嵌入式程序编写可配置固件的5个小技巧

将新的嵌入式产品快速部署到市场中的一个策略是利用平台。你或你的公司可能有一个产品路线图来确定未来几年将要发布的产品。由于客户需要稍有不同的特性、配置和定制,开发一个OT产品是不实际的。相反,如果您创建了一个具有通用核心软件的产品平台,可以扩展和配置,那么您就可以大大降低成本和开发时间。让我们来探索编写可配置固件的五个技巧,我认为这将极大地改进您的软件。

技巧1-从自上而下的方法入手

嵌入式软件团队通常很难编写可配置的软件,因为他们考虑的是自下而上的方法。从硬件上接近软件,将硬件放在设计中心,而不是应用程序或用户。结果通常是紧密耦合的代码,并且几乎没有内置的配置。这正是我们不希望看到的。

改变方法,从上到下思考嵌入式软件可以改变一切。开发者将不得不考虑他们的客户将如何使用这些产品。很多时候,通过不同客户的眼光来观察一个产品,就会立即确定需要配置的地方。一个客户可能需要电动机转速设置A,而另一个需要电动机设置B.在电动机故障故障中,一个客户可能希望LED为常亮上,而另一个客户则希望它在5赫兹闪烁。

从顶部开始,与客户一起工作,到硬件将提高软件的可配置性。

技巧#2-利用配置文件

如果你从固件和微控制器行业的外部看,你会发现从事应用程序的软件开发人员使用配置文件来调整他们的软件。配置文件可以帮助开发人员决定他们希望应用程序在不同配置设置下的行为。显然,配置文件为软件提供了一定程度的定制,可以提高重用性,并可能降低总体成本。

固件开发人员可能在非易失性内存中包含一些配置参数,以允许自定义;然而,这些自定义只影响系统的运行时行为。完全改变核心代码行为的配置如何?

我经常用来改进嵌入式软件的可配置性的一个有趣的技术是使用自动生成代码的配置文件。例如,我编写了一个比顿工具包,它将在一个具有线程配置信息的YMAL文件中读取,并生成被编译到我的应用程序中的C/C++代码。如果客户需要自定义特性,可以将新线程添加到配置中并自动纳入构建中。这个想法可以超越线程应用于产品的特定信息,如电机的数量,继电器,存在或不存在的硬件等等。

入到生成器中,生成基于配置设置的源代码。

技巧3-在代码中创建配置表

在我的职业生涯的大部分时间里,我使用的一种编写可配置代码的技术是创建和使用配置表。配置表通常被定义为结构的数组.例如,如果我想为数字输入/输出外围创建一个配置表,我可能会根据所支持的特性定义一个类似于下列代码的结构:

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;

上面的结构定义了通常用于初始化DIA销的特性。然后,我们可以创建一个结构的数组,其中包含每个DOS销的配置信息,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},

};

您会喜欢这些配置表,原因有几个:

· 它们是人类可读的,对代码评审很有帮助

· 它们可以通过读取YMAL、JSON等文件的脚本生成

· 如果需要,可以由人手工编辑

· 通过在数组上循环简化初始化代码

· 它是可移植、可重用和可伸缩的

· 它们可以用于硬件和软件配置

技巧4-使用抽象层

对于许多固件,您可能注意到的一个问题是它与硬件紧密耦合。固件开发人员经常将他们的应用程序代码直接绑定到硬件上,这使得固件的移植和重用变得困难。正如您在芯片短缺期间可能学到的,如果您需要重新配置应用程序以使用一个新的芯片,那么回去重做所有这些代码将是一场噩梦。您需要能够很容易地配置您的应用程序来使用任何硬件。

一种解决方案是使用抽象层。抽象层为访问驱动程序必须坚持的硬件创建一个接口。应用程序代码调用抽象。这个概念被称为依赖倒置原理,它是面向对象设计的坚实原理的一部分。通过使用硬件和应用程序代码之间的接口,您可以颠倒依赖关系来打破硬件/应用程序依赖关系,并使软件和硬件更易于配置。

技巧5-多态性

如果您是一个C程序员,您可能会认为多态性是一个坏词或在C中不存在的东西。在这两种情况下,你都是错误的。多态性是一种强大的技术,允许我们在编译时(静态多态性)或运行时(动态多态性)配置我们的应用程序行为。多态性允许单个接口表示不同类型的对象。

例如,假设你的产品闪烁着LED。LED可以通过DOC端口连接到硬件,可以连接到PBM通道,也可以连接到SPI或I2C上的外部I/O扩展器,等等。根据硬件版本或客户需求,可能会改变LED的连接方式。虽然这似乎是一个令人讨厌的配置问题,但是开发人员可以使用多态性来编写不在乎LED如何连接的应用程序代码。多态性可以提高可配置性,以及可重用性和灵活性。

结论

今天的嵌入式产品不再是未来几年制造的一次性产品。技术的创新和变化是指数级的,团队需要开发可重用的平台代码,以便在未来几年推出许多产品。为了满足这一需求,您必须在固件中采用可配置性。在某些情况下,可配置固件将增加复杂性和启动成本,从内存和性能的角度来看,可能甚至效率更低。然而,可配置性将给予企业开发嵌入式产品的灵活性和可伸缩性,以应对未来客户的挑战。