【面向设备编程】是一种软件开发方法,特别是在嵌入式系统领域中广泛应用,它旨在提高代码的可维护性、可扩展性和可移植性。系统结构体`System`在面向设备编程中起到关键作用,它封装了整个系统层,使得应用程序能够跨平台地基于`System`进行开发,无需直接处理底层硬件细节。
在传统的嵌入式开发中,通常会遵循ARM公司推荐的CMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Standard)架构。用户可以直接调用实时操作系统(OS)、中间件以及底层硬件驱动,甚至直接访问硬件寄存器。这样的架构虽然灵活,但对于大型项目而言,可能会导致命名冲突、互调混乱,且不易于移植到其他处理器。为了解决这些问题,引入了“设备”这一概念。
设备在嵌入式系统中代表着具有特定功能的硬件模块,如LCD、按键、存储器、串口等。它们具有明确的功能定义,并且在不同的项目中通常都会用到。通过将底层硬件驱动函数封装成设备,系统层可以被组织得更加有序、模块化,便于移植和维护。例如,在`System`结构体中,每个设备都有一个对应的结构体,设备的接口函数被暴露给应用层,而内部实现则通过`Static`类型隐藏,防止外部直接访问。
设备驱动的编写通常包括以下几个步骤:
1. 创建设备文件,如`device_lcd.c`,用于实现特定设备的驱动。
2. 在设备文件中,驱动代码的内部函数应声明为`Static`,仅对外提供必要的接口函数。
3. 在`SystemStruct`的`Device`结构体中,为每个设备添加结构体,其中包含设备接口函数的指针。
4. 在设备初始化函数(如`InitializeLcd`)中,将接口函数指针与实际的驱动函数关联起来。
5. 对于需要周期性服务的设备,如按键或定时器,需要注册到系统节拍服务中。
引入设备概念后,系统层被划分为独立模块,每个设备自成一体,这有助于降低系统复杂性,提高代码可读性。同时,设备的独立性使得不同开发者可以分别负责不同设备的驱动编写,促进团队协作。此外,设备的运行规范保证了它们在系统中的正确交互和协调工作。
总结起来,面向设备编程通过设备的抽象和封装,提高了嵌入式软件的组织结构和可维护性,降低了开发难度,特别是对于高性能嵌入式系统,使得应用层开发者可以专注于功能实现,而不必深入理解底层硬件细节。这一方法论对于构建大型、复杂的嵌入式系统尤其有益。