由网站开发延伸的嵌入式项目开发分层思想 点击:139 | 回复:0



航大物联

    
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发表于:2018-05-11 11:59:48
楼主

嵌入式开发服务商朗锐智科,一般的有一定复杂度的网站可分为以下三层:数据接入层(DAL):负责与数据库的交互,供业务逻辑层调用;业务逻辑层(BLL):调用数据接入层以获取数据,并为具体的业务需求提供支持;用户界面层(UIL):负责呈现最终的用户界面。

嵌入式开发中,也体会到了之前的代码结构的缺陷:开发效率低:每次使用片内的某一资源(例如定时器等),笔者都要去查询技术手册,比较eggache;代码重复较多:每个实验源码中,诸如 xtal_init ,led_init 等初始化函数每次都要编写;不易修改:代码中的业务逻辑与SFR的操作混在一起,可读性较差,修改起来也费力。

现在我们也对嵌入式项目也来个分层:

首先,嵌入式开发的核心就是芯片,它提供固定的片内资源共开发者使用。而且它具有一个很重要的特点就是,不随项目的需求变动而变动。所以应将其作为最底层,为上层提供基础支持。我们将其命名为 硬件抽象层(Hardware Abstract Layer)。

芯片有了当然还不够,通常我们会在片外扩展一些功能模块来满足具体的项目需求,例如:传感器、键盘、LCD屏等。这一层的特点是,随项目的变动而以模块为单位动态增减。这一层的运作需要芯片内部资源的支持,所以应处于硬件抽象层之上,并为上层调用。我们将其命名为 功能模块层(Functional Module Layer)。

现在原材料都准备齐了:芯片+扩展模块,接下来就要开始真正的加工了:我们需要灵活调用之前两层所提供的接口,实现具体的项目需求。我们将其命名为 应用程序层(Application Layer)。

嵌入式项目设计.jpg

1.硬件抽象层(HAL)

实现对片内资源 (如定时器、ADC、中断、I/O等) 的通用配置,隐藏具体的SFR操作细节,为上层提供简单清晰的调用接口。

2.功能模块层(FML)

通过调用 HAL,实现项目中所涉及到的各片外功能模块,隐藏具体的模块操作细节,并为上层提供简单清晰的调用接口。

3.应用程序层(APL)

通过调用 HAL 与 FML,实现最终的应用功能。

现在我们拿温度监测系统来做一个需求分析:

CC2430节点实现对温度的定时采集,并可通过LED灯指示其采样频率

• 节点将数据传送至PC端

• 节点可以接收来自PC的控制指令,以调整采样速率和电源模式

• 具备停机自动复位能力

• 可进入睡眠状态,并可由按键唤醒

从上面的需求中我们可以看出,本实验的核心芯片为CC2430,需要的片外扩展模块为LED灯与按键,预期要达到具体项目需求即以上5点。

接下来,我们利用上面提到的分层理论小试牛刀,对“温度监测系统”这一实验的代码结构进行规划:

应用程序层(APL)

[main.c] 引用 hal.h、ioCC2430.h 与 module.h,实现温度采集、与PC互通信、停机复位等具体的应用需求

功能模块层(FML)

[module.h] 定义了一系列片外功能模块(LED、按键),以及一系列的相关函数的声明

[module.c] 引用 hal.h,实现各片外模块(LED、按键)的功能

硬件抽象层(HAL)

[ioCC2430.h](系统自带):定义了CC2430的所有SFR 、中断向量

[hal.h] 包括常用类型定义、常用赋值宏、以及CC2430片上资源的配置(I/O、串口通讯、ADC、定时器、电源管理等)

(注:由于本实验所涉及的片外模块——LED与按键——的使用极其简单,所以笔者将其合并入了单个源文件。若遇到较复杂的模块,可以单独新建 .h 与 .c 文件来实现,如LCD.h、LCD.c)

经此设计,其优点逐渐浮出水面:

• 高效的开发速率:编完 HAL 层中的 hal.h 之后,我们就可以很方便地调用,而不必反复地去查询SFR的具体设置细则

• 快速扩展:若需要加强系统功能,只需在 FML 层添加相应功能模块(即 .c 文件),并在 main.c 中调用即可

• 较高的代码重用性:HAL 层所提供的SFR操作可供通用,而且该层几乎不用修改就可直接用于新的CC2430项目中

• 较好的可维护性:项目代码结构清晰,HAL 与 FML 几乎不需要修改,只需修改 APL 即可




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