實(shí)例講解：單片機(jī)軟件開發(fā)之分層設(shè)計思路
時間：2021-08-19 15:09:13
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[導(dǎo)讀]今天跟大家找了一種常見的應(yīng)用與驅(qū)動分離設(shè)計的方式，對于目前一些高性能MCU還是值得使用一下的，不過對于原本主頻不夠高、性能不太強(qiáng)的MCU不建議使用，畢竟這樣的設(shè)計還是犧牲了一定的性能。在正規(guī)的項(xiàng)目開發(fā)中，項(xiàng)目往往是并行開發(fā)的，也就是說硬件設(shè)計、底層軟件設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計等是同步進(jìn)...
今天跟大家找了一種常見的應(yīng)用與驅(qū)動分離設(shè)計的方式，對于目前一些高性能MCU還是值得使用一下的，不過對于原本主頻不夠高、性能不太強(qiáng)的MCU不建議使用，畢竟這樣的設(shè)計還是犧牲了一定的性能。
在正規(guī)的項(xiàng)目開發(fā)中，項(xiàng)目往往是并行開發(fā)的，也就是說硬件設(shè)計、底層軟件設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計等是同步進(jìn)行的。比如說在開發(fā)板上調(diào)試模塊驅(qū)動，在其他平臺上調(diào)試應(yīng)用程序再移植到目前這個平臺等。
1為何不見嵌入式軟件架構(gòu)師職位?在招聘網(wǎng)站搜索架構(gòu)師，會出現(xiàn)各種系統(tǒng)架構(gòu)師：web架構(gòu)師，后臺服務(wù)端架構(gòu)師等等，但是唯獨(dú)很難看到嵌入式軟件架構(gòu)師。嵌入式軟件不需要架構(gòu)嗎，驅(qū)動不需要架構(gòu)嗎？答案當(dāng)然是需要，不過為什么沒有這方面的職位？一般的人會說，小項(xiàng)目才用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)功能簡單，無需太多人參與，所以無需注重軟件設(shè)計。其實(shí)是很幼稚的觀點(diǎn)（剛畢業(yè)時我也是這樣認(rèn)為的）。目前國內(nèi)的嵌入式開發(fā)主要分為嵌入式底層開發(fā)和嵌入式應(yīng)用開發(fā)，嵌入式的底層開發(fā)一般叫做驅(qū)動開發(fā)，或者bsp開發(fā)，有時也有稱之為linux內(nèi)核開發(fā)，名字聽著都很高大上的感覺。而嵌入式上的應(yīng)用開發(fā)，一般業(yè)務(wù)邏輯比較簡單，被很多人忽略，所以招聘方也會感覺沒必要招架構(gòu)師級別的了。
2嵌入式軟件架構(gòu)的好處
為什么有人覺得沒必要有嵌入式軟件架構(gòu)設(shè)計，那可能你做的項(xiàng)目只是流水燈級別吧。當(dāng)然，不能說完全需要，至少對于大多數(shù)項(xiàng)目而言，都需要有一個軟件架構(gòu)設(shè)計，好處也是有很多，這里羅列一些：1、應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)的造輪子。2、如果沒有好的架構(gòu)，移植將會是一件很痛苦的事情。3、方便后期維護(hù)和升級。4、最大限度的復(fù)用。5、高內(nèi)聚低耦合。?3嵌入式軟件架構(gòu)之驅(qū)動分離
經(jīng)典的linux arm配置屬于資源比較豐富，高配的嵌入式系統(tǒng)，其操作系統(tǒng)本身就很強(qiáng)大，軟件設(shè)計也變得水到渠成。本文所要提到的嵌入式，其實(shí)更偏向于單片機(jī)，結(jié)合一個案例給大家講講分層設(shè)計。以MCU IAR為例，講講把底層軟件和應(yīng)用軟件分開。第一種方式：把底層軟件生成一個靜態(tài)庫提供給應(yīng)用。但是這樣就會有一個問題，如果靜態(tài)庫改變了，得重新編譯，然后提供給應(yīng)用，應(yīng)用程序也得重新編譯一下，這顯然是很麻煩的一種處理方式。另外一種方式：底層軟件和應(yīng)用軟件是兩個獨(dú)立的bin文件，姑且叫l(wèi)ibdev.bin和app.bin。非操作系統(tǒng)的嵌入式是沒有動態(tài)庫.so這樣一說的，不過底層軟件這個可執(zhí)行文件姑且就認(rèn)為是app的.so吧。這兩個bin文件通過配置icf，映射到不同的flash空間以及分配不同的RAM空間。顯然，這兩個bin文件的關(guān)系是app.bin會調(diào)用libdev.bin的實(shí)現(xiàn)。但是他們是獨(dú)立的bin文件，如何關(guān)聯(lián)起來呢。這事就需要一個函數(shù)表告訴app.bin到哪里去調(diào)用libdev.bin里面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)這個函數(shù)表，就需要有統(tǒng)一的函數(shù)接口才方便管理。這個函數(shù)表可用靜態(tài)庫.a實(shí)現(xiàn)（libdev.a）。libdev.a的功能就是要映射所有l(wèi)ibdev的接口函數(shù)，使app調(diào)用某一接口函數(shù)時，可以跳轉(zhuǎn)到libdev.bin里面執(zhí)行。具體設(shè)計思路：1.函數(shù)表用結(jié)構(gòu)體的方式實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體元素為函數(shù)指針。
1struct?libdev_ops{
2????int?(*dev_PortOpen)(int?PortNum,?char?*PortParm);
3};
2.在libdev.bin里面，對結(jié)構(gòu)體里面的函數(shù)指針賦值。
1void?libdev_ops_init(struct?libdev_ops?*ops){
2????ops->dev_PortOpen?=?dev_PortOpen;//把函數(shù)地址賦給對應(yīng)的函數(shù)指針
3}
3.程序啟動時，先進(jìn)入libdev.bin，然后再跳轉(zhuǎn)到app.bin。在此需要一個地址跳轉(zhuǎn)函數(shù)（在libdev.a里面）。
1struct?libdev_ops?ops;
2void?call_app(int?addr)
3{
4????int?(*startup)(struct?libdev_ops?*ops);
5????startup?=?(int(*)(struct?libdev_ops?*))(addr);
6????libdev_ops_init( 
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