三段式程序架构设计（更新实现方法和STM32F4例子）

wujique · 2018-09-06T15:48:27+00:00

本帖最后由 huangxuejia-29212 于 2018-9-14 16:48 编辑 5 s$ M m( y3 U, _9 X , b! d' e; {/ ^% Q. {; @, u! O 已经更新了实现方法和例子。: O% s* p% B6 \1 ^- S0 ^ 请查收附件，具体说明也在附件。 ) D9 e0 J* {2 t# d, ]1 C3 H; J$ I帖子就不修改了。 9 m p8 C: o4 [% Q ä¸æ®µå¼ç¨åºæ¶æè®¾è®¡.rar (3.61 MB, 下载次数: 170) 2018-9-14 16:48 上传点击文件名下载附件 , ?* S( J! A2 _+ u+ R : S* X L/ J9 g4 O$ I1 e " t- Y8 K Z) b/ f2 n程序架构设计够用的硬件 % \; I5 k J2 X" ?. d2 H能用的代码6 h7 |& I8 S. \3 I. v 实用的教程' Q# ]0 k; Q0 @3 G2 Q 屋脊雀工作室编撰 -201800906# [/ P' Z, o) r0 \4 d& Q' F 官网：www.wujique.com 9 U5 c$ g% c. V7 a7 Cgithub:http://github.com/wujique/stm32f407 y1 |3 s6 n" P z资料下载：https://pan.baidu.com/s/1bHUVe6X6tymktUHk_z91cA$ K3 F' D; {3 G. a+ ?. g2 Y 3 u1 g' u5 U5 X0 u7 k8 L 如果你认真看了前面的文档，会发现一个我们的教程跟其他教程的不同点：其他教程都是在教你如何用这个设备，我们说的是，如何给这个设备写驱动。其中，我们一直在强调的一点是，要提供良好的接口给应用使用。 ! v7 r2 q7 s H6 \为什么呢？因为，一个复杂项目，底层通常是跟应用分开的。5 i- G E3 A) \# V- c0 E3 s r/ z 为了应付复杂的程序，通常需要一个大概的程序架构设计。下面，我们一起学习一种常见的程序架构设计。 8 {( u2 j# R$ h" Z; m) c j为什么" `: V: }6 H) n z* o0 r+ x 为什么需要架构设计呢？; K5 _( p$ v4 f9 A a 固件更新. ~) @; A1 `. T3 x1 f1 ^ 到目前为止，下载程序，我们有两种方法：通过串口下载，在下载过程中，需要控制boot管脚。通过JTAG(SW)调试口下载。( G. T( e; i5 |1 O 在真实产品开发中，调试口只存在于PCB上，预留测试点。没见过有产品外露调试口的。 3 [. m. `8 C' U& y4 U有外露串口的，也有用牙签顶住一个小洞就能更新固件的，少，很少。, d* w4 x) ?& S* }$ W, P 产品需要支持其他方式更新固件，例如U盘、USB、无线OTA更新方式。 : v2 F( N: z n怎么做？当前芯片基本上都支持IAP功能。 Y% i+ j4 ]# L. @" ? 简单的说，就是，在运行程序时，可以通过程序擦写FLASH，写新的程序到FLASH上。 0 t! V5 P, a' @7 w# i那么我们可以通过IAP在应用更新固件。 5 P2 j3 d( c; ?( ^应用和驱动分离) F5 n# d0 X+ S5 F1 K7 n 功能复杂，程序就大，人就多。 ) I: I& U3 R) d% R( j遇到问题就扯皮。' q$ ^" j7 E& ~& h 有的公司，会将底层打包为库，丢给应用使用，应用将自己的程序跟底层库一起打包编译。 9 z3 P! J/ q) z4 Q8 E5 n这样的方式，并不能解决问题。 1 {3 F8 V! K+ Y. G除了扯皮，也有实际问题。多应用# N' o* ~- @) N7 q 有很多行业，一个设备，会卖给不同的客户，不同的客户就有不同的需求，就需要不同的程序。 3 E8 G; k) h2 P ~, d- I如果底层已一个BUG，需要修改，那么就需要发布N个程序。升级压力. t3 m! e, x1 k0 d 如果程序比较大，例如驱动有200K，应用有200K，一起400K，那么，OTA就要传输400K。 ! f+ @1 P' [- w. {& l. `2 G如果两者分开，只有一个修改的时候，只需要OTA 200K。促进发展 6 F" d4 s- g6 t, y( s" j/ q4 {& Y如果将底层和APP分离，务必就有一套标准的接口。/ x) E3 B8 n8 f) K2 W 如何做？ . H8 h8 U4 P" ?, V; z i牵涉以下问题：空间分配2 E4 H8 F$ d) L1 v' T/ F 驱动跟应用分离，意思是，驱动一个工程，单独编译。