做嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)，如果沒(méi)有好的應(yīng)用架構(gòu)會(huì)是一個(gè)很大的煩惱，信盈達(dá)小編帶大家分享嵌入式程序設(shè)計(jì)的一些思路

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，移植將會(huì)是一件很痛苦的事情。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，復(fù)用是最大的難題，沒(méi)法更大限度的復(fù)用原有的代碼。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，一旦驅(qū)動(dòng)改了，所有的地方都要改，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且很容易出錯(cuò)。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，應(yīng)用層中穿插著硬件驅(qū)動(dòng)層的代碼，看著會(huì)是一片混亂，邏輯不清，代碼維護(hù)起來(lái)會(huì)很困難。

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現(xiàn)在的小朋友都愛(ài)玩搭積木的游戲，一個(gè)模塊一個(gè)模塊的拼裝起來(lái)，快速組成各種不同的模型。現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也很少?gòu)牧汩_(kāi)始。大都復(fù)用現(xiàn)有成熟的模塊，專(zhuān)注于某個(gè)擅長(zhǎng)領(lǐng)域。

要做到嵌入式應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)的造輪子，沒(méi)有好的應(yīng)用架構(gòu)怎么行！

把API分為驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層API，而不是所有程序都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API。(整個(gè)應(yīng)用中都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)調(diào)用隨處可見(jiàn)，無(wú)法移植和最大限度的復(fù)用)

先把一個(gè)應(yīng)用進(jìn)行功能模塊劃分，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層，然后設(shè)計(jì)出功能獨(dú)立的各個(gè)模塊（如算法模塊，文件庫(kù)模塊，通信庫(kù)模塊），在模塊之上開(kāi)放公共接口。

驅(qū)動(dòng)層提供出公共接口供上層調(diào)用。各個(gè)功能模塊可以獨(dú)立編譯（如算法模塊純ANSI C，可在任意平臺(tái)復(fù)用），或者調(diào)用驅(qū)動(dòng)層接口（文件庫(kù)模塊調(diào)用了驅(qū)動(dòng)讀寫(xiě)Flash），總而言之，言而總之，封裝出各個(gè)功能獨(dú)立的可復(fù)用的功能模塊。

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總體分 硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->應(yīng)用接口層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層

總體結(jié)構(gòu)示意框圖：

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應(yīng)用層，為程序的總體的運(yùn)行框架，組織調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯。可以用某種嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幾種任務(wù) 。如定時(shí)任務(wù)，卡處理任務(wù)，菜單任務(wù)，通信任務(wù)。

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業(yè)務(wù)邏輯層，如CPU卡處理，交通部卡處理，銀聯(lián)卡處理，M1卡處理，通信記錄上傳，黑名單下載，票價(jià)參數(shù)下載等。

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應(yīng)用接口層，提供公共的api接口供應(yīng)用接口供上層調(diào)用。這些接口也可由下層的功能模塊開(kāi)放出來(lái)，應(yīng)用接口層負(fù)責(zé)匯總。

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功能模塊層，可以封裝不同的功能模塊。如算法庫(kù)，文件庫(kù)，通信庫(kù)，銀聯(lián)庫(kù)，向上提供應(yīng)用接口層的接口，向下調(diào)用驅(qū)動(dòng)接口。

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硬件驅(qū)動(dòng)層，由各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊組成，向上提供統(tǒng)一的接口。

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遵循一些約定：

1.每個(gè)模塊提供出的接口要統(tǒng)一，后續(xù)只能增，不能改原來(lái)的接口。

2.模塊與模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，不能相互調(diào)用，只能調(diào)用它下層的接口。

3.由模塊構(gòu)成層，層與層之間不能跨級(jí)調(diào)用。如在應(yīng)用層中不能看到直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的代碼。

4.模塊中又可以繼續(xù)分層，如接口層，驅(qū)動(dòng)層，硬件層。

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如果驅(qū)動(dòng)變動(dòng)了，或者換不同平臺(tái)，只需更改驅(qū)動(dòng)層，應(yīng)用層不受影響。

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如果功能模塊變動(dòng)了，只需升級(jí)功能功能模塊，其他的模塊不受影響，應(yīng)用層也不受影響。

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按照這種邏輯設(shè)計(jì)好之后，主要的工作就是在業(yè)務(wù)邏輯層。應(yīng)用層則為程序的總體流程和框架，主要調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)不同的功能。

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我們現(xiàn)在的代碼結(jié)構(gòu)，基本是按這個(gè)思路來(lái)的。

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硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->應(yīng)用接口層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層。

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看看以下兩種風(fēng)格的代碼，你更喜歡哪個(gè)。

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另一種風(fēng)格：

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同樣是保存參數(shù)，非要拆成 AlgCRC16 ?，WritePraFlash( (unsigned char *)&NetPra , NETPRA_ADDR , sizeof(_NetPra) )兩步嗎？

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還有AH_Para_Verify這個(gè)，在應(yīng)用層中真是多余啊，檢測(cè)失敗又從Flash讀取。關(guān)于參數(shù)，一開(kāi)機(jī)就應(yīng)該檢測(cè)合法性了。

