一
錯誤的示范
近公司新招了一個做嵌入式軟件開發(fā)的同事,該同事是從上海的某一個上市公司出來的,因為我們這邊人手不夠,因此把他安排了去負責一個新產(chǎn)品的研發(fā),前期讓他負責加速度計、NB-IOT、舵機、外置Flash的功能測試,測試完成之后,準備讓他做一個該產(chǎn)品的概要設計。然后他花了2個星期的時間,給我們寫出來一個概要設計,說實話,我看到這個概要設計,我就覺得是剛畢業(yè)的大學生寫的。版本一的架構設計
2.1系統(tǒng)體系結(jié)構系統(tǒng)分為兩層:硬件驅(qū)動層、應用層。2.1.1硬件驅(qū)動層硬件驅(qū)動層包含板載硬件資源正常運行所需的所有驅(qū)動程序。1)MCU初始化2)I2C數(shù)據(jù)存取3)SPI數(shù)據(jù)讀取4)加速度計初始化5)藍牙模塊啟動6)BC95模塊啟動7)485通訊模塊啟動2.2.2應用層1)Mcu運行模式切換2)震動及傾斜3)數(shù)據(jù)解析4)開/關鎖5)數(shù)據(jù)發(fā)送6)歷史數(shù)據(jù)保存
看到版本一的架構設計之后,說實話,我還是第一次見到這樣來寫架構設計的,居然是以序號來寫的,這個讓別人讀起來,特別的別扭。版本二的架構設計
看到版本二的架構設計之后,雖然頗感欣慰,但是想到達到我們所要求的,還要很大的一段距離,該架構設計,主要有以下幾點問題:1.對架構的理解還不是很清晰,既然是做架構設計,那就應該從整體來看,而不是僅僅只是局限于一個模塊,或者功能里面。2.還是每個層次的理解也還不是很清晰,比如講MCU的初始化,歸于硬件驅(qū)動層里面。MCU的初始化,嚴格意義上來說,是屬于流程的一部分了,而不是驅(qū)動。比如電腦的開啟啟動,把這個歸于硬件的驅(qū)動里面,肯定是屬于牛頭不對馬嘴的。3.還有就是各個模塊的啟動,也是不能屬于硬件驅(qū)動層的,也都是業(yè)務流程的一部分了,都不應該屬于驅(qū)動層的一部分。4.還有就是總線數(shù)據(jù)的讀寫,雖然驅(qū)動的作用也就是讀寫,但是數(shù)據(jù)總線的讀寫不能寫成硬件驅(qū)動。5.應用層的系統(tǒng)參數(shù)初始化,也還是屬于流程。6.數(shù)據(jù)的解析和數(shù)據(jù)的發(fā)生,都是屬于通信功能里面的,不應該單獨獨立出來,屬于單個的應用。
二
更改版基本框架圖
(1)架構設計的目的1.應用的代碼邏輯清晰,且避免重復造輪子。2.如果沒有好的架構,移植將會是一件很痛苦的事情,因此一個好的架構設計,方便軟件的移植。3.最大限度地復用。4.高耦合低內(nèi)聚。(2)設計思路如何把硬件的驅(qū)動和一個功能封裝成一個個的模塊,然后可以像小朋友搭積木一個,一個個模塊可以快速的拼接起來,組成一個個不同的模型。我們的嵌入式架構思路也是來源于此,即功能模塊化設計、分層設計。這個設計和WEB開發(fā)的MVC模式類似,都是注重分層設計。模塊化設計:將收集到的需求,進行歸類,總結(jié)和分析,將這些需求概括為一個個單獨的功能,每一個功能,做成一個單獨的功能模塊。分層設計一句話不好直接表達,其主要體現(xiàn)在一下幾方面:1.功能模塊對外調(diào)用的模塊封裝成一個個API,將底層驅(qū)動做個API以供功能模塊調(diào)用。(各個功能模塊可以獨立編譯(如通信模塊純ANSI C,可在任意平臺復用),或者調(diào)用驅(qū)動層接口(日志庫模塊調(diào)用了驅(qū)動讀寫Flash),總而言之,言而總之,封裝出各個功能獨立的可復用的功能模塊。)2.API分為驅(qū)動層API和應用層API,而不是所有程序都調(diào)用驅(qū)動層API。(整個應用中都調(diào)用驅(qū)動層API會導致應用中驅(qū)動調(diào)用隨處可見,無法移植和最大限度的復用)總體分 硬件驅(qū)動層-->功能模塊層-->業(yè)務邏輯層-->應用層總體結(jié)構示意框圖:
說明:1.層與層之間不能跨層調(diào)用。2.模塊與模塊各自獨立,無依賴關系。3.模塊提供統(tǒng)一的接口供上層調(diào)用,模塊的內(nèi)外接口分明。4.模塊的功能只能增,不能改。5.各個功能模塊層也還可以進行繼續(xù)分層,比如接口層、驅(qū)動層、硬件層。(3)模塊層次說明
硬件驅(qū)動層硬件驅(qū)動層包含板載硬件資源正常運行所需的所有驅(qū)動程序并提供API給功能模塊調(diào)用。
功能模塊層功能模塊層包括實現(xiàn)具體功能的函數(shù),通過調(diào)用驅(qū)動層API實現(xiàn)相應功能,同時提供可調(diào)用的API給業(yè)務邏輯層。
業(yè)務邏輯層業(yè)務邏輯層包括產(chǎn)品整體功能的各個業(yè)務流程,通過調(diào)用功能模塊層的API實現(xiàn)。
應用層應用層將各個業(yè)務邏輯進行整合調(diào)用,完成整個產(chǎn)品的功能。(4)優(yōu)勢如果驅(qū)動變動了,或者換不同平臺,只需更改驅(qū)動層,應用層不受影響。如果功能模塊變動了,只需升級相應的功能模塊,其他的模塊不受影響,應用層也不受影響。按照這種邏輯設計好之后,主要的工作就是在業(yè)務邏輯層。應用層則為程序的總體流程和框架,主要調(diào)用業(yè)務邏輯層實現(xiàn)不同的功能。
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原文標題:嵌入式軟件架構設計實際該怎么做?
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