基于面向对象的思想轻量级的嵌入式框架

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来源:https://github.com/54zorb/Zorb-Framework

一、Zorb简介
Zorb Framework是一个基于面向对象的思想来搭建一个轻量级的嵌入式框架。

搭建Zorb Framework的目的是为在不能运行Linux的芯片上快速开发应用,不用反复造轮子。

Zorb Framework的初步设计功能有:

1、时间系统功能zf_time

2、环形缓冲区功能zf_buffer

3、列表功能zf_list

4、状态机功能zf_fsm

5、事件功能zf_event

6、定时器功能zf_timer

7、任务功能zf_task

前6个功能,就可以实现纯事件驱动的程序,基本可以满足中小型嵌入式应用程序开发的需求。加上任务功能,是为了满足部分程序对实时性要求较高的需求。当然,也可以将前6个功能裁剪出来,然后运行在现有的嵌入式系统上面,这样子也可以满足实时性的需求。

二、嵌入式环境搭建
采用STM32F429开发板作为硬件运行环境,硬件资源用到串口1和systick,其中串口1提供调试打印功能,systick提供系统时间计数功能。

图片
关于硬件环境的搭建不多说,可以参照开发板提供的例程来搭建,板级初始化完成了调试串口和systick的初始化。

Explain
/******************************************************************************

  • 描述 :硬件环境初始化

  • 参数 :无

  • 返回 :无
    *****************************************************************************/
    void BSP_init(void)
    {
    /
    嵌套向量中断控制器组选择 */
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    /* 初始化调试串口 */
    Debug_USART_init();

    /* Systick初始化 */
    SystemTick_init();
    }

/******************************************************************************

  • 描述 :硬件底层程序
  • 参数 :无
  • 返回 :无
    ******************************************************************************/
    void BSP_process(void)
    {

}
三、调试输出
开发一个程序,最开始也最重要的是搭建调试的环境,我们采用串口1作为调试输出(printf映射),然后调试信息分为三个等级,后续上位机可以根据不同等级进行高亮提示:

Explain
/**


  • @file zf_debug.h
  • @author Zorb
  • @version V1.0.0
  • @date 2018-06-28
  • @brief 调试输出的头文件

  • @history
    1. Date:2018-06-28
  • Author:Zorb
  • Modification:建立文件

*/

#ifndef ZF_DEBUG_H
#define ZF_DEBUG_H

#ifdef __cplusplus
extern “C” {
#endif

#include “stdio.h”
#include “stdbool.h”

#define LOG_D 0; /* 信息等级:正常 /
#define LOG_W 1; /
信息等级:告警 /
#define LOG_E 2; /
信息等级:错误 */

#define _ZF_DEBUG /* 定义调试功能 /
#define ZF_DEBUG_ON true /
启用调试功能 */

#ifdef _ZF_DEBUG
#if ZF_DEBUG_ON
#define ZF_DEBUG(rank, x…) do
{
char code[10] = “[rank=0]”;
code[6] = ‘0’ + (char)rank;
if (code[6] != ‘0’)
{
printf(“%s”, code);
}
printf(x);
} while(0)
#else
#define ZF_DEBUG(rank, x…)
#endif /* ZF_DEBUG_ON /
#endif /
_ZF_DEBUG */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* ZF_DEBUG_H */

/******************************** END OF FILE ********************************/
四、实现断言
在开发过程中,在关键地方进行一些断言,可以方便定位bug。

Explain
/**


  • @file zf_assert.h
  • @author Zorb
  • @version V1.0.0
  • @date 2018-06-28
  • @brief 断言的头文件

  • @history
    1. Date:2018-06-28
  • Author:Zorb
  • Modification:建立文件

*/

#ifndef ZF_ASSERT_H
#define ZF_ASSERT_H

#ifdef __cplusplus
extern “C” {
#endif

#include “stdint.h”

#define _ZF_ASSERT /* 定义断言功能 /
#define ZF_ASSERT_ON true /
启用断言功能 */

#ifdef ZF_ASSERT
#if ZF_ASSERT_ON
#define ZF_ASSERT(expression
) ((expression_) ?
(void)0 : ZF_assertHandle((uint8_t )FILE, (int)LINE));
#else
#define ZF_ASSERT(expression_)
#endif /
ZF_ASSERT_ON /
#endif /
_ZF_ASSERT */

/* 断言产生时的处理 */
void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* ZF_ASSERT_H */

/******************************** END OF FILE ********************************/
断言的处理很简单,就是告诉我们在哪个文件哪一行出错就可以,实现如下

Explain
/**


  • @file zf_assert.c
  • @author Zorb
  • @version V1.0.0
  • @date 2018-06-28
  • @brief 断言的实现

  • @history
    1. Date:2018-06-28
  • Author:Zorb
  • Modification:建立文件

*/

#include “zf_assert.h”
#include “zf_debug.h”

/******************************************************************************

  • 描述 :断言产生时的处理

  • 参数 :(in)-pFileName 文件名

  •     (in)-line 行数
    
  • 返回 :无
    ******************************************************************************/
    void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line)
    {
    ZF_DEBUG(LOG_E, “file:%s line:%d:asserted\r\n”, pFileName, line);

    while (1);
    }

/******************************** END OF FILE ********************************/
五、建立时间系统
为了减少框架对资源的消耗,所以初步设定框架的最小时间周期为1ms,因此我们需要设置systick的定时周期为1ms,然后每次进入中断为我们的框架计数即可。

Explain
/******************************************************************************

  • 描述 :SysTick中断服务程序
  • 参数 :无
  • 返回 :无
    *****************************************************************************/
    void SysTick_Handler(void)
    {
    /
    为zorb framework提供计时 */
    ZF_timeTick();
    }
    现在时间系统提供的功能比较基础,只有系统滴答计数和系统死等待延时,后面我们开发定时器功能和任务功能的时候会重新扩展时间系统。

/**


  • @file zf_time.h
  • @author Zorb
  • @version V1.0.0
  • @date 2018-06-28
  • @brief 系统时间的头文件

  • @history
    1. Date:2018-06-28
  • Author:Zorb
  • Modification:建立文件

*/

#ifndef ZF_TIME_H
#define ZF_TIME_H

#ifdef __cplusplus
extern “C” {
#endif

#include “stdbool.h”
#include “stdint.h”

/* 系统滴答周期(ms) */
#define ZF_TICK_PERIOD 1

/* 获取系统滴答数 */
#define ZF_SYSTICK() ZF_getSystemTick()

/* 获取系统时间(ms) */
#define ZF_SYSTIME_MS() ZF_getSystemTimeMS()

/* 系统延时(ms) */
#define ZF_DELAY_MS(ms_) do
{
if (ms_ % ZF_TICK_PERIOD)
{
ZF_delayTick((ms_ / ZF_TICK_PERIOD) + 1);
}
else
{
ZF_delayTick(ms_ / ZF_TICK_PERIOD);
}
} while(0)

/* 获取系统滴答数 */
uint32_t ZF_getSystemTick(void);

/* 获取系统时间(ms) */
uint32_t ZF_getSystemTimeMS(void);

/* 系统延时 */
void ZF_delayTick(uint32_t tick);

/* 系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边) */
void ZF_timeTick (void);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* ZF_TIME_H */

/******************************** END OF FILE ********************************/
六、最后
本篇实现的功能比较基础,但是整个框架开发的根基,后面所有扩展的功能都需要在此环境下进行开发。搭建良好的调试输出环境,可以帮我们快速定位bug的所在,从而提高开发效率。

Zorb Framework github:https://github.com/54zorb/Zorb-Framework

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