把軟件項(xiàng)目管理方法引入嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)之中的設(shè)計(jì)淺析

項(xiàng)目管理方法通常用于PC系統(tǒng)的大型軟件開(kāi)發(fā)中。本文以項(xiàng)目時(shí)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(kāi)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(kāi)發(fā)時(shí)間，控制進(jìn)度。

傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)往往被歸類于硬件開(kāi)發(fā)，而采用匯編語(yǔ)言控制硬件CPU的方法被嚴(yán)格區(qū)分于面向過(guò)程、面向?qū)ο蟮腜C平臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)。但是隨著嵌入式處理器和控制器、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)工作已越來(lái)越多的采用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行，匯編語(yǔ)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(jí)語(yǔ)言中。面向嵌入式CPU的軟件編譯器的特性也越來(lái)越接近于純PC的軟件編譯環(huán)境。

在建立了硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)（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(kāi)發(fā)工作對(duì)于整個(gè)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(tái)的軟件設(shè)計(jì)。二者都可以利用軟件工程的方法來(lái)優(yōu)化軟件質(zhì)量，通過(guò)軟件項(xiàng)目管理來(lái)控制整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，使得每個(gè)項(xiàng)目能夠有序、高效、高質(zhì)量、按時(shí)的完成。二者的異同如圖1所示。在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，同樣應(yīng)該利用軟件項(xiàng)目管理方法來(lái)規(guī)劃、控制整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)行。

1 在嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中進(jìn)行軟件項(xiàng)目時(shí)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(kāi)發(fā)的具體特點(diǎn)、為適應(yīng)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的需要，揭示最常見(jiàn)的、困擾軟件項(xiàng)目的主要問(wèn)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(shí)間、成本、質(zhì)量、人力資源、溝通、風(fēng)險(xiǎn)和采購(gòu)管理。范圍、時(shí)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(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)這3個(gè)方面的。

據(jù)美國(guó)國(guó)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(wèn)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(kāi)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(lái)預(yù)算的2倍；只有42％的軟件項(xiàng)目完成時(shí)達(dá)到了預(yù)期的范圍和功能。可見(jiàn)，時(shí)間對(duì)于一個(gè)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(shí)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(jiàn)參考文獻(xiàn)［5］。簡(jiǎn)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(pán)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┻^(guò)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(dòng)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(píng)審技術(shù)PERT（Program Evaluation and Review Technique）在網(wǎng)絡(luò)圖的畫(huà)法上基本相同，基本原理是用網(wǎng)絡(luò)圖來(lái)表達(dá)項(xiàng)目中各項(xiàng)活動(dòng)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(shí)間參數(shù)，確定關(guān)鍵活動(dòng)與關(guān)鍵路線，利用時(shí)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(dòng)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(guò)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(dòng)表。

4.2 繪制前導(dǎo)圖

以項(xiàng)目活動(dòng)表為基礎(chǔ)，前導(dǎo)圖的繪制規(guī)則是：無(wú)先行活動(dòng)的活動(dòng)從開(kāi)始結(jié)點(diǎn)發(fā)出，有的活動(dòng)是并行的，有的活動(dòng)是有先后順序的，根據(jù)活動(dòng)表中的關(guān)系，畫(huà)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(wú)后繼活動(dòng)的活動(dòng)匯聚于結(jié)束結(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為，其中A代表節(jié)點(diǎn)活動(dòng)編號(hào)；B代表最遲結(jié)束時(shí)間；C代表活動(dòng)浮動(dòng)時(shí)間；D代表最早結(jié)束時(shí)間。

4.3 前向路徑計(jì)算活動(dòng)最早開(kāi)始時(shí)間TES和最早結(jié)束時(shí)間TEF

根據(jù)圖3所示的前導(dǎo)圖，求出每個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)的最早開(kāi)始時(shí)間TES和最早結(jié)束時(shí)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(dòng)的最早開(kāi)始時(shí)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(shuō)明的是，活動(dòng)I是由F、G、H共3項(xiàng)活動(dòng)匯聚而成的，因此I的最早開(kāi)始時(shí)間TES等于這3個(gè)活動(dòng)的最早結(jié)束時(shí)間的最大值，即如表2所示，I的最早開(kāi)始時(shí)間

TES-I=max{18，13，10}=18

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

需要特殊說(shuō)明的是節(jié)點(diǎn)9的最早開(kāi)始時(shí)間就是活動(dòng)J的最早結(jié)束時(shí)間，即21。

4.4 后向路徑計(jì)算活動(dòng)最遲開(kāi)始時(shí)間TLS和最遲結(jié)束時(shí)間TLF

這里，需要計(jì)算的是在不影響整個(gè)項(xiàng)目按期完成的前提下，本活動(dòng)必須開(kāi)始和完成的最遲時(shí)間。反向計(jì)算各活動(dòng)的最遲結(jié)束時(shí)間時(shí)，要以結(jié)束結(jié)點(diǎn)的最遲結(jié)束時(shí)間等于最早開(kāi)始時(shí)間為準(zhǔn)。若一個(gè)結(jié)點(diǎn)有幾個(gè)活動(dòng)發(fā)出，則該結(jié)點(diǎn)（事件）的最遲開(kāi)始時(shí)間取各活動(dòng)最遲開(kāi)始時(shí)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(kāi)始往前算。

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

4.5 確定關(guān)鍵活動(dòng)及關(guān)鍵路徑

（1）確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

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

最早時(shí)間與最遲時(shí)間相等的點(diǎn)，也就是總浮動(dòng)時(shí)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(dòng)是A、B、C、D、E、F、I、J。

這條關(guān)鍵路徑在時(shí)間上沒(méi)有回旋余地，即每個(gè)關(guān)鍵活動(dòng)應(yīng)滿足最早開(kāi)始時(shí)間等于最遲開(kāi)始時(shí)間，而非關(guān)鍵活動(dòng)則有富裕時(shí)間。這使得人們?cè)趯?shí)施嵌入式USB主機(jī)項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)做到心中有數(shù)，項(xiàng)目的關(guān)鍵活動(dòng)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(cè)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(shí)間進(jìn)行，否則就會(huì)拖長(zhǎng)整個(gè)任務(wù)的工期，延誤項(xiàng)目的按時(shí)完成。相對(duì)來(lái)說(shuō)，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(dòng)時(shí)間存在，在資源或人力不足時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整這些工作的耗費(fèi)時(shí)間和開(kāi)始時(shí)間，不會(huì)影響總工期。