：即为动态可重构式计算机的骨架，如果没有硬件设备，以上的软件系统也就不具有依存空间。图2所示为可穿戴式计算机软件平台的结构设计示意图。

3结语

随着当今集成电路技术的飞速发展，包括智能手机在内的各类电子设备正逐步朝着小型化方向转变，基于对计算机需求标准的转变，移动型电子设备已经逐步受到人们的青睐，本文针对以动态可重构技术为设计原理的穿戴计算机软件开发平台需求，对动态可重构式穿戴计算机软件平台进行了较为深入的构建分析，但个人能力尚显不足，希望可以得到同业人员的不吝赐教，以此不断完善软件平台的设计方案。

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