介紹一種常見的應用與驅動分離設計的方式

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。

1 為何不見嵌入式軟件架構師職位？

在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。

2 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。

3 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。

1struct libdev_ops{

2 int （*dev_PortOpen）（int PortNum， char *PortParm）;

3};

2.在libdev.bin里面，對結構體里面的函數指針賦值。

1void libdev_ops_init（struct libdev_ops *ops）{

2 ops-》dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函數地址賦給對應的函數指針

3}

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）。

1struct libdev_ops ops;

2void call_app（int addr）

3{

4 int （*startup）（struct libdev_ops *ops）;

5 startup = （int（*）（struct libdev_ops *））（addr）;

6 libdev_ops_init（&ops）;

7 startup（&ops）;

8}

4.重新封裝所有函數，如下：

1int dev_PortOpen（int PortNum， char *PortPara）

2{

3 return ops-》dev_PortOpen（PortNum，PortPara）;

4}

5.實現libdev.bin需要跳轉地址的函數（在app.bin）。

1void common_startup（struct libdev_ops *libdev_ops）

2{

3 。。。。。。

4 ops = libdev_ops;

5 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。

6 main（）;//跳到app的main中

7}

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。