应用是另外一个工程，单独编译。 + g# c7 c) W; x# c那么FLASH和RAM空间就需要分开，通过分散加载文件实现。 9 E2 k P1 G9 a3 K' bRAM，分开的是全局变量空间。临时变量用的是栈，不需要分开。时间片 g" d" F/ y7 x. b1 r9 E5 `如果驱动没有时间片需求，那么驱动，就类似一堆库函数。应用只要调用就行了。9 [% \* H" P" p4 P 如果驱动有要轮询的任务呢？ : [6 |5 h+ F) P5 j/ t4 }% `& J; @可以放在一个低优先级的定时器中轮询。-----不建议去不放在一个函数中，让应用带着跑--------如果应用是小循环模式，带着跑很不方便。上RTOS，驱动掌控RTOS，应用做为一个RTOS的一个任务----------强烈建议用这个方法。 9 N; Z$ a" H; ~3 d& q$ v5 @& Q接口- G v3 }* U: } 应用如何调用底层接口呢？* h5 K) r, V1 ~7 }) | CPU执行一个函数，就是将PC指针指向函数。 3 n6 i* _/ b. W1 `6 z写程序时，我们经常会用函数指针。 2 o' |8 G$ w( O; Y3 J3 i3 L6 U* WAPP和驱动的沟通，就是通过函数指针来实现。分离的缺陷 4 M! D9 Y3 e j驱动和应用都会链接标准库，代码会大一点。 + I# `- Y$ @6 P' i* O+ m' y: y( V& z常见架构 * O$ _0 s2 w! }$ b! |我们常见的架构方式是：3段式框架。* f: m9 y4 J0 d4 d 如下图： " r. k5 J$ M3 ]( a# I file:///H:/wujique/%E8%B0%83%E8%AF%95%E4%B8%8E%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%AE%B0%E5%BD%95/4.0%20%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%9E%B6%E6%9E%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1/pic/%E6%A1%86%E6%9E%B6.png戏称三权分立BOOT ! L( {( G4 i' `8 @$ K最先启动的代码，负责固件更新，并包含最基础的固件下载功能。: C1 }% G; J) |9 e' f9 ?. h& I+ a 启动后，跳到CORE运行位置，丢失控制权。CORE 1 X) y$ C9 T+ f通常包含驱动，测试程序。可能会支持更多的固件下载方式。4 Z- ?/ b) Y: Z* d9 | 部分软件模块也放在CORE。例如文件系统等软件模块。 / [5 [% g6 i& D9 ?' E/ X所有给应用使用的接口，放在固定位置，以便APP调用。 + C: l# F2 ~6 C1 k如果没有使用RTOS，右边就不是获取，而是跳到APP任务，一单跳过去，CPU控制器就归APP了。应用程序 8 E0 |7 j7 c' z. u0 R7 [0 Y实现应用逻辑，通过调用底层接口控制硬件设备。 6 s2 L" e0 C; D. e$ W. [# K! h- W! b- [+ m% H8 p 关键流程 ( i$ p8 ]2 H7 W0 z4 |BOOT启动，校验固件，跳转还是更新。 1 t3 I7 J F2 {: b9 C, Z) F( rCORE运行，环境初始化，驱动APP任务。 4 [( n2 ~2 u& q* v( a! qAPP，其实就是一个函数。$ H8 i: h: H: }5 \& e" v 实现* I% x+ D8 ?( a2 q+ a& |+ V 只讨论基于RTOS的情况。; N1 ?7 e2 Z7 V 硬件基于STM32F407。 ; m9 k$ T) y# s t" }只讨论关键技术。3 X) O, @* X1 V6 P* D5 D 分散加载文件划分5 c) J9 y" n$ o: U) r7 U9 Z0 r* [ $ B1 F4 [! _: G% ^# [% X* G( ` BOOT跳到CORE 5 B! f( p! ~ Q. p9 p# j & I" P9 t: \6 B/ l3 TCORE启动APP任务 9 m3 P5 G" o$ G/ l" H1 k2 i 2 E* X6 r9 f) y8 `; J9 M3 _驱动接口的定义- g1 R! w0 B% s; ] 9 g3 L2 F) ?, o9 y5 V IAP' e" m x/ w6 S' @3 `+ _. O: T + J, I7 P* j, e" V4 ]( ]2 @" Xend . n2 A' F/ b, S/ q( ^6 i6 w7 r- \0 w4 E- e6 w8 H: n7 E! H

