【編程之美】論嵌入式架構(gòu)的重要性

時(shí)間：2021-01-21 17:20:30

關(guān)鍵字：嵌入式架構(gòu)

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[導(dǎo)讀]嵌入式架構(gòu)有多重要？要做到嵌入式應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)的造輪子，沒(méi)有好的應(yīng)用架構(gòu)怎么行? 如果沒(méi)有好的架構(gòu)，移植將會(huì)是一件很痛苦的事情。

嵌入式架構(gòu)有多重要？

要做到嵌入式應(yīng)用的代碼邏輯清晰，
且避免重復(fù)的造輪子，

沒(méi)有好的應(yīng)用架構(gòu)怎么行?

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，
移植將會(huì)是一件很痛苦的事情。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，
復(fù)用是最大的難題，
沒(méi)法更大限度的復(fù)用原有的代碼。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，
一旦驅(qū)動(dòng)改了，
所有的地方都要改，
費(fèi)時(shí)費(fèi)力且很容易出錯(cuò)。

如果沒(méi)有好的架構(gòu)，
應(yīng)用層中穿插著硬件驅(qū)動(dòng)層的代碼，
看著會(huì)是一片混亂，
邏輯不清，
代碼維護(hù)起來(lái)會(huì)很困難。

嵌入式架構(gòu)搭建好了，才能體現(xiàn)出編程之美 ……

01 嵌入式系統(tǒng)的基本架構(gòu)

嵌入式系統(tǒng)一般由軟件和硬件兩個(gè)部分組成，基中嵌入式處理器、存儲(chǔ)器和外部設(shè)備構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。嵌入式系統(tǒng)的軟件部分可以分為三個(gè)層次，分別是系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件，其中系統(tǒng)軟件和支撐軟件是基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件是最能體現(xiàn)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能部分。

硬件架構(gòu)

嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器：

（1）嵌入式微處理器：在功能上跟普通微處理器基本一致，但是它具有體積小、功耗低、成本低及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

（2）嵌入式微控制器：雙稱單片機(jī)，一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都集成到一塊芯片中，與嵌入式微處理器相比，最大特點(diǎn)是單片化。

（3）嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器：一種專門用于信號(hào)處理的處理器，DSP（Digital Signal Processor）是芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令。

（4）嵌入式片上系統(tǒng)：一種在一塊芯片上集成很多功能模塊的復(fù)雜系統(tǒng)，在大量生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單片部件組成的電路板系統(tǒng)。

軟件架構(gòu)

大多數(shù)人參與的是嵌入式軟件設(shè)計(jì) ，更多的是接觸的是上層軟件系統(tǒng)部分，可以分為兩大類型嵌入式軟件應(yīng)用工程師以及嵌入式驅(qū)動(dòng)工程師。

前者主要負(fù)責(zé) linux APP 設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)應(yīng)用層業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)，主要具備如下幾個(gè)專業(yè)技能：

1.熟悉網(wǎng)絡(luò)編程、TCP/IP協(xié)議、IIC、SPI協(xié)議
2.熟悉多線程管理、進(jìn)程間通信、文件IO操作
3.了解基本的shell編程
4.熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)操作
5.了解QT或者Android

后者負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，更加涉及底層。

1.熟悉uboot和Linux內(nèi)核，完成Linux內(nèi)核裁剪定制以及系統(tǒng)的固件更新
2.熟悉Linux驅(qū)動(dòng)模型
3.熟悉ARM架構(gòu)
4.熟悉基本的電路原理

02
嵌入式程序設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)在的小朋友都愛(ài)玩搭積木的游戲，一個(gè)模塊一個(gè)模塊的拼裝起來(lái)，快速組成各種不同的模型。現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也很少?gòu)牧汩_(kāi)始。大都復(fù)用現(xiàn)有成熟的模塊，專注于某個(gè)擅長(zhǎng)領(lǐng)域。

我的嵌入式應(yīng)用架構(gòu)思路來(lái)源與此，即功能模塊設(shè)計(jì)與分層。

把API分為驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層API，而不是所有程序都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API。(整個(gè)應(yīng)用中都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)調(diào)用隨處可見(jiàn)，無(wú)法移植和最大限度的復(fù)用)

