學(xué)習(xí)嵌入式?jīng)]有硬件開發(fā)軟件需注意什么
2022-02-11點擊量:4829
嵌入式開發(fā)人員傳統(tǒng)上以硬件為中心,認(rèn)為沒有硬件他們就無法前進(jìn)(有時這是真的)。在今天我們將探討開發(fā)人員在沒有硬件的情況下開發(fā)軟件所需的思維方式轉(zhuǎn)變。以應(yīng)用為中心的開發(fā)在當(dāng)今的現(xiàn)代開發(fā)周期中,嵌入式開發(fā)人員需要做出的第一個思維轉(zhuǎn)變是沒有硬件。我們不是從硬件開始,然后一路向上,而是將注意力和開發(fā)重點放在應(yīng)用程序上。開發(fā)人員應(yīng)該關(guān)注應(yīng)用程序功能、它們之間的關(guān)系以及它們操作的數(shù)據(jù)。專注于應(yīng)用程序而不是硬件具有幾個主要優(yōu)勢。首先,它將開發(fā)人員的注意力轉(zhuǎn)移到應(yīng)用程序功能上。其次,以應(yīng)用程序為重點,開發(fā)人員可以識別各種功能所需的數(shù)據(jù)作為輸入和輸出,以及這些數(shù)據(jù)如何在應(yīng)用程序中流動。這種對數(shù)據(jù)的關(guān)注具有抽象和消除硬件依賴性的額外好處!最后,以應(yīng)用程序為中心的開發(fā)允許我們在沒有硬件的情況下模擬、建模和測試我們的應(yīng)用程序代碼。這為我們提供了創(chuàng)建自動化回歸測試、最小化目標(biāo)調(diào)試時間和在PC環(huán)境中測試我們的應(yīng)用程序的能力,這比在目標(biāo)環(huán)境中更容易工作。沒有按鈕讓我們看一個簡單的例子。嵌入式開發(fā)人員經(jīng)常需要編寫一個可以消除開關(guān)抖動的函數(shù)。傳統(tǒng)上,開發(fā)人員會定期調(diào)用他們的debounce函數(shù),該函數(shù)將讀取GPIO線,然后運行debounce算法。這里的問題是去抖動功能直接依賴于硬件!如果GPIO線發(fā)生變化,需要更新功能!將硬件更改為新的微控制器,該功能需要使用新的GPIO驅(qū)動程序調(diào)用進(jìn)行更新。對功能進(jìn)行單元測試感興趣?這要困難得多,因為該功能取決于硬件。顯然,這不是一個很好的解決方案,即使我們一直這樣編寫代碼!相反,我們需要認(rèn)識到?jīng)]有按鈕!只有數(shù)據(jù)包含代表按鈕的狀態(tài)。按鈕去抖功能應(yīng)該采用代表當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)的參數(shù),而不是讓去抖開關(guān)直接訪問GPIO硬件。這將功能與硬件解耦,并允許在沒有硬件的情況下對功能進(jìn)行完全測試!只需傳入數(shù)據(jù)以測試開關(guān)去抖算法是否正常工作!這也意味著我們可以構(gòu)建回歸測試!設(shè)計無硬件系統(tǒng)一般來說,嵌入式開發(fā)人員可以遵循幾個步驟來編寫他們的應(yīng)用程序代碼,從而打破他們的硬件依賴關(guān)系。首先,識別硬件生成或使用的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)將成為傳遞給應(yīng)用程序功能函數(shù)的參數(shù)。對于debounce示例,這只不過是ButtonState。函數(shù)原型可能如下所示:boolButton_Debounce(ButtonState_tconstButtonState);接下來,創(chuàng)建一個可用于獲取硬件狀態(tài)的抽象。在PC上運行時,此功能將僅鏈接到可以模擬硬件的數(shù)據(jù)生成器。當(dāng)硬件存在時,該函數(shù)鏈接到返回硬件狀態(tài)的GPIO驅(qū)動程序。這使開發(fā)人員可以在有或沒有硬件的情況下進(jìn)行操作。這將導(dǎo)致應(yīng)用程序代碼如下所示:boolButtonDebounced=false;ButtonState_tButtonState=Button_StateGet();ButtonDebounced=Button_Debounce(ButtonState);最后,還可以進(jìn)行抽象以將數(shù)據(jù)發(fā)布到硬件。這對于去抖動算法來說不是必需的,但如果應(yīng)用程序組件要控制LED、閥門、電機(jī)等,則可能是必需的。這再次允許開發(fā)人員在PC或硬件上運行應(yīng)用程序之間切換。結(jié)論希望提高代碼穩(wěn)健性、降低總體成本和縮短上市時間的嵌入式開發(fā)人員可以從編寫沒有硬件的應(yīng)用程序代碼中受益匪淺。這并不總是可行或值得的,但對于許多現(xiàn)代系統(tǒng)來說,這是一種可以顯著改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)。它的好處是使應(yīng)用程序易于測試,并最大限度地減少了在目標(biāo)上調(diào)試所花費的時間。...