嵌入式框架Zorb Framework搭建方案

一、Zorb简介

Zorb Framework是一个基于面向对象的思想来搭建一个轻量级的嵌入式框架。

搭建Zorb Framework的目的是为在不能运行Linux的芯片上快速开发应用，不用反复造轮子。

Zorb Framework的初步设计功能有：

1、时间系统功能zf_time

2、环形缓冲区功能zf_buffer

3、列表功能zf_list

4、状态机功能zf_fsm

5、事件功能zf_event

6、定时器功能zf_timer

7、任务功能zf_task

前6个功能，就可以实现纯事件驱动的程序，基本可以满足中小型嵌入式应用程序开发的需求。加上任务功能，是为了满足部分程序对实时性要求较高的需求。当然，也可以将前6个功能裁剪出来，然后运行在现有的嵌入式系统上面，这样子也可以满足实时性的需求。

二、嵌入式环境搭建

采用STM32F429开发板作为硬件运行环境，硬件资源用到串口1和systick，其中串口1提供调试打印功能，systick提供系统时间计数功能。

关于硬件环境的搭建不多说，可以参照开发板提供的例程来搭建，板级初始化完成了调试串口和systick的初始化。

/******************************************************************************
*描述：硬件环境初始化
*参数：无
*返回：无
******************************************************************************/
voidBSP_init(void)
{
/*嵌套向量中断控制器组选择*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

/*初始化调试串口*/
Debug_USART_init();

/*Systick初始化*/
SystemTick_init();
}

/******************************************************************************
*描述：硬件底层程序
*参数：无
*返回：无
******************************************************************************/
voidBSP_process(void)
{

}

三、调试输出

开发一个程序，最开始也最重要的是搭建调试的环境，我们采用串口1作为调试输出（printf映射），然后调试信息分为三个等级，后续上位机可以根据不同等级进行高亮提示：

/**
*****************************************************************************
*@filezf_debug.h
*@authorZorb
*@versionV1.0.0
*@date2018-06-28
*@brief调试输出的头文件
*****************************************************************************
*@history
*
*1.Date:2018-06-28
*Author:Zorb
*Modification:建立文件
*
*****************************************************************************
*/

#ifndef__ZF_DEBUG_H__
#define__ZF_DEBUG_H__

#ifdef__cplusplus
extern"C"{
#endif

#include"stdio.h"
#include"stdbool.h"

#defineLOG_D0;/*信息等级：正常*/
#defineLOG_W1;/*信息等级：告警*/
#defineLOG_E2;/*信息等级：错误*/

#define_ZF_DEBUG/*定义调试功能*/
#defineZF_DEBUG_ONtrue/*启用调试功能*/

#ifdef_ZF_DEBUG
#ifZF_DEBUG_ON
#defineZF_DEBUG(rank,x...)do
{
charcode[10]="[rank=0]";
code[6]='0'+(char)rank;
if(code[6]!='0')
{
printf("%s",code);
}
printf(x);
}while(0)
#else
#defineZF_DEBUG(rank,x...)
#endif/*ZF_DEBUG_ON*/
#endif/*_ZF_DEBUG*/

#ifdef__cplusplus
}
#endif

#endif/*__ZF_DEBUG_H__*/

/********************************ENDOFFILE********************************/

四、实现断言

在开发过程中，在关键地方进行一些断言，可以方便定位bug。

/**
*****************************************************************************
*@filezf_assert.h
*@authorZorb
*@versionV1.0.0
*@date2018-06-28
*@brief断言的头文件
*****************************************************************************
*@history
*
*1.Date:2018-06-28
*Author:Zorb
*Modification:建立文件
*
*****************************************************************************
*/

#ifndef__ZF_ASSERT_H__
#define__ZF_ASSERT_H__

#ifdef__cplusplus
extern"C"{
#endif

#include"stdint.h"

