【嵌入式项目应用】__用于搭建调试输出、建立时间系统的嵌入式框架“Zorb Framework”

目录

一、什么是Zorb？

二、嵌入式环境搭建

三、调试输出

四、实现断言

五、建立时间系统

六、结束语

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一、什么是Zorb？

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
******************************************************************************/
void BSP_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
******************************************************************************/
void BSP_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：

 

/******************************************************************************** @file    zf_debug.h* @author  Zorb* @version V1.0.0* @date    2018-06-28* @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"#define LOG_D 0; /* 信息等级：正常 */
#define LOG_W 1; /* 信息等级：告警 */
#define LOG_E 2; /* 信息等级：错误 */#define _ZF_DEBUG             /* 定义调试功能 */
#define ZF_DEBUG_ON true      /* 启用调试功能 */#ifdef _ZF_DEBUG#if ZF_DEBUG_ON#define ZF_DEBUG(rank, x...) do     \{                                   \char code[10] = "[rank=0]";     \code[6] = '0' + (char)rank;     \if (code[6] != '0')             \{                               \printf("%s", code);         \}                               \printf(x);                      \} while(0)#else#define ZF_DEBUG(rank, x...)#endif /* ZF_DEBUG_ON */
#endif /* _ZF_DEBUG */#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __ZF_DEBUG_H__ *//******************************** END OF FILE ********************************/

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。

/******************************************************************************** @file    zf_assert.h* @author  Zorb* @version V1.0.0* @date    2018-06-28* @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 */
#define ZF_ASSERT_ON true       /* 启用断言功能 */#ifdef _ZF_ASSERT#if ZF_ASSERT_ON#define ZF_ASSERT(expression_) ((expression_) ?\(void)0 : ZF_assertHandle((uint8_t *)__FILE__, (int)__LINE__));#else#define ZF_ASSERT(expression_)#endif /* ZF_ASSERT_ON */
#endif /* _ZF_ASSERT *//* 断言产生时的处理 */
void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __ZF_ASSERT_H__ *//******************************** END OF FILE ********************************/

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

/******************************************************************************** @file    zf_assert.c* @author  Zorb* @version V1.0.0* @date    2018-06-28* @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
******************************************************************************/
void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line)
{ZF_DEBUG(LOG_E, "file:%s line:%d:asserted\r\n", pFileName, line);while (1);
}/******************************** END OF FILE ********************************/

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
******************************************************************************/
void SysTick_Handler(void)
{/* 为zorb framework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。

/******************************************************************************** @file    zf_time.h* @author  Zorb* @version V1.0.0* @date    2018-06-28* @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) */
#define ZF_TICK_PERIOD 1/* 获取系统滴答数 */
#define ZF_SYSTICK() ZF_getSystemTick()/* 获取系统时间(ms) */
#define ZF_SYSTIME_MS() ZF_getSystemTimeMS()/* 系统延时(ms) */
#define ZF_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_t ZF_getSystemTick(void);/* 获取系统时间(ms) */
uint32_t ZF_getSystemTimeMS(void);/* 系统延时 */
void ZF_delayTick(uint32_t tick);/* 系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边) */
void ZF_timeTick (void);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __ZF_TIME_H__ *//******************************** END OF FILE ********************************/

 

六、结束语

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。

Zorb Framework github：https://github.com/54zorb/Zorb-Framework

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