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