在實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，項(xiàng)目往往是并行開(kāi)發(fā)的，也就是說(shuō)硬件設(shè)計(jì)，底層軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是同步進(jìn)行的。比如說(shuō)在開(kāi)發(fā)板上調(diào)試模塊驅(qū)動(dòng)，在其他平臺(tái)上調(diào)試應(yīng)用再移植到目前這個(gè)平臺(tái)等。這里又涉及到如何提高嵌入式應(yīng)用軟件的可移植性的問(wèn)題，要想開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序在不同的嵌入式平臺(tái)上具有高效率的可移植性，像Android sdk一樣，統(tǒng)一的接口規(guī)范是必須的。

本文所要提到的嵌入式，其實(shí)更偏向于單片機(jī)。因?yàn)榻?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。

單片機(jī)更多時(shí)候是沒(méi)有系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)之說(shuō)。一般的人會(huì)說(shuō)，小項(xiàng)目才用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)功能簡(jiǎn)單，無(wú)需太多人參與，所以無(wú)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(shí)我也是這樣認(rèn)為的）。因?yàn)槟壳?a target="_blank">mcu的處理速度，和實(shí)現(xiàn)功能已經(jīng)可以滿足很多項(xiàng)目的要求了。并且這些項(xiàng)目的軟件也是越來(lái)越復(fù)雜。因此注重單片機(jī)類嵌入式軟件設(shè)計(jì)是項(xiàng)目前期必須考慮的工作。

下面具體講解單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的分層設(shè)計(jì)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(yīng)用軟件分開(kāi)。當(dāng)然可以把底層軟件生成一個(gè)靜態(tài)庫(kù)提供給應(yīng)用。但是這樣就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，如果靜態(tài)庫(kù)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。

于是我們可以用另外一種思路去實(shí)現(xiàn)：底層軟件和應(yīng)用軟件是兩個(gè)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(méi)有動(dòng)態(tài)庫(kù).so這樣一說(shuō)的，不過(guò)底層軟件這個(gè)可執(zhí)行文件姑且就認(rèn)為是app的.so吧。這兩個(gè)bin文件通過(guò)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(gè)bin文件的關(guān)系是app.bin會(huì)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(lái)呢。這事就需要一個(gè)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(gè)函數(shù)表，就需要有統(tǒng)一的函數(shù)接口才方便管理。這個(gè)函數(shù)表可用靜態(tài)庫(kù).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(shí)，可以跳轉(zhuǎn)到libdev.bin里面執(zhí)行。如何實(shí)現(xiàn)上述思路，下面用一個(gè)具體實(shí)例講解：

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。

eg:

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

2.在libdev.bin里面，對(duì)結(jié)構(gòu)體里面的函數(shù)指針賦值。 eg:

void libdev_ops_init(struct libdev_ops *ops){
    ops->dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函數(shù)地址賦給對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針
}

3.程序啟動(dòng)時(shí)，先進(jìn)入libdev.bin，然后再跳轉(zhuǎn)到app.bin。在此需要一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)函數(shù)。 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);
}

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) eg:

void common_startup(struct libdev_ops *libdev_ops)
{
    ......
    ops = libdev_ops;
    //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(kù)里進(jìn)行初始化賦值。
    dev_printf = ops->printf;
    main();//跳到app的main中
}

6.app.bin程序的啟動(dòng)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 后面輸入common_startup。

7.因?yàn)橛袃蓚€(gè).bin程序。所以就需要配置icf文件，并且call_app(addr)這個(gè)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(gè)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(gè)函數(shù)了。

因?yàn)閘ibdev.bin和app.bin是同時(shí)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。

審核編輯：湯梓紅