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一種常見的應(yīng)用與驅(qū)動分離設(shè)計(jì)的方式

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

今天跟大家找了一種常見的應(yīng)用與驅(qū)動分離設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)、底層軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)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。

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為何不見嵌入式軟件架構(gòu)師職位?

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(jì)。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。

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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(jì),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(jì),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。

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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(jì)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(jì)。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(jì)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。
structlibdev_ops{int(*dev_PortOpen)(intPortNum,char*PortParm);};
2.在libdev.bin里面,對結(jié)構(gòu)體里面的函數(shù)指針賦值。
void libdev_ops_init(struct libdev_ops *ops){    ops->dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函數(shù)地址賦給對應(yīng)的函數(shù)指針}

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)。

7db44f8a-beba-11ec-9e50-dac502259ad0.png

4.重新封裝所有函數(shù),如下:
int dev_PortOpen(int PortNum, char *PortPara){    return ops->dev_PortOpen(PortNum,PortPara);}
5.實(shí)現(xiàn)libdev.bin需要跳轉(zhuǎn)地址的函數(shù)(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(shù),不能在步驟2中進(jìn)行賦值,所以在靜態(tài)庫里進(jìn)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(jìn)入options--linker--library--勾選override default program entry,在Entry symbol 后面輸入common_startup。

7.因?yàn)橛袃蓚€.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(shù)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(shù)是程序最先執(zhí)行的函數(shù),所以其地址為icf配置的起始地址)。

8.然后你在應(yīng)用里面包含了dev_PortOpen函數(shù)的頭文件就可以正常調(diào)用這個函數(shù)了。

因?yàn)閘ibdev.bin和app.bin是同時運(yùn)行的(app.bin調(diào)用的libdev函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在libdev.bin里面),因此必須把RAM和ROM分成兩份,不得重疊。

原文標(biāo)題:單片機(jī)固件的"驅(qū)動分離"式設(shè)計(jì)思想

文章出處:【微信公眾號:STM32嵌入式開發(fā)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:單片機(jī)固件的"驅(qū)動分離"式設(shè)計(jì)思想

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