三段式程序架构设计（更新实现方法和STM32F4例子）

[复制链接]

wujique 发布时间：2018-9-6 23:48

技术帖
文章封面:	-
文章简介:	-

本帖最后由 huangxuejia-29212 于 2018-9-14 16:48 编辑

已经更新了实现方法和例子。
请查收附件，具体说明也在附件。
帖子就不修改了。

ä¸æ®µå¼ç¨åºæ¶æè®¾è®¡.rar (3.61 MB, 下载次数: 170)

2018-9-14 16:48 上传

点击文件名下载附件

程序架构设计

够用的硬件
% \; I5 k J2 X" ?. d2 H能用的代码6 h7 |& I8 S. \3 I. v
实用的教程' Q# ]0 k; Q0 @3 G2 Q
屋脊雀工作室编撰 -201800906# [/ P' Z, o) r0 \4 d& Q' F
官网：www.wujique.com
9 U5 c$ g% c. V7 a7 Cgithub:http://github.com/wujique/stm32f407
y1 |3 s6 n" P z资料下载：https://pan.baidu.com/s/1bHUVe6X6tymktUHk_z91cA$ K3 F' D; {3 G. a+ ?. g2 Y

如果你认真看了前面的文档，会发现一个我们的教程跟其他教程的不同点：其他教程都是在教你如何用这个设备，我们说的是，如何给这个设备写驱动。其中，我们一直在强调的一点是，要提供良好的接口给应用使用。
为什么呢？因为，一个复杂项目，底层通常是跟应用分开的。
为了应付复杂的程序，通常需要一个大概的程序架构设计。下面，我们一起学习一种常见的程序架构设计。

8 {( u2 j# R$ h" Z; m) c j为什么

为什么需要架构设计呢？

固件更新

到目前为止，下载程序，我们有两种方法：

通过串口下载，在下载过程中，需要控制boot管脚。
通过JTAG(SW)调试口下载。( G. T( e; i5 |1 O

在真实产品开发中，调试口只存在于PCB上，预留测试点。没见过有产品外露调试口的。
有外露串口的，也有用牙签顶住一个小洞就能更新固件的，少，很少。
产品需要支持其他方式更新固件，例如U盘、USB、无线OTA更新方式。

怎么做？

当前芯片基本上都支持IAP功能。
简单的说，就是，在运行程序时，可以通过程序擦写FLASH，写新的程序到FLASH上。
那么我们可以通过IAP在应用更新固件。

应用和驱动分离

功能复杂，程序就大，人就多。
遇到问题就扯皮。
有的公司，会将底层打包为库，丢给应用使用，应用将自己的程序跟底层库一起打包编译。
这样的方式，并不能解决问题。
除了扯皮，也有实际问题。

