电子产品世界

“嵌入式开发，点灯一路发” —— 今天我们就以控制LED闪烁为例，来聊聊嵌入式软件分层。

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1. 两层结构

硬件层<-->软件层--最粗糙的分层架构

/*****************************/
#include 
int main(){
  int i=0;
  while(1)
   {
      P1_1=0;
      for(i=0;i<5000;i++);
      P1_1=1;
      for(i=0;i<5000;i++);
  }
}

2. 三层结构

硬件层<--> 驱动层<-->应用层

/*******驱动头文件 driver.h*********/
void delay();
void led_on();
void led_off();
/**********驱动源文件 driver.c******/
#include 
#include"driver.h"
/*延时函数*/
void delay(){
   int i=0;
   for(i=0;i<5000;i++);
}
void led_on(){
   P1_1=0;
}
void led_off(){
   P1_1=1;
}
/*****应用系统***************/
#include“../driver/driver.h”
int main(){
  while(1)
   { 
       led_on();
       delay();
       led_off();
       delay();
  }
}

3. 四层结构

硬件层<-->驱动层<-->操作系统层<-->应用层

/********驱动***********************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int led_init(void);
void led_cleanup();
static int device_open(struct inode *,struct file*);
static int device_release(struct inode *,struct file*);
static ssize_t device _write(struct file*,const char *,size_t,loff_t *);
int init_model(void);
void cleanup_module(void);
struct file_operations led_ops={
.owner=THIS_MODULE,
..............................
}
int led_init(void)
{
..............................
}
void led_cleanup()
{
..............................
}
static int device_open(struct inode * inode ,struct file* file)
{
..............................
}
static int device_release(struct inode *inode,struct file* file)
{
..............................
}
static ssize_t device _write(struct file *file,const char * buffer,size_t length,loff_t *offset)
{
..............................
int init_model(void)
{
..............................
}
modele_init(led_init);
module_exit(led_cleanup);
MODULE_LICENCE("GPL");
/************应用****************/
#include 
#include 
#include 
#include
#define LED  "/dev/led"
int main(){
    File *fp=fopen(LED,RDWR);
    if(!fp){
      while(1){
        ioctl(fp,1);
        sleep(1);
        ioctl(fp,0);
        sleep(0);
     }
  }
   fclose(fp);
}

从上面的例子可以看出，层次越多，似乎系统的代码越多，开发者的工作量也就越大。实际情况是真的如此吗？其实分层的目的主要:

1. 是降低系统开发难度；

2. 是为了复用，解耦，层次分明。

驱动层和中间的操作系统层是可以复用的，产品升级或更新换代的时候，虽然总的代码量是大的，但实际有很多代码是不需要重新开发的，系统开发的工作量相对较小。比如说IO口调整了，甚至是整个硬件板子更换了，软件上只要调整驱动即可。

很多大学的嵌入式系统课程中采用的是两层结构，主要的原因是教材中的示例一般比较简单，其主要目的是为了演示如何使用芯片，如何实现某个功能，很少考虑复用的问题。

为了讲清楚其中的操作方法，其代码会尽量简单，即使是实现相对比较复杂的功能可能也只是采用抽象为函数的方法，很少考虑工程的问题，在潜移默化中很多人就以为两层架构就是理所当然的。

具体采用何种分层结构就是与产品相关的。比如大家都知道坐飞机要比步行快，在校园里从上课的教室到休息的宿舍哪一种方式好呢？当然是步行。反之，从南京到北京，如果坐飞机肯定要比步行好（当然，个人觉得更好的选择是坐高铁）。

第3种方式似乎代码量是最大的，但是要记住底层是很少改的，所以开发的时候就是写应用，这个代码量有多少呢？优势可见一斑！

关键词： 嵌入式 LED 软件 设计