[Embeded--SW_分层]嵌入式C代码分层

   问题描述：嵌入式、单片机中C代码实现较大的工程时，代码量非常大，查看维护起来也比较吃力，除非代码组织得层次分明，各个功能的划分很明晰，如果仅是一堆实现了功能的代码，没有进行层次的设计，维护起来将是一场噩梦。对C代码的分层设计知识在网络搜索学习了下，并结合自己的点点经验做下记录，方便以后更改和提升。

    一、 分层模式概述--参考自[1]:

  分层（Layer）模式是最常见的一种架构模式。分层描述的是这样一种架构设计过程：从最低级别的抽象开始，称为第1层。这是系统的基础。通过将第J层放置在第J-1层的上面逐步向上完成抽象阶梯，直到到达功能的最高级别，称为第N层。分层模式可以定义为：将解决方案的组件分隔到不同的层中。每一层中的组件应保持内聚性，并且应大致在同一抽象级别。每一层都应与它下面的各层保持松散耦合。

  分层模式的关键点在于确定依赖：即通过分层，可以限制子系统间的依赖关系，使系统以更松散的方式耦合，从而更易于维护。

  相对于分层，还有一种概念叫分区。分层是对架构的横向划分，而分区是对架构的纵向划分。典型的分层方式是应用程序专用功能位于上层，跨越应用程序领域的功能位于中层，而配置环境专用功能位于低层。层的数量与组成取决于问题领域和解决方案的复杂程度。通常而言只有一个应用程序专用层。应当把子系统组织成分层结构，架构的上层是应用程序专用子系统，架构的低层是硬件和操作专用子系统，中间件层是通用服务。

   对系统进行分层有如下基本原则：

   ·可见度。各子系统只能与同一层及其下一层的子系统存在依赖关系。

   ·易变性。最上层放置随用户需求的改变而改变的元素。最底层放置随实施平台（硬件、语言、操作系统、数据库等）的改变而改变的元素。中间的夹层放置广泛适用于各种系统和实施环境的元素。如果在这些大类中进一步划分有助于对模型进行组织，则添加更多的层。

   ·通用性。一般将抽象的模型元素放置在模型的低层。如果它们不针对于具体的实施，则倾向于将其放置在中间层。

   ·层数。对于小型系统，三层就足够了。对于复杂系统，通常需要5-7层。无论复杂程度如何，如果超过10层，就需要慎重考虑了。层数越多，越需慎重。

   创建自己的分层架构。基本过程如下：

  1.使用定义明确的一组标准将解决方案的功能组织成一组层，并定义每一层所提供的服务。

   2.定义每一级别之间的接口以及它们彼此通信所需的协议。

   3.设计层的实现。

   二、分层的好处--参考自[2]

 

• 隐藏细节，提供抽象，隐藏的细节包括数据的表示、功能的实现
• 在新的一层建立更高层的“语言”
• 接口清晰，修改维护方便
• 方便开发，将软件分为若干层次，逐层实现

   三、分层与便于移植--参考自[3]

    最底层采用Adapter模式，把不同操作系统的API封装成一套统一的接口。 最上层采用MVC模型，分离界面表现与内部逻辑代码。把大部分代码放到内部逻辑里面，界面仅仅是显示和接收输入，即使要换一套GUI，工作量也不大。这同时也是提高可测试性的手段之一，当然还有其它一些附加好处。

   

   四、嵌入式系统的分层--参考自[4]

    嵌入式系统分为4层，硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。

   1.硬件层：是整个嵌入式系统的根本。如果现在单片机及接口这块很熟悉，并且能用C和汇编语言来编程的话，从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易，硬件层也是驱动层的基础，一个优秀的驱动工程师是要能够看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的，同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。但硬件平台是基础，增值还要靠软件。
　　硬件层比较适合于电子、通信、自动化、机电一体、信息工程类专业的人来搞。需要掌握的专业基础知识，有：单片机原理及接口技术、微机原理及接口技术、C语言等。
　　2.驱动层：这部分相对而言比较难。驱动工程师不仅要能看懂电路图，还要能对操作系统内核十分的精通，以便其所写的驱动程序在系统调用时，不会独占操作系统时间片，而导至其它任务不能动行。若不懂操作系统内核架构和实时调度性、没有良好的驱动编写风格、按大多数书上所说添加的驱动的方式，这样可能连个初级的驱动工程师的水平都达不到，这样所写的驱动在应用调用时就如同windows下我们打开一个程序运行后，再打开一个程序时，要不就是中断以前的程序，要不就是等上一会才能运行后来打开的程序。想做个好的驱动人员没有三、四年功底，操作系统内核不研究上几遍，不是太容易成功的，但其工资在嵌入式系统四层中可是最高的。
　　驱动层比较适合于电子、通信、自动化、机电一体、信息工程类专业尤其是计算机偏体系结构类专业的人来搞。当然除硬件层所具备的基础学科外，还要对数据结构与算法、操作系统原理、编译原理都要十分精通。
　　3.操作系统层：对于操作系统层而言目前可能只能说是简单的移植，而很少有人来自已写操作系统，或者写出缺胳膊少腿的操作系统来，这部分工作大都由驱动工程师来完成。操作系统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的管理，而嵌入式系统的实时性十分重要。据说，XP操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定的，总时工时是600人/年;中科院软件所自己的女娲Hopen操作系统估计也得花遇几百人/年才能搞定。因此这部分工作相对来讲没有太大意义。
   4.应用层：相对来讲较为容易。如果会在windows下如何进行编程接口函数调用，到操作系统下只是编译和开发环境有相应的变化而已。如果涉及Jave方面的编程也是如此的。嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人来处理的，不必归结到嵌入式系统范畴内。但如果涉及嵌入式系统下面嵌入式数据库、基于嵌入式系统的网络编程和基于某此应用层面的协议应用开发(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面又较为复杂，并且有难度了。

[1]http://club.topsage.com/thread-2777743-1-1.html

[2]http://blog.csdn.net/wang_8910/article/details/6306535

[3]http://bbs.chinaunix.net/thread-1092073-1-1.html

[4]http://www.elecfans.com/emb/app/20120820285075_2.html