先把一個(gè)應(yīng)用進(jìn)行功能模塊劃分，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層，然后設(shè)計(jì)出功能獨(dú)立的各個(gè)模塊（如算法模塊，文件庫(kù)模塊，通信庫(kù)模塊），在模塊之上開(kāi)放公共接口。

驅(qū)動(dòng)層提供出公共接口供上層調(diào)用。各個(gè)功能模塊可以獨(dú)立編譯（如算法模塊純ANSI C，可在任意平臺(tái)復(fù)用），或者調(diào)用驅(qū)動(dòng)層接口（文件庫(kù)模塊調(diào)用了驅(qū)動(dòng)讀寫Flash），總而言之，言而總之，封裝出各個(gè)功能獨(dú)立的可復(fù)用的功能模塊。

總體分：硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->應(yīng)用接口層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層

總體結(jié)構(gòu)示意框圖：

應(yīng)用層，為程序的總體的運(yùn)行框架，組織調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯?？梢杂媚撤N嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幾種任務(wù) 。如定時(shí)任務(wù)，卡處理任務(wù)，菜單任務(wù)，通信任務(wù)。

業(yè)務(wù)邏輯層，如CPU卡處理，交通部卡處理，銀聯(lián)卡處理，M1卡處理，通信記錄上傳，黑名單下載，票價(jià)參數(shù)下載等。

應(yīng)用接口層，提供公共的api接口供應(yīng)用接口供上層調(diào)用。這些接口也可由下層的功能模塊開(kāi)放出來(lái)，應(yīng)用接口層負(fù)責(zé)匯總。

功能模塊層，可以封裝不同的功能模塊。如算法庫(kù)，文件庫(kù)，通信庫(kù)，銀聯(lián)庫(kù)，向上提供應(yīng)用接口層的接口，向下調(diào)用驅(qū)動(dòng)接口。

硬件驅(qū)動(dòng)層，由各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊組成，向上提供統(tǒng)一的接口。

遵循一些約定：

1.每個(gè)模塊提供出的接口要統(tǒng)一，后續(xù)只能增，不能改原來(lái)的接口。

2.模塊與模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，不能相互調(diào)用，只能調(diào)用它下層的接口。

3.由模塊構(gòu)成層，層與層之間不能跨級(jí)調(diào)用。如在應(yīng)用層中不能看到直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的代碼。

4.模塊中又可以繼續(xù)分層，如接口層，驅(qū)動(dòng)層，硬件層。

如果驅(qū)動(dòng)變動(dòng)了，或者換不同平臺(tái)，只需更改驅(qū)動(dòng)層，應(yīng)用層不受影響。
如果功能模塊變動(dòng)了，只需升級(jí)功能功能模塊，其他的模塊不受影響，應(yīng)用層也不受影響。

按照這種邏輯設(shè)計(jì)好之后，主要的工作就是在業(yè)務(wù)邏輯層。應(yīng)用層則為程序的總體流程和框架，主要調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)不同的功能。

我們現(xiàn)在的代碼結(jié)構(gòu)，基本是按這個(gè)思路來(lái)的。

硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->應(yīng)用接口層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層。

看看以下兩種風(fēng)格的代碼，你更喜歡哪個(gè)。

另一種風(fēng)格：

同樣是保存參數(shù)，非要拆成 AlgCRC16 ，WritePraFlash( (unsigned char *)&NetPra , NETPRA_ADDR , sizeof(_NetPra) )兩步嗎？

還有AH_Para_Verify這個(gè)，在應(yīng)用層中真是多余啊，檢測(cè)失敗又從Flash讀取。關(guān)于參數(shù)，一開(kāi)機(jī)就應(yīng)該檢測(cè)合法性了。

既然都是要保存參數(shù)，就應(yīng)該做個(gè)封裝，如上圖所示，把系統(tǒng)用到的不同參數(shù)做個(gè)規(guī)劃。應(yīng)用層調(diào)用APP_Open_UseFile 或者APP_Read_UseFile,