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既然都是要保存參數(shù)，就應(yīng)該做個(gè)封裝，如上圖所示，把系統(tǒng)用到的不同參數(shù)做個(gè)規(guī)劃。應(yīng)用層調(diào)用APP_Open_UseFile 或者APP_Read_UseFile,而不是直接的去讀寫(xiě)Flash。

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來(lái)看看赫赫有名的谷歌的android架構(gòu)，雖然很復(fù)雜，但從框圖上看，也像是搭積木，各個(gè)功能模塊獨(dú)立，層次分明。最低層建立在linux Kernel基礎(chǔ)上，然后是各個(gè)組件庫(kù)libraries，再往上是應(yīng)用框架和應(yīng)用。

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以NC_FileLib,文件庫(kù)模塊為例，如果要用在其他平臺(tái)，如EH0918手持機(jī)設(shè)備，只需要移植幾個(gè)硬件層接口即可。

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NC_FileSys文件庫(kù)，跟硬件相關(guān)的接口在Hook文件夾，

重新實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)函數(shù)即可：

void HW_FRAM_Init( void )

unsigned int HW_FRAM_Read( unsigned int ???addr,unsigned int ???size,unsigned char ???*buffer)

unsigned int HW_FRAM_Write( unsigned int ???addr, unsigned int ???size,unsigned char ???*buffer )

//擦除FLASH一頁(yè) (FLASH擦除的最小單元)

unsigned int HW_Flash_PageErase( unsigned int page )

unsigned int HW_Flash_Read( unsigned int addr, unsigned int size, unsigned char *buffer )

unsigned int HW_Flash_NotEraseWrite( unsigned int addr, unsigned int size, unsigned char *buffer )

//擦除FLASH一頁(yè) (FLASH擦除的最小單元)

unsigned int HW_Flash_PageErase( unsigned int page )

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按照以上模塊化設(shè)計(jì)思想，很容易實(shí)現(xiàn)一模擬pos機(jī)：

以開(kāi)發(fā)一個(gè)智能pos應(yīng)用為例：

一個(gè)智能pos涉及到的功能模塊有：

讀寫(xiě)卡功能，保存與讀取消費(fèi)記錄，查找保存黑名單，界面顯示，菜單顯示，通信下載參數(shù)上傳記錄等。

在電腦上實(shí)現(xiàn)一模擬pos用到的功能模塊有 文件存儲(chǔ)模塊，卡處理模塊，算法模塊，銀聯(lián)庫(kù)模塊。我把這些模塊移植到電腦上。

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只是功能上的實(shí)現(xiàn),完成刷卡消費(fèi)，記錄存儲(chǔ)，記錄上傳，黑名單，票價(jià)下載等功能。界面為Dos窗口。后續(xù)如果用QT把界面也做出來(lái)，就是一功能齊全的模擬POS機(jī)，不過(guò)得把荒廢多年的C++重新拾起來(lái)了。可以繼續(xù)完善做一個(gè)上位機(jī)模擬pos，改變編譯器在上位機(jī)仿真調(diào)試并交叉編譯后運(yùn)行在真實(shí)POS上。

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關(guān)于卡處理模塊的實(shí)現(xiàn)，由于電腦上沒(méi)讀卡頭，于是用外接讀卡器。把讀卡器串口接電腦上。電腦上做一讀寫(xiě)卡服務(wù)，提供TCP接口的讀寫(xiě)卡接口。

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移植文件庫(kù)，嵌入式程序中是操作的flash,在電腦上把文件庫(kù)中用到的接口用讀寫(xiě)文件的形式替換。

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移植算法庫(kù)，算法庫(kù)都是c寫(xiě)的，直接用gcc在windows平臺(tái)重新編譯即可。

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各個(gè)功能模塊，又可以進(jìn)一步細(xì)分為子模塊。

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拿通信庫(kù)舉例：

嵌入式設(shè)備都需要支持各種不同的通訊模塊。比如硬件設(shè)備有A701、A801、B502等，通訊模塊有GL868、MG323、MC8630、N710、ZIGBEE等，這些設(shè)備分別支持全部或部分通訊模塊。

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整體架構(gòu)分為如下：

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驅(qū)動(dòng)大致分為三層：

1、接口層：為用戶(hù)提供統(tǒng)一的接口，比如：Connect、TxData、RxData、Disconnect等。

2、驅(qū)動(dòng)層：向接口層暴露統(tǒng)一的接口，這些接口用于完成實(shí)際的連接斷開(kāi)和數(shù)據(jù)收發(fā)等，比如：DevConnect、DevTxData、RxData、Disconnect等。該層只會(huì)和支持的通訊模塊相關(guān)，不會(huì)直接訪問(wèn)任何硬件功能，包括串口通訊、GPIO控制全部通過(guò)底層的設(shè)備層實(shí)現(xiàn)。

3、設(shè)備層：向驅(qū)動(dòng)層提供統(tǒng)一的接口，這些接口通過(guò)訪問(wèn)物理硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)和模塊的通訊，比如：XXXPowerOn、SerialSend、SerialReceive等，并定義該設(shè)備支持哪些模塊。

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對(duì)于部分編寫(xiě)通訊模塊驅(qū)動(dòng)常用的功能，模塊中提供了一系列的輔助函數(shù)，避免重復(fù)勞動(dòng)。

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