模块化嵌入式人工智能软件的开发与应用

徐俊

摘  要：针对传统方法设计出来的嵌入式软件存在运行效率低的问题，提出基于人工智能的模块化嵌入式软件开发研究。在嵌入式软件开发中运用class软件设计方法，将嵌入式软件模块化，并且引用人工智能算法增加软件的智能性。将人工智能设计思想与模块化设计中的软件功能分析方法结合起来，采用自上而下的整体设计结构，形成一个完整的闭环嵌入式软件设计流程，实现基于人工智能的模块化嵌入式软件的开发。

关键词：人工智能;模块化;嵌入式软件开发

引言

随着计算机技术与信息技术的日益发展，人工智能正在受到广泛关 注，并且被认为是科技发展的未来方向，模块化嵌入式人工智能系统凭借 其高性能、多功能及稳定性方面等优势而受到广泛关注，被世界各大知名 科技公司作为研发与应用的重点，因而探讨模块化嵌入式人工智能软件的 开发是十分有必要的。

1 模块化嵌入式人工智能发展趋势

嵌入式开发主要包括驱动式嵌入开发、系统开发、软件开发三大部 分，嵌入式系统是以应用为中心，将先进计算机的技术与具体应用相结合 的产物。嵌入式系统与具体应用相结合，它的升級换代也将产品同步进 行，所以嵌入式系统常常具有相对较长的生命周期。但随着嵌入式系统功 能的增加，对于嵌入式系统处理信息和数据量的要求也越来越高，要求系 统对处理响应的时间也必须也越来越短，这样才能满足人们对嵌入式产品 的需求。当前，嵌入式的开发已经逐步朝着规范化的方向发展，在一般工 程原有的开发基础上结合嵌入式开发的特点进行一些的测试，生产出最终 产品。为了满足人们对嵌入式产品的需求，嵌入式系统也不再是过去单一 的单片机模式，而是熟悉新的开发模式，创造出多样化的新型模式。

2 模块化嵌入式智能软件的研发

2.1  加强模块化嵌入式系统开发的技术要求

在对于模块化嵌入式人工智能系统的开发中，不仅对硬件系统的要求 有着高要求，对于软件系统的更应该采取重视的态度。二者必须相辅相 成，性能占比缺一不可。在智能操作系统开发方面，要充分的运用丰富经 验进行不停的探讨与创新，要站在巨人的肩膀上，要在原有的开发经验上 进行创新进步。搭建边缘计算平台为客户提供解决方案努力提升人工智能 终端设备运行速度，将对环境文化的感知能力进行强化，促进计算机与人 们的对话，便于对人工智能进行决策控制。

2.2  嵌入式人工智能软件研发方向

模块化嵌入式人工智能系统在人们生活中扮演者越来越重要的角色，  在各行各业的发展领域中，对于嵌入式人工智能的需求也越来越大，在 大大小小的行业中，模块化嵌入式人工智能的应用中所呈现出来的发展态 势都是增长的。一直以来，人们的互动连接接口都是通过屏幕与键盘控制 的，但随着人工智能时代的到来，智能语音和虚拟现实将大大的对人们现 在的生活产生改变。为了实现这种改变，人们开始运用自身的智慧，寻找 可以将键盘与屏幕进行替代的通话接口，而模块化嵌入式人工智能系统的 出现，正好能满足人们对于通话接口的需求。模块化嵌入式人工智能系统 通过语音及图像识别进行语言处理，强大的学习功能带给了用户更好的体 验，模块化嵌入式人工智能技术在技术接口方面的改革，最终在生活中被 日益广泛的得以应用。

2.3  基于人工智能的模块化嵌入式软件设计方法

基于人工智能的嵌入式软件模块化设计是在传统软件开发过程中一种 新的设计理念，通过在独特的设计方法中加入人工智能技术，降低嵌入式 软件操作和调试难度，同时提高软件的智能效果，根据客户需求将软件的 小功能划分为小功能模块，将小功能模块组成较大功能模块，最后将较大 的模块组装到一起组成一个整体的模块化嵌入式软件。在嵌入式软件模块 化方面，  class的对象语言具有继承、多态、封装三个特征，首先通过继承 使嵌入式软件的子类模块拥有父类模块所有数据和信息，让子类模块拥有 较大模块相同的功能;多态是通过class使嵌入式软件在面对不同对象时，  应用同一操作可以让嵌入式软件有不同的解释，并且产生不同的运行结 果。多态主要体现在运用class设计方法在嵌入式软件编程过程中，使嵌入 式软件具有灵活性;封装是class对嵌入式软件的功能具有组合和拆分的效 果，在组合嵌入式软件模块时保证软件的其他功能不受到影响。

