嵌入式軟件架構設計之分層設計

       在實際的項目開發中，項目每每是並行開發的，也就是說硬件設計，底層軟件設計，應用軟件設計是同步進行的。好比說在開發板上調試模塊驅動，在其餘平臺上調試應用再移植到目前這個平臺等。這裏又涉及到如何提升嵌入式應用軟件的可移植性的問題，這個問題在下一篇博文中專門講解，敬請期待。要想開發的應用程序在不一樣的嵌入式平臺上具備高效率的可移植性，像Android sdk同樣，統一的接口規範是必須的。

        本文所要提到的嵌入式，其實更偏向於單片機。由於經典的linux+arm配置屬於資源比較豐富，高配的嵌入式系統，其操做系統自己就很強大，軟件設計也變得水到渠成。單片機更多時候是沒有系統軟件設計之說。通常的人會說，小項目才用單片機，實現功能簡單，無需太多人蔘與，因此無需注重軟件設計。實際上是很幼稚的觀點（剛畢業時我也是這樣認爲的）。由於目前mcu的處理速度，和實現功能已經能夠知足不少項目的要求了。而且這些項目的軟件也是愈來愈複雜。所以注重單片機類嵌入式軟件設計是項目前期必須考慮的工做。

        下面具體講解單片機軟件開發的分層設計思路。本栗子所使用的是飛思卡爾K21 MCU,IAR編譯器。本文主題是講軟件分層，也就是底層軟件和應用軟件分開。固然能夠把底層軟件生成一個靜態庫提供給應用。可是這樣就會有一個問題，若是靜態庫改變了，得從新編譯，而後提供給應用，應用程序也得從新編譯一下，這顯然是很麻煩的一種處理方式。因而咱們能夠用另一種思路去實現：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。非操做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爲是app的.so吧。這兩個bin文件經過配置icf，映射到不一樣的flash空間以及分配不一樣的RAM空間。顯然，這兩個bin文件的關係是app.bin會調用libdev.bin的實現。可是他們是獨立的bin文件，如何關聯起來呢。這事就須要一個函數表告訴app.bin到哪裏去調用libdev.bin裏面的函數實現。要實現這個函數表，就須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的功能就是要映射全部libdev的接口函數，使app調用某一接口函數時，能夠跳轉到libdev.bin裏面執行。如何實現上述思路，下面用一個具體實例講解：

1.函數表用結構體的方式實現，結構體元素爲函數指針。

eg:

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

2.在libdev.bin裏面，對結構體裏面的函數指針賦值。

eg:

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.程序啓動時，先進入libdev.bin，而後再跳轉到app.bin。在此須要一個地址跳轉函數。

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裏面

4.從新封裝全部函數，以下：

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

5.實現libdev.bin須要跳轉地址的函數

eg:

void common_startup(struct libdev_ops *libdev_ops)
{
    ......
    ops = libdev_ops;
    dev_printf = ops->printf;//printf爲不定參函數，不能在步驟2中進行賦值，因此在靜態庫裏進行初始化賦值。
    main();//跳到app的main中
}

在app.bin

6.app.bin程序的啓動地址修改，修改 IAR配置

工程名字－－options－－linker－－library－－勾選override default program entry,在Entry symbol 後面輸入common_startup。

7.由於有兩個.bin程序。因此就須要配置icf文件，而且call_app(addr)這個addr爲app.bin裏面common_startup函數的地址。所以須要編譯app.bin後在output文件裏面的app.map裏面查看common_startup的地址是多少（因爲這個函數是程序最早執行的函數，因此其地址爲icf配置的起始地址）。

8.而後你在應用裏面包含了dev_PortOpen函數的頭文件就能夠正常調用這個函數了。

由於libdev.bin和app.bin是同時運行的（app.bin調用的libdev函數的實如今libdev.bin裏面），所以必須把RAM和ROM分紅兩份，不得重疊。

先講到這裏，有不清楚的歡迎留言討論。