如何正確的設(shè)計(jì)嵌入式軟件架構(gòu)應(yīng)該這么做

一

錯(cuò)誤的示范

近公司新招了一個(gè)做嵌入式軟件開發(fā)的同事，該同事是從上海的某一個(gè)上市公司出來的，因?yàn)槲覀冞@邊人手不夠，因此把他安排了去負(fù)責(zé)一個(gè)新產(chǎn)品的研發(fā)，前期讓他負(fù)責(zé)加速度計(jì)、NB-IOT、舵機(jī)、外置Flash的功能測試，測試完成之后，準(zhǔn)備讓他做一個(gè)該產(chǎn)品的概要設(shè)計(jì)。然后他花了2個(gè)星期的時(shí)間，給我們寫出來一個(gè)概要設(shè)計(jì)，說實(shí)話，我看到這個(gè)概要設(shè)計(jì)，我就覺得是剛畢業(yè)的大學(xué)生寫的。版本一的架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為兩層：硬件驅(qū)動(dòng)層、應(yīng)用層。2.1.1硬件驅(qū)動(dòng)層硬件驅(qū)動(dòng)層包含板載硬件資源正常運(yùn)行所需的所有驅(qū)動(dòng)程序。1)MCU初始化2)I2C數(shù)據(jù)存取3)SPI數(shù)據(jù)讀取4)加速度計(jì)初始化5)藍(lán)牙模塊啟動(dòng)6)BC95模塊啟動(dòng)7)485通訊模塊啟動(dòng)2.2.2應(yīng)用層1)Mcu運(yùn)行模式切換2)震動(dòng)及傾斜3)數(shù)據(jù)解析4)開/關(guān)鎖5)數(shù)據(jù)發(fā)送6)歷史數(shù)據(jù)保存

看到版本一的架構(gòu)設(shè)計(jì)之后，說實(shí)話，我還是第一次見到這樣來寫架構(gòu)設(shè)計(jì)的，居然是以序號來寫的，這個(gè)讓別人讀起來，特別的別扭。版本二的架構(gòu)設(shè)計(jì)

看到版本二的架構(gòu)設(shè)計(jì)之后，雖然頗感欣慰，但是想到達(dá)到我們所要求的，還要很大的一段距離，該架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有以下幾點(diǎn)問題：1.對架構(gòu)的理解還不是很清晰，既然是做架構(gòu)設(shè)計(jì)，那就應(yīng)該從整體來看，而不是僅僅只是局限于一個(gè)模塊，或者功能里面。2.還是每個(gè)層次的理解也還不是很清晰，比如講MCU的初始化，歸于硬件驅(qū)動(dòng)層里面。MCU的初始化，嚴(yán)格意義上來說，是屬于流程的一部分了，而不是驅(qū)動(dòng)。比如電腦的開啟啟動(dòng)，把這個(gè)歸于硬件的驅(qū)動(dòng)里面，肯定是屬于牛頭不對馬嘴的。3.還有就是各個(gè)模塊的啟動(dòng)，也是不能屬于硬件驅(qū)動(dòng)層的，也都是業(yè)務(wù)流程的一部分了，都不應(yīng)該屬于驅(qū)動(dòng)層的一部分。4.還有就是總線數(shù)據(jù)的讀寫，雖然驅(qū)動(dòng)的作用也就是讀寫，但是數(shù)據(jù)總線的讀寫不能寫成硬件驅(qū)動(dòng)。5.應(yīng)用層的系統(tǒng)參數(shù)初始化，也還是屬于流程。6.數(shù)據(jù)的解析和數(shù)據(jù)的發(fā)生，都是屬于通信功能里面的，不應(yīng)該單獨(dú)獨(dú)立出來，屬于單個(gè)的應(yīng)用。

二

更改版基本框架圖

（1）架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的1.應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)造輪子。2.如果沒有好的架構(gòu)，移植將會(huì)是一件很痛苦的事情，因此一個(gè)好的架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便軟件的移植。3.最大限度地復(fù)用。4.高耦合低內(nèi)聚。（2）設(shè)計(jì)思路如何把硬件的驅(qū)動(dòng)和一個(gè)功能封裝成一個(gè)個(gè)的模塊，然后可以像小朋友搭積木一個(gè)，一個(gè)個(gè)模塊可以快速的拼接起來，組成一個(gè)個(gè)不同的模型。我們的嵌入式架構(gòu)思路也是來源于此，即功能模塊化設(shè)計(jì)、分層設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)和WEB開發(fā)的MVC模式類似，都是注重分層設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)：將收集到的需求，進(jìn)行歸類，總結(jié)和分析，將這些需求概括為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的功能，每一個(gè)功能，做成一個(gè)單獨(dú)的功能模塊。分層設(shè)計(jì)一句話不好直接表達(dá)，其主要體現(xiàn)在一下幾方面：1.功能模塊對外調(diào)用的模塊封裝成一個(gè)個(gè)API，將底層驅(qū)動(dòng)做個(gè)API以供功能模塊調(diào)用。（各個(gè)功能模塊可以獨(dú)立編譯（如通信模塊純ANSI C，可在任意平臺(tái)復(fù)用），或者調(diào)用驅(qū)動(dòng)層接口（日志庫模塊調(diào)用了驅(qū)動(dòng)讀寫Flash），總而言之，言而總之，封裝出各個(gè)功能獨(dú)立的可復(fù)用的功能模塊。）2.API分為驅(qū)動(dòng)層API和應(yīng)用層API，而不是所有程序都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API。(整個(gè)應(yīng)用中都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)調(diào)用隨處可見，無法移植和最大限度的復(fù)用)總體分 硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層總體結(jié)構(gòu)示意框圖：

說明：1.層與層之間不能跨層調(diào)用。2.模塊與模塊各自獨(dú)立，無依賴關(guān)系。3.模塊提供統(tǒng)一的接口供上層調(diào)用，模塊的內(nèi)外接口分明。4.模塊的功能只能增，不能改。5.各個(gè)功能模塊層也還可以進(jìn)行繼續(xù)分層，比如接口層、驅(qū)動(dòng)層、硬件層。（3）模塊層次說明

硬件驅(qū)動(dòng)層硬件驅(qū)動(dòng)層包含板載硬件資源正常運(yùn)行所需的所有驅(qū)動(dòng)程序并提供API給功能模塊調(diào)用。

功能模塊層功能模塊層包括實(shí)現(xiàn)具體功能的函數(shù)，通過調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，同時(shí)提供可調(diào)用的API給業(yè)務(wù)邏輯層。

業(yè)務(wù)邏輯層業(yè)務(wù)邏輯層包括產(chǎn)品整體功能的各個(gè)業(yè)務(wù)流程，通過調(diào)用功能模塊層的API實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層應(yīng)用層將各個(gè)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行整合調(diào)用，完成整個(gè)產(chǎn)品的功能。（4）優(yōu)勢如果驅(qū)動(dòng)變動(dòng)了，或者換不同平臺(tái)，只需更改驅(qū)動(dòng)層，應(yīng)用層不受影響。如果功能模塊變動(dòng)了，只需升級相應(yīng)的功能模塊，其他的模塊不受影響，應(yīng)用層也不受影響。按照這種邏輯設(shè)計(jì)好之后，主要的工作就是在業(yè)務(wù)邏輯層。應(yīng)用層則為程序的總體流程和框架，主要調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)不同的功能。