Neil的MCU软件框架经验分享

知乎上看见一位同行Neil分享他做MCU的经验，感同身受，我和他的经历非常类似，推荐一下，让更多的人学习。

1、我的心路历程

工欲善其事必先利其器，在正式开始将代码之前，我先和大家分享一下我目前在使用的代码框架。一来在后续将代码时大家可以比较容易理解；二来而是给大家提供一种思路。

第一阶段：拿来主义

从大学接触到单片机，当时学的比较仓促，也没有特别好的参考资料，所以大多东西也是照样画葫芦，没考虑太多。可能先入为主的原因，也没有觉得有什么不好的地方。例如在按键或一些延时地方直接用delay函数进行死循环等待，这些操作在一些小例程中可能影响不大，但一旦到比较大的项目或实际工程应用中，这些操作就是禁忌，因为这些会影响整个程序的时效性。

第二阶段：参加比赛

在大学的后段时间，我开始接触到了飞思卡尔智能车，第一次接触到比较完整项目。但是因为学长毕业，直接代码丢过来，让我有点措手不及。一看代码，虽然有了一点雏形，但是一个Function.c内几千行代码，各种功能混杂在一块，全局变量满天飞的 场景着实让我头疼。因为比赛时间比较紧急，从头自己写也是不可能的事情，重构更是异想天开。最后只能硬着头皮，加上偶尔和学长的交流，至少慢慢知道在现有情况下需要在哪些点上做修改或添加。虽然后面也获得了不赖的成绩，那个暑假调试的过程也让我收获颇多，但是那种在一团杂乱毛线球中找线头的感觉，以及那种如履薄冰般的调试让我更加深刻。

第一次看公司的代码时的种激动，现在还记忆尤新。首先是IDE，可能大学没有代码编辑器的概念，所有编码都是在调试的IDE中直接写的，工作后开始接触SourceInsight后才知道编码也可以那么赏心悦目。其次就是工整，就像高中老师和我们一直强调书写作文时要卷面整洁，字体工整----好的代码排版，注释统一真的会让读代码的人有种愉悦感。模块分类比较规范，有接口注释说明，能让我们很好地进行维护修改。最后就是使用状态机的概念(我写的代码一般是裸跑的)，以前可能会有类似的写一些代码，但是不知道这是一种运行的架构，有种醍醐灌顶的感觉。

2、我的代码主框架

时间片

时钟在单片机运行过是一个调度中心。就像我们日常生活中6:30起床，11:30吃饭....时间在我们的一天中指挥着我们去做不同的事情。同样，滴答时间就像心脏一样，驱动着整个系统运行。因为单片机在某一个时刻只能执行一件事，但是只要对不同事情处理的足够快，对我们宏观的人来说，感觉所有事情是同时发生的。所有我们需要对系统时间进行分割，产生不同的时间片，如1ms、10ms、100ms等，在不同时间片内处理不同任务等级的事情，让所有任务都有序地轮询。所有一般我们会用一个定时器，产生一个基础时基，在时基中通过累加关系产生其他不同的时基。

在主函数Main中，根据不同的时间片进行划分，可在不同的时间片下调用不同等级任务。

框架文件

对于一个基础项目，我一般会包含如下文件：.C文件：Main.c：主函数文件。

SubFunction.c：辅助函数文件，一些加减法、滤波函数等公用子函数。

MCU_Hardware.c：整个单片机底层的初始化，用于对整个系统硬件初始化。

.h文件：DataType.h：自定义类型文件，主要是一些公用的类型定义、宏定义等。

IO_Define.h: IO的宏定义，在应用层直接用宏定义的操作，方便移植解耦

TimeFlag.h：时间片的相关定义

HeadInclude.h：包含全部头文件，这样可能是我为了偷懒，这样是比较方便，但是在大项目的时候，不推荐这样。

Main.h、MCU_Hardware.h、SubFunction.h

以上是我最小系统的框架，然后根据不同项目，添加不同的驱动文件及一些MCU提供的代码库文件。最小系统是能编译通过，让单片机运行的需要的文件。这些文件我会放在在即的代码库的Common文件夹中，当有一个新项目是，直接复制出来快速创建一个基础框架。

框图

驱动基本会进行模块化，对于比较容易会复用的会采用驱动注册的方式进行，采用函数指针进行解耦合。大概的框图如下