2.4  基于人工智能的模块化嵌入式软件设计流程

通过上文提出的class基于人工智能的模块化嵌入式软件设计方法，将 人工智能设计思想与模块化设计中的软件功能分析方法结合起来，采用自 上而下的整体设计结构，形成一个完整的闭环嵌入式软件设计流程。首 先，根据用户需求对嵌入式软件的功能进行分析和划分，通过初始化设计 形成分配功能不同的模块序列。然后运用功能执行准则和人工智能算法对 嵌入式软件的模块进行划分，保证软件的智能功能实现。通过对嵌入式软 件的模块综合与测评后，使软件在合理的接口设计下将所有的功能模块连 接起来，如果测试设计的软件能合理运用，则完成设计，如果软件测试结 果为不合理，还要重新返回初始设计状态进行调试，直到测试软件合理。  基于人工智能的模块化嵌入式软件在运行过程中主要完成两部分任务，一 是智能监控管理部分，包括人工智能数据交换、人工智能界面管理等;二 是实现智能控制管理，包括第三方通信程序、智能控制程序等。

3 模块化嵌入式人工智能软件的开发工作

3.1  软件构架的确立

开发软件之前，相关开发者应对其具体应用进行合理的分析。在应用 方面，相关软件应具备良好的稳定性、较低的功率消耗以及低廉的制作成 本，以便实现大批量使用要求的合理满足。在开发方面，相关工作重点应 放在受控对象与嵌入式智能终端上。在此过程中，人工智能传感器的主要 作用是对受控对象所发出的信号进行搜集，并将其向控制终端进行稳定的 传输，以便满足系统运行的相关需求。此外，在软件架构方面，设计者还 应对任务添加与处理、内核修改与操作移植以及数据信息交换等运行程序 进行系统的分析，从而有效实现软件应用需求的满足。

3.2  网络数据信息的智能交换

在通信方式方面，该软件主要通过远程信息导出的范式进行数据信息 的合理传输。通过设计公共网关接口，有利于实现对相关网络数据信息 的处理与交换，从而为后续参数的修改与调整提供了可能。实践表明，基 于这一设计的开展与落实，相关工作人员可以有效实现对相关数据的顺利 采集与合理计算，这对信息交换治疗的提升与优化具有良好的促进作用。  在此过程中，通过公共网关接口的介入，操作人员可以有效修改设备参 数，以便进一步满足远程控制需求。在数据交换方面，与人工智能控制 相比，该软件加强了对于数据模块化的关注，从而保障各类数据操作可 以分块完成。在技术方面，通过ATOP脉冲技术的应用，该软件在接收到 “ATSO=N”的信息后，可自动取消MODEM传输应答，從而引导数据调节 器实现挂机操作。

3.3  源代码移植工作的开发

在开发相关软件的过程中，相关人员应依据软件核心源代码的需求对 其进行合理的移植。为了确保移植的效果，应做好对当前人工智能软件代 码数据的有效分析，从而合理控制代码。通过以文本的方式抑制源代码的 数据，可以有效搭建软件与系统终端硬件之间的联系，从而进一步满足系 统运动的合理需求，这对于软件能力的优化具有积极作用。

3.4艾真体控制

模块化嵌入式人工智能软件最终以实现艾真体控制为目标，使用IPC0 作为中心控制层设备，接受倾角仪、陀螺仪以及编码器等状态监控传感器 信息，为软件运行提供实时信息，实现跟踪、控制等智能反应程序。控制 层为软件运行提供良好的实时性能，使软件控制周期更短。同时实现与硬 件相关的复合艾真体的构建，达到A/D数据采集、传感器通信等底层硬件 驱动的目的。在感知周围环境的基础上，经压缩后，软件可实时处理环境 信息，根据实时环境信息决定人工智能局部行为模式。

4 模块化嵌入式人工智能软件的应用方法与相关应用数据

4.1  实验方法

以模拟软件实际运行环境为基础，首先，本实验测试软件的各项功能 是否能正常运行，以及测试软件运行的抗干扰率与稳定性，包括软件对运 行中干扰因素、数据变化的适应性及软件对目标任务识别的准确性与环境 适应性;其次，完成软件跟踪能力测试，判别软件使用过程中目标任务完 成的稳定性;最后，对软件动态数据处理情况进行测试，判断软件运行的 平顺性。

4.2  实验结果

在硬件已知的基础上，本实验使用模块化嵌入式人工智能软件对连续 1 000组数据进行测试，根据测试结果对软件性能进行后续改进，最终实现 软件开发的基础标准。侧向控制波形测试数据如图1所示。

测试中为减少干扰因素影响，软件运行数据始终保持平稳状态。各数 据分别在预定点侧向位置偏差、预定点侧向角度偏差范围之内。由图1可 知，人工智能软件在使用过程中有着很高的控制精度，大多数偏差位置小 于0.1 m，控制角度偏差小于5°。在偏差位置、偏差方向变化的情况下，可 以看出软件仍有较大的控制优势，且随着数据增加其偏差值并不会出现明 显变化。但偏差位置与角度偏差的增加，会影响下一组测试结果，因此定 位数据部分仍须改进。

5 结束语

进行模块化嵌入式人工智能软件研发的过程中，我们对于软件和硬件 都要保持同样重视的态度。明确模块化嵌入式人工智能系统研发的技术要 求，在原有的经验上进行吸取创新，不断地加强对前沿及先进的技术及系 统有效应用的研发，不断地寻找提高模块化嵌入式人工智能系统的方法，  在减少对能源消耗的同时，提高模块化嵌入式人工智能软件的智能型，满 足人们对于模块化嵌入式人工智能软件研发的期待。

参考文献：

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