适合单片机裸机的开源软件框架:Zorb

很多时候，做单片机项目，会因为性能和内存资源的限制，没办法运行一些“大型”的通用框架，这个时候，一些轻量级的软件框架有显得尤为重要了。   这里就给大家分享一款一款适合单片机裸机的开源软件框架:Zorb

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。

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)

{

}

调试

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 ********************************/

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

", pFileName, line);

    while (1);

}

/******************************** END OF FILE ********************************/

调度时间

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 ********************************/

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。