嵌入式软件架构设计之分层设计

       在实际的项目开发中，项目每每是并行开发的，也就是说硬件设计，底层软件设计，应用软件设计是同步进行的。好比说在开发板上调试模块驱动，在其余平台上调试应用再移植到目前这个平台等。这里又涉及到如何提升嵌入式应用软件的可移植性的问题，这个问题在下一篇博文中专门讲解，敬请期待。要想开发的应用程序在不一样的嵌入式平台上具备高效率的可移植性，像Android sdk同样，统一的接口规范是必须的。

        本文所要提到的嵌入式，其实更偏向于单片机。由于经典的linux+arm配置属于资源比较丰富，高配的嵌入式系统，其操做系统自己就很强大，软件设计也变得水到渠成。单片机更多时候是没有系统软件设计之说。通常的人会说，小项目才用单片机，实现功能简单，无需太多人参与，因此无需注重软件设计。实际上是很幼稚的观点（刚毕业时我也是这样认为的）。由于目前mcu的处理速度，和实现功能已经能够知足不少项目的要求了。而且这些项目的软件也是愈来愈复杂。所以注重单片机类嵌入式软件设计是项目前期必须考虑的工做。

        下面具体讲解单片机软件开发的分层设计思路。本栗子所使用的是飞思卡尔K21 MCU,IAR编译器。本文主题是讲软件分层，也就是底层软件和应用软件分开。固然能够把底层软件生成一个静态库提供給应用。可是这样就会有一个问题，若是静态库改变了，得从新编译，而后提供給应用，应用程序也得从新编译一下，这显然是很麻烦的一种处理方式。因而咱们能够用另一种思路去实现：底层软件和应用软件是两个独立的bin文件，姑且叫libdev.bin和app.bin。非操做系统的嵌入式是没有动态库.so这样一说的，不过底层软件这个可执行文件姑且就认为是app的.so吧。这两个bin文件经过配置icf，映射到不一样的flash空间以及分配不一样的RAM空间。显然，这两个bin文件的关系是app.bin会调用libdev.bin的实现。可是他们是独立的bin文件，如何关联起来呢。这事就须要一个函数表告诉app.bin到哪里去调用libdev.bin里面的函数实现。要实现这个函数表，就须要有统一的函数接口才方便管理。这个函数表可用静态库.a实现（libdev.a）。libdev.a的功能就是要映射全部libdev的接口函数，使app调用某一接口函数时，能够跳转到libdev.bin里面执行。如何实现上述思路，下面用一个具体实例讲解：

1.函数表用结构体的方式实现，结构体元素为函数指针。

eg:

struct libdev_ops{
    int (*dev_PortOpen)(int PortNum, char *PortParm);
};

2.在libdev.bin里面，对结构体里面的函数指针赋值。

eg:

void libdev_ops_init(struct libdev_ops *ops){
    ops->dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函数地址赋给对应的函数指针
}

3.程序启动时，先进入libdev.bin，而后再跳转到app.bin。在此须要一个地址跳转函数。

eg:

struct libdev_ops ops;
void call_app(int addr)
{
    int (*startup)(struct libdev_ops *ops);
    startup = (int(*)(struct libdev_ops *))(addr);
    libdev_ops_init(&ops);
    startup(&ops);
}

在libdev.a里面

4.从新封装全部函数，以下：

int dev_PortOpen(int PortNum, char *PortPara)
{
    return ops->dev_PortOpen(PortNum,PortPara);
}

5.实现libdev.bin须要跳转地址的函数

eg:

void common_startup(struct libdev_ops *libdev_ops)
{
    ......
    ops = libdev_ops;
    dev_printf = ops->printf;//printf为不定参函数，不能在步骤2中进行赋值，因此在静态库里进行初始化赋值。
    main();//跳到app的main中
}

在app.bin

6.app.bin程序的启动地址修改，修改 IAR配置

工程名字－－options－－linker－－library－－勾选override default program entry,在Entry symbol 后面输入common_startup。

7.由于有两个.bin程序。因此就须要配置icf文件，而且call_app(addr)这个addr为app.bin里面common_startup函数的地址。所以须要编译app.bin后在output文件里面的app.map里面查看common_startup的地址是多少（因为这个函数是程序最早执行的函数，因此其地址为icf配置的起始地址）。

8.而后你在应用里面包含了dev_PortOpen函数的头文件就能够正常调用这个函数了。

由于libdev.bin和app.bin是同时运行的（app.bin调用的libdev函数的实如今libdev.bin里面），所以必须把RAM和ROM分红两份，不得重叠。

先讲到这里，有不清楚的欢迎留言讨论。