將新的嵌入式產(chǎn)品快速部署到市場中的一個策略是利用平臺。你或你的公司可能有一個產(chǎn)品路線圖來確定未來幾年將要發(fā)布的產(chǎn)品。由于客戶需要稍有不同的特性、配置和定制,開發(fā)一個OT產(chǎn)品是不實際的。相反,如果您創(chuàng)建了一個具有通用核心軟件的產(chǎn)品平臺,可以擴展和配置,那么您就可以大大降低成本和開發(fā)時間。讓我們來探索編寫可配置固件的五個技巧,我認為這將極大地改進您的軟件。
技巧1-從自上而下的方法入手
嵌入式軟件團隊通常很難編寫可配置的軟件,因為他們考慮的是自下而上的方法。從硬件上接近軟件,將硬件放在設計中心,而不是應用程序或用戶。結(jié)果通常是緊密耦合的代碼,并且?guī)缀鯖]有內(nèi)置的配置。這正是我們不希望看到的。
改變方法,從上到下思考嵌入式軟件可以改變一切。開發(fā)者將不得不考慮他們的客戶將如何使用這些產(chǎn)品。很多時候,通過不同客戶的眼光來觀察一個產(chǎn)品,就會立即確定需要配置的地方。一個客戶可能需要電動機轉(zhuǎn)速設置A,而另一個需要電動機設置B.在電動機故障故障中,一個客戶可能希望LED為常亮上,而另一個客戶則希望它在5赫茲閃爍。
從頂部開始,與客戶一起工作,到硬件將提高軟件的可配置性。
技巧#2-利用配置文件
如果你從固件和微控制器行業(yè)的外部看,你會發(fā)現(xiàn)從事應用程序的軟件開發(fā)人員使用配置文件來調(diào)整他們的軟件。配置文件可以幫助開發(fā)人員決定他們希望應用程序在不同配置設置下的行為。顯然,配置文件為軟件提供了一定程度的定制,可以提高重用性,并可能降低總體成本。
固件開發(fā)人員可能在非易失性內(nèi)存中包含一些配置參數(shù),以允許自定義;然而,這些自定義只影響系統(tǒng)的運行時行為。完全改變核心代碼行為的配置如何?
我經(jīng)常用來改進嵌入式軟件的可配置性的一個有趣的技術是使用自動生成代碼的配置文件。例如,我編寫了一個比頓工具包,它將在一個具有線程配置信息的YMAL文件中讀取,并生成被編譯到我的應用程序中的C/C++代碼。如果客戶需要自定義特性,可以將新線程添加到配置中并自動納入構(gòu)建中。這個想法可以超越線程應用于產(chǎn)品的特定信息,如電機的數(shù)量,繼電器,存在或不存在的硬件等等。
入到生成器中,生成基于配置設置的源代碼。
技巧3-在代碼中創(chuàng)建配置表
在我的職業(yè)生涯的大部分時間里,我使用的一種編寫可配置代碼的技術是創(chuàng)建和使用配置表。配置表通常被定義為結(jié)構(gòu)的數(shù)組.例如,如果我想為數(shù)字輸入/輸出外圍創(chuàng)建一個配置表,我可能會根據(jù)所支持的特性定義一個類似于下列代碼的結(jié)構(gòu):
typedef struct
{
DioChannel_t Channel;
uint8_t Resistor;
uint8_t DriveStrength;
uint8_t PassiveFilter;
uint8_t Direction;
uint8_t State;
uint8_t Function;
}DioConfig_t;
上面的結(jié)構(gòu)定義了通常用于初始化DIA銷的特性。然后,我們可以創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)的數(shù)組,其中包含每個DOS銷的配置信息,比如:
static Dio_Config_t const Dio_Config[] =
{
// Name, Resister, Drive, Filer, Dir, State, Function
{PORTA_1, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{PORTA_2, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{SWD_DIO, PULLUP, LOW, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_MUX7},
{PORTA_4, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{PORTA_5, DISABLED, HIGH, DISABLED, INPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{PORTA_6, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{PORTA_7, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
{PORTA_8, DISABLED, HIGH, DISABLED, OUTPUT, HIGH, FCN_GPIO},
};
您會喜歡這些配置表,原因有幾個:
· 它們是人類可讀的,對代碼評審很有幫助
· 它們可以通過讀取YMAL、JSON等文件的腳本生成
· 如果需要,可以由人手工編輯
· 通過在數(shù)組上循環(huán)簡化初始化代碼
· 它是可移植、可重用和可伸縮的
· 它們可以用于硬件和軟件配置
技巧4-使用抽象層
對于許多固件,您可能注意到的一個問題是它與硬件緊密耦合。固件開發(fā)人員經(jīng)常將他們的應用程序代碼直接綁定到硬件上,這使得固件的移植和重用變得困難。正如您在芯片短缺期間可能學到的,如果您需要重新配置應用程序以使用一個新的芯片,那么回去重做所有這些代碼將是一場噩夢。您需要能夠很容易地配置您的應用程序來使用任何硬件。
一種解決方案是使用抽象層。抽象層為訪問驅(qū)動程序必須堅持的硬件創(chuàng)建一個接口。應用程序代碼調(diào)用抽象。這個概念被稱為依賴倒置原理,它是面向?qū)ο笤O計的堅實原理的一部分。通過使用硬件和應用程序代碼之間的接口,您可以顛倒依賴關系來打破硬件/應用程序依賴關系,并使軟件和硬件更易于配置。
技巧5-多態(tài)性
如果您是一個C程序員,您可能會認為多態(tài)性是一個壞詞或在C中不存在的東西。在這兩種情況下,你都是錯誤的。多態(tài)性是一種強大的技術,允許我們在編譯時(靜態(tài)多態(tài)性)或運行時(動態(tài)多態(tài)性)配置我們的應用程序行為。多態(tài)性允許單個接口表示不同類型的對象。
例如,假設你的產(chǎn)品閃爍著LED。LED可以通過DOC端口連接到硬件,可以連接到PBM通道,也可以連接到SPI或I2C上的外部I/O擴展器,等等。根據(jù)硬件版本或客戶需求,可能會改變LED的連接方式。雖然這似乎是一個令人討厭的配置問題,但是開發(fā)人員可以使用多態(tài)性來編寫不在乎LED如何連接的應用程序代碼。多態(tài)性可以提高可配置性,以及可重用性和靈活性。
結(jié)論
今天的嵌入式產(chǎn)品不再是未來幾年制造的一次性產(chǎn)品。技術的創(chuàng)新和變化是指數(shù)級的,團隊需要開發(fā)可重用的平臺代碼,以便在未來幾年推出許多產(chǎn)品。為了滿足這一需求,您必須在固件中采用可配置性。在某些情況下,可配置固件將增加復雜性和啟動成本,從內(nèi)存和性能的角度來看,可能甚至效率更低。然而,可配置性將給予企業(yè)開發(fā)嵌入式產(chǎn)品的靈活性和可伸縮性,以應對未來客戶的挑戰(zhàn)。
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