Neil的MCU軟件框架經(jīng)驗(yàn)分享
知乎上看見一位同行Neil分享他做MCU的經(jīng)驗(yàn)，感同身受，我和他的經(jīng)歷非常類似，推薦一下，讓更多的人學(xué)習(xí)。
1、我的心路歷程
工欲善其事必先利其器，在正式開始將代碼之前，我先和大家分享一下我目前在使用的代碼框架。一來在后續(xù)將代碼時(shí)大家可以比較容易理解；二來而是給大家提供一種思路。
第一階段：拿來主義
從大學(xué)接觸到單片機(jī)，當(dāng)時(shí)學(xué)的比較倉促，也沒有特別好的參考資料，所以大多東西也是照樣畫葫蘆，沒考慮太多?？赡芟热霝橹鞯脑颍矝]有覺得有什么不好的地方。例如在按鍵或一些延時(shí)地方直接用delay函數(shù)進(jìn)行死循環(huán)等待，這些操作在一些小例程中可能影響不大，但一旦到比較大的項(xiàng)目或?qū)嶋H工程應(yīng)用中，這些操作就是禁忌，因?yàn)檫@些會(huì)影響整個(gè)程序的時(shí)效性。
第二階段：參加比賽
在大學(xué)的后段時(shí)間，我開始接觸到了飛思卡爾智能車，第一次接觸到比較完整項(xiàng)目。但是因?yàn)閷W(xué)長(zhǎng)畢業(yè)，直接代碼丟過來，讓我有點(diǎn)措手不及。一看代碼，雖然有了一點(diǎn)雛形，但是一個(gè)Function.c內(nèi)幾千行代碼，各種功能混雜在一塊，全局變量滿天飛的 場(chǎng)景著實(shí)讓我頭疼。因?yàn)楸荣悤r(shí)間比較緊急，從頭自己寫也是不可能的事情，重構(gòu)更是異想天開。最后只能硬著頭皮，加上偶爾和學(xué)長(zhǎng)的交流，至少慢慢知道在現(xiàn)有情況下需要在哪些點(diǎn)上做修改或添加。雖然后面也獲得了不賴的成績(jī)，那個(gè)暑假調(diào)試的過程也讓我收獲頗多，但是那種在一團(tuán)雜亂毛線球中找線頭的感覺，以及那種如履薄冰般的調(diào)試讓我更加深刻。
也正是這樣的經(jīng)歷，讓后對(duì)如何能更加好的管理代碼，如何更好復(fù)用有了需求。比賽過后，我就開始搜羅相關(guān)的資料，也慢慢學(xué)會(huì)了需要模塊化編寫。
第三階段：公司項(xiàng)目應(yīng)用
大學(xué)對(duì)我來說更多的是小打小鬧，工作之后的我發(fā)現(xiàn)自己的。都說回看自己以前的代碼是需要勇氣的，我現(xiàn)在看，大學(xué)寫的代碼簡(jiǎn)直是無字天書。
第一次看公司的代碼時(shí)的種激動(dòng)，現(xiàn)在還記憶尤新。首先是IDE，可能大學(xué)沒有代碼編輯器的概念，所有編碼都是在調(diào)試的IDE中直接寫的，工作后開始接觸SourceInsight后才知道編碼也可以那么賞心悅目。其次就是工整，就像高中老師和我們一直強(qiáng)調(diào)書寫作文時(shí)要卷面整潔，字體工整----好的代碼排版，注釋統(tǒng)一真的會(huì)讓讀代碼的人有種愉悅感。模塊分類比較規(guī)范，有接口注釋說明，能讓我們很好地進(jìn)行維護(hù)修改。最后就是使用狀態(tài)機(jī)的概念(我寫的代碼一般是裸跑的)，以前可能會(huì)有類似的寫一些代碼，但是不知道這是一種運(yùn)行的架構(gòu)，有種醍醐灌頂?shù)母杏X。
2、我的代碼主框架
時(shí)間片
時(shí)鐘在單片機(jī)運(yùn)行過是一個(gè)調(diào)度中心。就像我們?nèi)粘Ｉ钪?:30起床，11:30吃飯....時(shí)間在我們的一天中指揮著我們?nèi)プ霾煌氖虑椤Ｍ瑯?，滴答時(shí)間就像心臟一樣，驅(qū)動(dòng)著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。因?yàn)閱纹瑱C(jī)在某一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一件事，但是只要對(duì)不同事情處理的足夠快，對(duì)我們宏觀的人來說，感覺所有事情是同時(shí)發(fā)生的。所有我們需要對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行分割，產(chǎn)生不同的時(shí)間片，如1ms、10ms、100ms等，在不同時(shí)間片內(nèi)處理不同任務(wù)等級(jí)的事情，讓所有任務(wù)都有序地輪詢。所有一般我們會(huì)用一個(gè)定時(shí)器，產(chǎn)生一個(gè)基礎(chǔ)時(shí)基，在時(shí)基中通過累加關(guān)系產(chǎn)生其他不同的時(shí)基。
