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一種常見的應用與驅動分離設計的方式

STM32嵌入式開發 ? 來源:STM32嵌入式開發 ? 作者:STM32嵌入式開發 ? 2022-04-18 10:58 ? 次閱讀

今天跟大家找了一種常見的應用與驅動分離設計的方式,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、性能不太強的MCU不建議使用,畢竟這樣的設計還是犧牲了一定的性能。

在正規的項目開發中,項目往往是并行開發的,也就是說硬件設計、底層軟件設計、應用軟件設計等是同步進行的。比如說在開發板上調試模塊驅動,在其他平臺上調試應用程序再移植到目前這個平臺等。

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為何不見嵌入式軟件架構師職位?

招聘網站搜索架構師,會出現各種系統架構師:web架構師,后臺服務端架構師等等,但是唯獨很難看到嵌入式軟件架構師。嵌入式軟件不需要架構嗎,驅動不需要架構嗎?

答案當然是需要,不過為什么沒有這方面的職位?

一般的人會說,小項目才用單片機,實現功能簡單,無需太多人參與,所以無需注重軟件設計。其實是很幼稚的觀點(剛畢業時我也是這樣認為的)。

目前國內的嵌入式開發主要分為嵌入式底層開發和嵌入式應用開發,嵌入式的底層開發一般叫做驅動開發,或者bsp開發,有時也有稱之為linux內核開發,名字聽著都很高大上的感覺。

而嵌入式上的應用開發,一般業務邏輯比較簡單,被很多人忽略,所以招聘方也會感覺沒必要招架構師級別的了。

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嵌入式軟件架構的好處

為什么有人覺得沒必要有嵌入式軟件架構設計,那可能你做的項目只是流水燈級別吧。

當然,不能說完全需要,至少對于大多數項目而言,都需要有一個軟件架構設計,好處也是有很多,這里羅列一些:

1、應用的代碼邏輯清晰,且避免重復的造輪子。

2、如果沒有好的架構,移植將會是一件很痛苦的事情。

3、方便后期維護和升級。

4、最大限度的復用。

5、高內聚低耦合

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嵌入式軟件架構之驅動分離

經典的linux+arm配置屬于資源比較豐富,高配的嵌入式系統,其操作系統本身就很強大,軟件設計也變得水到渠成。

本文所要提到的嵌入式,其實更偏向于單片機,結合一個案例給大家講講分層設計。以MCU + IAR為例,講講把底層軟件和應用軟件分開。

第一種方式:把底層軟件生成一個靜態庫提供給應用。但是這樣就會有一個問題,如果靜態庫改變了,得重新編譯,然后提供給應用,應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:底層軟件和應用軟件是兩個獨立的bin文件,姑且叫libdev.bin和app.bin。非操作系統的嵌入式是沒有動態庫.so這樣一說的,不過底層軟件這個可執行文件姑且就認為是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文件的關系是app.bin會調用libdev.bin的實現。
但是他們是獨立的bin文件,如何關聯起來呢。這事就需要一個函數表告訴app.bin到哪里去調用libdev.bin里面的函數實現。要實現這個函數表,就需要有統一的函數接口才方便管理。這個函數表可用靜態庫.a實現(libdev.a)。libdev.a的功能就是要映射所有libdev的接口函數,使app調用某一接口函數時,可以跳轉到libdev.bin里面執行。
具體設計思路:
1.函數表用結構體的方式實現,結構體元素為函數指針。
structlibdev_ops{int(*dev_PortOpen)(intPortNum,char*PortParm);};
2.在libdev.bin里面,對結構體里面的函數指針賦值。
void libdev_ops_init(struct libdev_ops *ops){    ops->dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函數地址賦給對應的函數指針}

3.程序啟動時,先進入libdev.bin,然后再跳轉到app.bin。在此需要一個地址跳轉函數(在libdev.a里面)。

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4.重新封裝所有函數,如下:
int dev_PortOpen(int PortNum, char *PortPara){    return ops->dev_PortOpen(PortNum,PortPara);}
5.實現libdev.bin需要跳轉地址的函數(在app.bin)。
void common_startup(struct libdev_ops *libdev_ops){    ......    ops = libdev_ops;    dev_printf = ops->printf;//printf為不定參函數,不能在步驟2中進行賦值,所以在靜態庫里進行初始化賦值。    main();//跳到app的main中}

6.app.bin程序的啟動地址修改,修改 IAR配置

進入options--linker--library--勾選override default program entry,在Entry symbol 后面輸入common_startup。

7.因為有兩個.bin程序。所以就需要配置icf文件,并且call_app(addr)這個addr為app.bin里面common_startup函數的地址。因此需要編譯app.bin后在output文件里面的app.map里面查看common_startup的地址是多少(由于這個函數是程序最先執行的函數,所以其地址為icf配置的起始地址)。

8.然后你在應用里面包含了dev_PortOpen函數的頭文件就可以正常調用這個函數了。

因為libdev.bin和app.bin是同時運行的(app.bin調用的libdev函數的實現在libdev.bin里面),因此必須把RAM和ROM分成兩份,不得重疊。

原文標題:單片機固件的"驅動分離"式設計思想

文章出處:【微信公眾號:STM32嵌入式開發】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯:湯梓紅
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原文標題:單片機固件的"驅動分離"式設計思想

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