#define_ZF_ASSERT/*定义断言功能*/
#defineZF_ASSERT_ONtrue/*启用断言功能*/

#ifdef_ZF_ASSERT
#ifZF_ASSERT_ON
#defineZF_ASSERT(expression_)((expression_)?
(void)0:ZF_assertHandle((uint8_t*)__FILE__,(int)__LINE__));
#else
#defineZF_ASSERT(expression_)
#endif/*ZF_ASSERT_ON*/
#endif/*_ZF_ASSERT*/

/*断言产生时的处理*/
voidZF_assertHandle(uint8_t*pFileName,intline);

#ifdef__cplusplus
}
#endif

#endif/*__ZF_ASSERT_H__*/

/********************************ENDOFFILE********************************/

断言的处理很简单，就是告诉我们在哪个文件哪一行出错就可以，实现如下

/**
*****************************************************************************
*@filezf_assert.c
*@authorZorb
*@versionV1.0.0
*@date2018-06-28
*@brief断言的实现
*****************************************************************************
*@history
*
*1.Date:2018-06-28
*Author:Zorb
*Modification:建立文件
*
*****************************************************************************
*/

#include"zf_assert.h"
#include"zf_debug.h"

/******************************************************************************
*描述：断言产生时的处理
*参数：(in)-pFileName 文件名
*(in)-line行数
*返回：无
******************************************************************************/
voidZF_assertHandle(uint8_t*pFileName,intline)
{
ZF_DEBUG(LOG_E,"file:%sline:%d:asserted
",pFileName,line);

while(1);
}

/********************************ENDOFFILE********************************/

五、建立时间系统

为了减少框架对资源的消耗，所以初步设定框架的最小时间周期为1ms，因此我们需要设置systick的定时周期为1ms，然后每次进入中断为我们的框架计数即可。

/******************************************************************************
*描述：SysTick中断服务程序
*参数：无
*返回：无
******************************************************************************/
voidSysTick_Handler(void)
{
/*为zorbframework提供计时*/
ZF_timeTick();
}

现在时间系统提供的功能比较基础，只有系统滴答计数和系统死等待延时，后面我们开发定时器功能和任务功能的时候会重新扩展时间系统。

/**
*****************************************************************************
*@filezf_time.h
*@authorZorb
*@versionV1.0.0
*@date2018-06-28
*@brief系统时间的头文件
*****************************************************************************
*@history
*
*1.Date:2018-06-28
*Author:Zorb
*Modification:建立文件
*
*****************************************************************************
*/

#ifndef__ZF_TIME_H__
#define__ZF_TIME_H__

#ifdef__cplusplus
extern"C"{
#endif

#include"stdbool.h"
#include"stdint.h"

/*系统滴答周期(ms)*/
#defineZF_TICK_PERIOD1

/*获取系统滴答数*/
#defineZF_SYSTICK()ZF_getSystemTick()

/*获取系统时间(ms)*/
#defineZF_SYSTIME_MS()ZF_getSystemTimeMS()

/*系统延时(ms)*/
#defineZF_DELAY_MS(ms_)do
{
if(ms_%ZF_TICK_PERIOD)
{
ZF_delayTick((ms_/ZF_TICK_PERIOD)+1);
}
else
{
ZF_delayTick(ms_/ZF_TICK_PERIOD);
}
}while(0)

/*获取系统滴答数*/
uint32_tZF_getSystemTick(void);

/*获取系统时间(ms)*/
uint32_tZF_getSystemTimeMS(void);

/*系统延时*/
voidZF_delayTick(uint32_ttick);

/*系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边)*/
voidZF_timeTick(void);

#ifdef__cplusplus
}
#endif

#endif/*__ZF_TIME_H__*/

/********************************ENDOFFILE********************************/

六、最后

本篇实现的功能比较基础，但是整个框架开发的根基，后面所有扩展的功能都需要在此环境下进行开发。搭建良好的调试输出环境，可以帮我们快速定位bug的所在，从而提高开发效率。

审核编辑：汤梓红