軟件項(xiàng)目管理在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

項(xiàng)目管理方法通常用于PC系統(tǒng)的大型軟件開發(fā)中。本文以項(xiàng)目時間管理為例，把軟件項(xiàng)目管理方法引入嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)之中。

以嵌入式USB主機(jī)為例，建立工作分解結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)圖技術(shù)分析項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑，從而合理分配了嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)時間，控制進(jìn)度。

　　傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)往往被歸類于硬件開發(fā)，而采用匯編語言控制硬件CPU的方法被嚴(yán)格區(qū)分于面向過程、面向?qū)ο蟮腜C平臺軟件的開發(fā)。但是隨著嵌入式處理器和控制器、嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)等的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)工作已越來越多的采用高級語言來進(jìn)行，匯編語言則只應(yīng)用在部分需要高效率的模塊中并且嵌入在高級語言中。面向嵌入式CPU的軟件編譯器的特性也越來越接近于純PC的軟件編譯環(huán)境。

在建立了硬件開發(fā)平臺(包括嵌入式CPU選型、外圍電路設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、PCB電路板制作等)之后，嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作對于整個系統(tǒng)的成功與否至關(guān)重要。其從算法設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)、流程控制到代碼重用性、可靠性的提高等，都接近于PC平臺的軟件設(shè)計(jì)。二者都可以利用軟件工程的方法來優(yōu)化軟件質(zhì)量，通過軟件項(xiàng)目管理來控制整個開發(fā)過程，使得每個項(xiàng)目能夠有序、高效、高質(zhì)量、按時的完成。二者的異同如圖1所示。在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，同樣應(yīng)該利用軟件項(xiàng)目管理方法來規(guī)劃、控制整個項(xiàng)目的進(jìn)行。

1 在嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目開發(fā)中進(jìn)行軟件項(xiàng)目時間管理的必要性
　　

軟件項(xiàng)目管理就是以項(xiàng)目管理的體系、融合軟件開發(fā)的具體特點(diǎn)、為適應(yīng)軟件開發(fā)項(xiàng)目的需要，揭示最常見的、困擾軟件項(xiàng)目的主要問題，提出較好的實(shí)踐方法和解決方案。軟件項(xiàng)目管理包括9大領(lǐng)域：項(xiàng)目整體、范圍、時間、成本、質(zhì)量、人力資源、溝通、風(fēng)險(xiǎn)和采購管理。范圍、時間、成本和質(zhì)量管理是軟件項(xiàng)目管理的核心內(nèi)容。而范圍、時間、成本是項(xiàng)目管理的3要素，相互約束著執(zhí)行，成功的項(xiàng)目應(yīng)該是同時實(shí)現(xiàn)這3個方面的。
　　

據(jù)美國國防部19世紀(jì)70年代立項(xiàng)研究軟件項(xiàng)目做不好的原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)70％的項(xiàng)目問題是由于管理不善引起的，而不是因?yàn)榧夹g(shù)能力不夠；1995年，Standish Group研究表明，所有的開發(fā)項(xiàng)目中有32％的項(xiàng)目在它們結(jié)束之前被中止，此外多于一半的軟件項(xiàng)目花費(fèi)的成本相當(dāng)于原來預(yù)算的2倍；只有42％的軟件項(xiàng)目完成時達(dá)到了預(yù)期的范圍和功能?？梢?，時間對于一個項(xiàng)目的成功是至關(guān)重要的。
　　

本文以嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目為例，把軟件項(xiàng)目時間管理的理念和方法引入其中。

2 嵌入式USB主機(jī)功能描述
　　

有關(guān)嵌入式USB主機(jī)的內(nèi)容可參見參考文獻(xiàn)[5]。簡而言之，嵌入式USB主機(jī)就是將PC上的USB主機(jī)功能嵌入式化。該系統(tǒng)由6大模塊組成：MC68HC912D60A模塊；SL811HS模塊；CAN總線模塊；鍵盤輸入模塊；LCD顯示模塊；SCI通信模塊。

3 創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)WBS
　　

工作分解結(jié)構(gòu)WBS(Work Breakdown Structure)是將項(xiàng)目按照其內(nèi)在結(jié)構(gòu)或?qū)嵤┻^程的順序逐層分解而形成的結(jié)構(gòu)示意圖。WBS是實(shí)施項(xiàng)目、創(chuàng)造最終產(chǎn)品或服務(wù)所必須進(jìn)行的全部活動的一張清單，也是進(jìn)度計(jì)劃、人員分配和預(yù)算計(jì)劃的基礎(chǔ)。
　　

根據(jù)分析，嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的工作分解結(jié)構(gòu)WBS如圖2所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4 制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃
　　

關(guān)鍵路徑法CPM(Critical Path Method)和計(jì)劃評審技術(shù)PERT(Program Evaluation and Review Technique)在網(wǎng)絡(luò)圖的畫法上基本相同，基本原理是用網(wǎng)絡(luò)圖來表達(dá)項(xiàng)目中各項(xiàng)活動的進(jìn)度及其之間的相互關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各項(xiàng)時間參數(shù)，確定關(guān)鍵活動與關(guān)鍵路線，利用時差不斷地調(diào)整與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，以求得最短工期，又叫做網(wǎng)絡(luò)圖技術(shù)。本文采用網(wǎng)絡(luò)圖技術(shù)，為嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目制定進(jìn)度計(jì)劃。

