適合單片機裸機的開源軟件框架:Zorb

很多時候，做單片機項目，會因為性能和內存資源的限制，沒辦法運行一些“大型”的通用框架，這個時候，一些輕量級的軟件框架有顯得尤為重要了。 ? 這里就給大家分享一款一款適合單片機裸機的開源軟件框架:Zorb

1、Zorb簡介? ?

Zorb Framework是一個基于面向對象的思想來搭建一個輕量級的嵌入式框架。

搭建Zorb Framework的目的是為在不能運行Linux的芯片上快速開發應用，不用反復造輪子。

Zorb Framework的初步設計功能有：

1、時間系統功能zf_time

2、環形緩沖區功能zf_buffer

3、列表功能zf_list

4、狀態機功能zf_fsm

5、事件功能zf_event

6、定時器功能zf_timer

7、任務功能zf_task

前6個功能，就可以實現純事件驅動的程序，基本可以滿足中小型嵌入式應用程序開發的需求。加上任務功能，是為了滿足部分程序對實時性要求較高的需求。

當然，也可以將前6個功能裁剪出來，然后運行在現有的嵌入式系統上面，這樣子也可以滿足實時性的需求。

2、環境搭建? ??

采用STM32F429開發板作為硬件運行環境，硬件資源用到串口1和systick，其中串口1提供調試打印功能，systick提供系統時間計數功能。

關于硬件環境的搭建不多說，可以參照開發板提供的例程來搭建，板級初始化完成了調試串口和systick的初始化。

/******************************************************************************
?*?描述??：硬件環境初始化
?*?參數??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?BSP_init(void)
{
????/*?嵌套向量中斷控制器組選擇?*/
????NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

????/*?初始化調試串口?*/
????Debug_USART_init();

????/*?Systick初始化?*/
????SystemTick_init();
}

/******************************************************************************
?*?描述??：硬件底層程序
?*?參數??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?BSP_process(void)
{

}

3、調試? ??

開發一個程序，最開始也最重要的是搭建調試的環境，我們采用串口1作為調試輸出（printf映射），然后調試信息分為三個等級，后續上位機可以根據不同等級進行高亮提示：

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_debug.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???調試輸出的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@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;?/*?信息等級：正常?*/
#define?LOG_W?1;?/*?信息等級：告警?*/
#define?LOG_E?2;?/*?信息等級：錯誤?*/

#define?_ZF_DEBUG?????????????/*?定義調試功能?*/
#define?ZF_DEBUG_ON?true??????/*?啟用調試功能?*/

#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?********************************/

4、斷 言? ??

在開發過程中，在關鍵地方進行一些斷言，可以方便定位bug。

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_assert.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???斷言的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@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??????????????/*?定義斷言功能?*/
#define?ZF_ASSERT_ON?true???????/*?啟用斷言功能?*/

#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?*/

/*?斷言產生時的處理?*/
void?ZF_assertHandle(uint8_t?*pFileName,?int?line);

#ifdef?__cplusplus
}
#endif

#endif?/*?__ZF_ASSERT_H__?*/

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

斷言的處理很簡單，就是告訴我們在哪個文件哪一行出錯就可以，實現如下

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_assert.c
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???斷言的實現
??*****************************************************************************
??*?@history
??*
??*?1.?Date:2018-06-28
??*????Author:Zorb
??*????Modification:建立文件
??*
??*****************************************************************************
??*/

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

/******************************************************************************
?*?描述??：斷言產生時的處理
?*?參數??：(in)-pFileName 文件名
?*?????????(in)-line?行數
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?ZF_assertHandle(uint8_t?*pFileName,?int?line)
{
????ZF_DEBUG(LOG_E,?"file:%s?line:%d:asserted
",?pFileName,?line);

????while?(1);
}

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

5、調度時間? ??

為了減少框架對資源的消耗，所以初步設定框架的最小時間周期為1ms，因此我們需要設置systick的定時周期為1ms，然后每次進入中斷為我們的框架計數即可。

/******************************************************************************
?*?描述??：SysTick中斷服務程序
?*?參數??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?SysTick_Handler(void)
{
????/*?為zorb?framework提供計時?*/
????ZF_timeTick();
}

現在時間系統提供的功能比較基礎，只有系統滴答計數和系統死等待延時，后面我們開發定時器功能和任務功能的時候會重新擴展時間系統。

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_time.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???系統時間的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@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"

/*?系統滴答周期(ms)?*/
#define?ZF_TICK_PERIOD?1

/*?獲取系統滴答數?*/
#define?ZF_SYSTICK()?ZF_getSystemTick()

/*?獲取系統時間(ms)?*/
#define?ZF_SYSTIME_MS()?ZF_getSystemTimeMS()

/*?系統延時(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)

/*?獲取系統滴答數?*/
uint32_t?ZF_getSystemTick(void);

/*?獲取系統時間(ms)?*/
uint32_t?ZF_getSystemTimeMS(void);

/*?系統延時?*/
void?ZF_delayTick(uint32_t?tick);

/*?系統滴答程序(需掛在硬件的時間中斷里邊)?*/
void?ZF_timeTick?(void);

#ifdef?__cplusplus
}
#endif

#endif?/*?__ZF_TIME_H__?*/

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

6、最? ?后? ??

本篇實現的功能比較基礎，但是整個框架開發的根基，后面所有擴展的功能都需要在此環境下進行開發。

搭建良好的調試輸出環境，可以幫我們快速定位bug的所在，從而提高開發效率。

審核編輯：黃飛

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