多应用# N' o* ~- @) N7 q
有很多行业，一个设备，会卖给不同的客户，不同的客户就有不同的需求，就需要不同的程序。
3 E8 G; k) h2 P ~, d- I如果底层已一个BUG，需要修改，那么就需要发布N个程序。
升级压力. t3 m! e, x1 k0 d
如果程序比较大，例如驱动有200K，应用有200K，一起400K，那么，OTA就要传输400K。
! f+ @1 P' [- w. {& l. `2 G如果两者分开，只有一个修改的时候，只需要OTA 200K。
促进发展
6 F" d4 s- g6 t, y( s" j/ q4 {& Y如果将底层和APP分离，务必就有一套标准的接口。/ x) E3 B8 n8 f) K2 W

如何做？
牵涉以下问题：

空间分配2 E4 H8 F$ d) L1 v' T/ F
驱动跟应用分离，意思是，驱动一个工程，单独编译。应用是另外一个工程，单独编译。
+ g# c7 c) W; x# c那么FLASH和RAM空间就需要分开，通过分散加载文件实现。
9 E2 k P1 G9 a3 K' bRAM，分开的是全局变量空间。临时变量用的是栈，不需要分开。
时间片
g" d" F/ y7 x. b1 r9 E5 `如果驱动没有时间片需求，那么驱动，就类似一堆库函数。应用只要调用就行了。9 [% \* H" P" p4 P
如果驱动有要轮询的任务呢？
: [6 |5 h+ F) P5 j/ t4 }% `& J; @

可以放在一个低优先级的定时器中轮询。-----不建议
去不放在一个函数中，让应用带着跑--------如果应用是小循环模式，带着跑很不方便。
上RTOS，驱动掌控RTOS，应用做为一个RTOS的一个任务----------强烈建议用这个方法。
9 N; Z$ a" H; ~3 d& q$ v5 @& Q

接口- G v3 }* U: }
应用如何调用底层接口呢？* h5 K) r, V1 ~7 }) |
CPU执行一个函数，就是将PC指针指向函数。
3 n6 i* _/ b. W1 `6 z写程序时，我们经常会用函数指针。
2 o' |8 G$ w( O; Y3 J3 i3 L6 U* WAPP和驱动的沟通，就是通过函数指针来实现。
分离的缺陷
4 M! D9 Y3 e j驱动和应用都会链接标准库，代码会大一点。
+ I# `- Y$ @6 P' i* O+ m' y: y( V& z

常见架构

我们常见的架构方式是：3段式框架。
如下图：

file:///H:/wujique/%E8%B0%83%E8%AF%95%E4%B8%8E%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%AE%B0%E5%BD%95/4.0%20%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%9E%B6%E6%9E%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1/pic/%E6%A1%86%E6%9E%B6.png

戏称三权分立

BOOT
! L( {( G4 i' `8 @$ K最先启动的代码，负责固件更新，并包含最基础的固件下载功能。: C1 }% G; J) |9 e' f9 ?. h& I+ a
启动后，跳到CORE运行位置，丢失控制权。
CORE
1 X) y$ C9 T+ f通常包含驱动，测试程序。可能会支持更多的固件下载方式。4 Z- ?/ b) Y: Z* d9 |
部分软件模块也放在CORE。例如文件系统等软件模块。
/ [5 [% g6 i& D9 ?' E/ X所有给应用使用的接口，放在固定位置，以便APP调用。
+ C: l# F2 ~6 C1 k如果没有使用RTOS，右边就不是获取，而是跳到APP任务，一单跳过去，CPU控制器就归APP了。
应用程序
8 E0 |7 j7 c' z. u0 R7 [0 Y实现应用逻辑，通过调用底层接口控制硬件设备。
6 s2 L" e0 C; D. e$ W. [# K