在主函數(shù)Main中，根據(jù)不同的時(shí)間片進(jìn)行劃分，可在不同的時(shí)間片下調(diào)用不同等級(jí)任務(wù)。
因?yàn)槲易龅捻?xiàng)目中，很多功能片都是在100ms中調(diào)用的，所以為了防止太多任務(wù)同時(shí)調(diào)用影響時(shí)間片，將100ms分割成10個(gè)子任務(wù)片(時(shí)間平衡處理)，而對(duì)應(yīng)的標(biāo)志是在上圖中的10ms時(shí)間片產(chǎn)生。
對(duì)于時(shí)間片，在項(xiàng)目過程中需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)?；揪褪嵌x一個(gè)端口IO，然后在時(shí)間片中進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。然后用示波器查看IO翻轉(zhuǎn)的時(shí)間間隔是否和設(shè)定的時(shí)間片一致。
框架文件
對(duì)于一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目，我一般會(huì)包含如下文件：.C文件：Main.c：主函數(shù)文件。
SubFunction.c：輔助函數(shù)文件，一些加減法、濾波函數(shù)等公用子函數(shù)。
MCU_Hardware.c：整個(gè)單片機(jī)底層的初始化，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)硬件初始化。
.h文件：DataType.h：自定義類型文件，主要是一些公用的類型定義、宏定義等。
IO_Define.h: IO的宏定義，在應(yīng)用層直接用宏定義的操作，方便移植解耦
TimeFlag.h：時(shí)間片的相關(guān)定義
HeadInclude.h：包含全部頭文件，這樣可能是我為了偷懶，這樣是比較方便，但是在大項(xiàng)目的時(shí)候，不推薦這樣。
Main.h、MCU_Hardware.h、SubFunction.h
以上是我最小系統(tǒng)的框架，然后根據(jù)不同項(xiàng)目，添加不同的驅(qū)動(dòng)文件及一些MCU提供的代碼庫文件。最小系統(tǒng)是能編譯通過，讓單片機(jī)運(yùn)行的需要的文件。這些文件我會(huì)放在在即的代碼庫的Common文件夾中，當(dāng)有一個(gè)新項(xiàng)目是，直接復(fù)制出來快速創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)框架。
框圖
驅(qū)動(dòng)基本會(huì)進(jìn)行模塊化，對(duì)于比較容易會(huì)復(fù)用的會(huì)采用驅(qū)動(dòng)注冊(cè)的方式進(jìn)行，采用函數(shù)指針進(jìn)行解耦合。大概的框圖如下
規(guī)范
代碼規(guī)范在編寫代碼過程中是最基礎(chǔ)的一項(xiàng)，在公司中也一般會(huì)有一套代碼規(guī)范，可以方便代碼統(tǒng)一和維護(hù)。代碼規(guī)范比較容易被忽視，建議大家在剛開始學(xué)的時(shí)候就進(jìn)行注意，可以參考《華為C語言代碼編程規(guī)范》。后面章節(jié)有必要的話我也可以講一下。
3、其他
代碼管理 代碼管理我使用的是Git。Git的好處是可以建立本地倉，方便提交管理，做比較等，告別以往的復(fù)制備份，還容易遺忘。我的遠(yuǎn)程倉是用NAS建立了一個(gè)GitLab，本地代碼提交后會(huì)push上去，以防我那天電腦丟了或壞了。這章就基本這些了，總感覺寫著寫著就容易偏主題，輕噴~
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