4.1 制定項(xiàng)目的活動表
　　

在嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的工作分解結(jié)構(gòu)WBS的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析每一項(xiàng)任務(wù)的工作量和前后關(guān)系，可制定出如表1所示的項(xiàng)目活動表。

4.2 繪制前導(dǎo)圖
　　

以項(xiàng)目活動表為基礎(chǔ)，前導(dǎo)圖的繪制規(guī)則是：無先行活動的活動從開始結(jié)點(diǎn)發(fā)出，有的活動是并行的，有的活動是有先后順序的，根據(jù)活動表中的關(guān)系，畫出網(wǎng)絡(luò)圖。繪制的嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的前導(dǎo)圖如圖3所示。其中無后繼活動的活動匯聚于結(jié)束結(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為，其中A代表節(jié)點(diǎn)活動編號；B代表最遲結(jié)束時間；C代表活動浮動時間；D代表最早結(jié)束時間。

4.3 前向路徑計(jì)算活動最早開始時間TES和最早結(jié)束時間TEF
　　

根據(jù)圖3所示的前導(dǎo)圖，求出每個項(xiàng)目活動的最早開始時間TES和最早結(jié)束時間TEF，結(jié)果如表2所示。計(jì)算順序是前向從節(jié)點(diǎn)1往后計(jì)算，直至計(jì)算到節(jié)點(diǎn)9。
　　

每一項(xiàng)活動的最早開始時間，均需要按照前導(dǎo)圖的前后關(guān)系逐漸累加計(jì)算。需要說明的是，活動I是由F、G、H共3項(xiàng)活動匯聚而成的，因此I的最早開始時間TES等于這3個活動的最早結(jié)束時間的最大值，即如表2所示，I的最早開始時間
　　

TES-I=max{18，13，10}=18
　　

下一步，從表3中選取每一個節(jié)點(diǎn)的最早結(jié)束時間，填入前導(dǎo)圖中，如圖4所示。
　　

需要特殊說明的是節(jié)點(diǎn)9的最早開始時間就是活動J的最早結(jié)束時間，即21。

4.4 后向路徑計(jì)算活動最遲開始時間TLS和最遲結(jié)束時間TLF
　　

這里，需要計(jì)算的是在不影響整個項(xiàng)目按期完成的前提下，本活動必須開始和完成的最遲時間。反向計(jì)算各活動的最遲結(jié)束時間時，要以結(jié)束結(jié)點(diǎn)的最遲結(jié)束時間等于最早開始時間為準(zhǔn)。若一個結(jié)點(diǎn)有幾個活動發(fā)出，則該結(jié)點(diǎn)(事件)的最遲開始時間取各活動最遲開始時間的小者。計(jì)算結(jié)果如表3所示。計(jì)算順序是后向從節(jié)點(diǎn)9開始往前算。
　　

最后，將每一個節(jié)點(diǎn)的最遲結(jié)束時間填入前導(dǎo)圖，如圖5所示。

4.5 確定關(guān)鍵活動及關(guān)鍵路徑
　　

(1)確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)
　　

總浮動時間是最遲開始時間和最遲結(jié)束時間的差，首先將計(jì)算后的各活動的總浮動時間填入表3，并將節(jié)點(diǎn)總浮動數(shù)填入前導(dǎo)圖，如圖6所示。
　　

最早時間與最遲時間相等的點(diǎn)，也就是總浮動時間為0的節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。因此，由圖6可知，嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的所有節(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5、6、7、8、9均為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。這是本項(xiàng)目的特殊之處。
　　

(2)確定關(guān)鍵路徑
　　

由以上分析，以及表1可知，嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑是1－2－3－4－5－6－7－8－9，而相應(yīng)的關(guān)鍵活動是A、B、C、D、E、F、I、J。
　　

這條關(guān)鍵路徑在時間上沒有回旋余地，即每個關(guān)鍵活動應(yīng)滿足最早開始時間等于最遲開始時間，而非關(guān)鍵活動則有富裕時間。這使得人們在實(shí)施嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目計(jì)劃時做到心中有數(shù)，項(xiàng)目的關(guān)鍵活動工作包括：
　　

項(xiàng)目需求分析(A)；系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)(B)；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(C)；初始化及用戶交互界面軟件設(shè)計(jì)(D)；單片機(jī)與接口芯片通信軟件設(shè)計(jì)(E)；USB主機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)(F)；系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試(I)；項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告(J)。
　　

要嚴(yán)格控制按預(yù)定工作時間進(jìn)行，否則就會拖長整個任務(wù)的工期，延誤項(xiàng)目的按時完成。相對來說，作為非關(guān)鍵工作的MS 設(shè)備類協(xié)議軟件設(shè)計(jì)和FAT 文件系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由于有浮動時間存在，在資源或人力不足時，可適當(dāng)調(diào)整這些工作的耗費(fèi)時間和開始時間，不會影響總工期。

參考文獻(xiàn)

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