简说 | 嵌入式系统分层结构

Posted 2022-01-19 嵌入式大杂烩

以控制LED闪烁为例，

———————————           
|          |
|     P1.1 |-----I<|--------------<|
|          |                
|     p2.1 |-------------/ ---------|--.
|          |
|          |
———————————

1、两层结构

硬件层和软件层--最粗糙的分层架构

/**********************************************************************************/
#include <reg51.h>
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 <reg51.h>
#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<linux/kerel.h>
#include<linux/module.h>
#include<asm/uaccess.h>
#include<linux/mm/h>
#include<linux/ioport.h>
#include<asm/io.h>
#include<linux/ioport.h>
#include<linux/fs.h>
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 <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include<sys/time.h>
#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，好像系统的代码越多，开发者的工作量越大。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。

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是与产品相关的。比如大家都知道坐飞机是比步行快得，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，采用坐飞机肯定要比步行好（当然，更好的是坐高铁）。

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？！优势可见一斑！

原文链接：https://blog.csdn.net/wxg_wuchujie88/article/details/85992064

仅供大家学习参考与知识传播，版权归原作者所有，如有侵权，麻烦联系进行删除，感谢~