如何用一个实例来探讨嵌入式软件架构设计

 1、感慨

近公司新招了一个作嵌入式软件开发开发的童鞋，该童鞋是从上海的某一个上市公司出来的，由于咱们这边人手不够，所以把他安排了去负责一个新产品的研发，前期让他负责加速度计、NB-IOT、舵机、外置Flash的功能测试，测试完成以后，准备让他作一个该产品的概要设计。而后他花了2个星期的时间，给咱们写出来一个概要设计，说实话，我看到这个概要设计，我就以为是刚毕业的大学生写的。

版本一的架构设计

2.1系统体系结构
系统分为两层：硬件驱动层、应用层。
2.1.1硬件驱动层
硬件驱动层包含板载硬件资源正常运行所需的全部驱动程序。
1)MCU初始化
2)I2C数据存取
3)SPI数据读取
4)加速度计初始化
5)蓝牙模块启动
6)BC95模块启动
7)485通信模块启动
2.2.2应用层
1)Mcu运行模式切换
2)震动及倾斜
3)数据解析
4)开/关锁
5)数据发送
6)历史数据保存

看到版本一的架构设计以后，说实话，我仍是第一次见到这样来写架构设计的，竟然是以序号来写的，这个让别人读起来，特别的别扭。　　

版本二的架构设计

看到版本二的架构设计以后，虽然颇感欣慰，可是想到达到咱们所要求的，还要很大的一段距离，该架构设计，主要有如下几点问题：

1.对架构的理解还不是很清晰，既然是作架构设计，那就应该从总体来看，而不是仅仅只是局限于一个模块，或者功能里面。

2.仍是每一个层次的理解也还不是很清晰，好比讲MCU的初始化，归于硬件驱动层里面。MCU的初始化，严格意义上来讲，是属于流程的一部分了，而不是驱动。好比电脑的开启启动，把这个归于硬件的驱动里面，确定是属于牛头不对马嘴的。

3.还有就是各个模块的启动，也是不能属于硬件驱动层的，也都是业务流程的一部分了，都不该该属于驱动层的一部分。

4.还有就是总线数据的读写，虽然驱动的做用也就是读写，可是数据总线的读写不能写成硬件驱动。

5.应用层的系统参数初始化，也仍是属于流程。

6.数据的解析和数据的发生，都是属于通讯功能里面的，不该该单独独立出来，属于单个的应用。

 

看到这里以后，说实话，我真的很惊讶，难倒从大企业出来的童鞋，能力都是这样的吗？从大企业出来的童鞋们，工资也是要的老高老高的，难倒他们不知道，在昆明的工资，都是以K来计算的吗？在昆明能拿到8K的工资作开发的人就已经不多了。而后再到1W

以上的，童鞋们就更少了。

说实话，咱们的这位童鞋，上班的时候，还常常看电子书，在实习期间还常常看电子书，我不知道，他哪来的实力，心能够放的这么宽，交代的活没有完成，还有时间来看电子书。固然托他的福，个人工资也终于涨到6K了，由于新人的工资，比老人高，

作的活仍是同样的(结果一不同我就知道了)，为了考虑到老人的内心面不平衡，因此才给我加的工资的。领导们在批加工资的申请的时候，还专门把我叫去办公室，让我表决心啥的。。

 

而后，我让他去改，把我说的这些改改，而后再看一下，还有什么问题没？结果我看他在那抓耳挠腮，还有各类叹气，而后和我说，改不了。

既然改不了，那我就只能亲自操刀上阵了，毕竟同事一场。

 

 2、基本框架图

（1）架构设计的目的

一、应用的代码逻辑清晰，且避免重复的造轮子。

二、若是没有好的架构，移植将会是一件很痛苦的事情，所以一个好的架构设计，方便软件的移植。

三、最大限度的复用。

四、高耦合低内聚。 

 

（2）设计思路

如何把硬件的驱动和一个功能封装成一个个的模块，而后能够像小朋友搭积木一个，一个个模块能够快速的拼接起来，组成一个个不一样的模型。

咱们的嵌入式架构思路也是来源于此，即功能模块化设计、分层设计。

这个设计和WEB开发的MVC模式相似，都是注重分层设计。

 

模块化设计：将收集到的需求，进行归类，总结和分析，将这些需求归纳为一个个单独的功能，每个功能，作成一个单独的功能模块。

分层设计一句话很差直接表达，其主要体如今一下几方面：

一、功能模块对外调用的模块封装成一个个API，将底层驱动作个API以供功能模块调用。（各个功能模块能够独立编译（如通讯模块纯ANSI C，可在任意平台复用），或者调用驱动层接口（日志库模块调用了驱动读写Flash），总而言之，言而总之，封装出各个功能独立的可复用的功能模块。）

二、API分为驱动层API和应用层API，而不是全部程序都调用驱动层API。(整个应用中都调用驱动层API会致使应用中驱动调用随处可见，没法移植和最大限度的复用)

 

整体分 硬件驱动层-->功能模块层-->业务逻辑层-->应用层

整体结构示意框图：

说明：

1.层与层之间不能跨层调用。

2.模块与模块各自独立，无依赖关系。

3.模块提供统一的接口供上层调用，模块的内外接口分明。

4.模块的功能只能增，不能改。

5.各个功能模块层也还能够进行继续分层，好比接口层、驱动层、硬件层。

 

（3）模块层次说明

硬件驱动层

硬件驱动层包含板载硬件资源正常运行所需的全部驱动程序并提供API给功能模块调用。

功能模块层

功能模块层包括实现具体功能的函数，经过调用驱动层API实现相应功能，同时提供可调用的API给业务逻辑层。

业务逻辑层

业务逻辑层包括产品总体功能的各个业务流程，经过调用功能模块层的API实现。

应用层

应用层将各个业务逻辑进行整合调用，完成整个产品的功能。

 

（4）优点

若是驱动变更了，或者换不一样平台，只需更改驱动层，应用层不受影响。

若是功能模块变更了，只需升级相应的功能模块，其余的模块不受影响，应用层也不受影响。

按照这种逻辑设计好以后，主要的工做就是在业务逻辑层。应用层则为程序的整体流程和框架，主要调用业务逻辑层实现不一样的功能。