而不是直接的去讀寫Flash。

來(lái)看看赫赫有名的谷歌的android架構(gòu)，雖然很復(fù)雜，但從框圖上看，也像是搭積木，各個(gè)功能模塊獨(dú)立，層次分明。最低層建立在linux Kernel基礎(chǔ)上，然后是各個(gè)組件庫(kù)libraries，再往上是應(yīng)用框架和應(yīng)用。

以NC_FileLib,文件庫(kù)模塊為例，如果要用在其他平臺(tái)，如EH0918手持機(jī)設(shè)備，只需要移植幾個(gè)硬件層接口即可。

休息一下，推薦一篇文章《怎樣混好嵌入式/MCU/ARM/DSP這一行？》

03
一個(gè)引以為戒的實(shí)例

一、錯(cuò)誤的示范

近公司新招了一個(gè)做嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的同事，該同事是從上海的某一個(gè)上市公司出來(lái)的，因?yàn)槲覀冞@邊人手不夠，因此把他安排了去負(fù)責(zé)一個(gè)新產(chǎn)品的研發(fā)，前期讓他負(fù)責(zé)加速度計(jì)、NB-IOT、舵機(jī)、外置Flash的功能測(cè)試，測(cè)試完成之后，準(zhǔn)備讓他做一個(gè)該產(chǎn)品的概要設(shè)計(jì)。然后他花了2個(gè)星期的時(shí)間，給我們寫出來(lái)一個(gè)概要設(shè)計(jì)，說(shuō)實(shí)話，我看到這個(gè)概要設(shè)計(jì)，我就覺(jué)得是剛畢業(yè)的大學(xué)生寫的。

版本一的架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)分為兩層：硬件驅(qū)動(dòng)層、應(yīng)用層。
2.1.1硬件驅(qū)動(dòng)層
硬件驅(qū)動(dòng)層包含板載硬件資源正常運(yùn)行所需的所有驅(qū)動(dòng)程序。
1)MCU初始化
2)I2C數(shù)據(jù)存取
3)SPI數(shù)據(jù)讀取
4)加速度計(jì)初始化
5)藍(lán)牙模塊啟動(dòng)
6)BC95模塊啟動(dòng)
7)485通訊模塊啟動(dòng)
2.2.2應(yīng)用層
1)Mcu運(yùn)行模式切換
2)震動(dòng)及傾斜
3)數(shù)據(jù)解析
4)開(kāi)/關(guān)鎖
5)數(shù)據(jù)發(fā)送
6)歷史數(shù)據(jù)保存

看到版本一的架構(gòu)設(shè)計(jì)之后，說(shuō)實(shí)話，我還是第一次見(jiàn)到這樣來(lái)寫架構(gòu)設(shè)計(jì)的，居然是以序號(hào)來(lái)寫的，這個(gè)讓別人讀起來(lái)，特別的別扭。

版本二的架構(gòu)設(shè)計(jì)

看到版本二的架構(gòu)設(shè)計(jì)之后，雖然頗感欣慰，但是想到達(dá)到我們所要求的，還要很大的一段距離，該架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1.對(duì)架構(gòu)的理解還不是很清晰，既然是做架構(gòu)設(shè)計(jì)，那就應(yīng)該從整體來(lái)看，而不是僅僅只是局限于一個(gè)模塊，或者功能里面。

2.還是每個(gè)層次的理解也還不是很清晰，比如講MCU的初始化，歸于硬件驅(qū)動(dòng)層里面。MCU的初始化，嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，是屬于流程的一部分了，而不是驅(qū)動(dòng)。比如電腦的開(kāi)啟啟動(dòng)，把這個(gè)歸于硬件的驅(qū)動(dòng)里面，肯定是屬于牛頭不對(duì)馬嘴的。

3.還有就是各個(gè)模塊的啟動(dòng)，也是不能屬于硬件驅(qū)動(dòng)層的，也都是業(yè)務(wù)流程的一部分了，都不應(yīng)該屬于驅(qū)動(dòng)層的一部分。

4.還有就是總線數(shù)據(jù)的讀寫，雖然驅(qū)動(dòng)的作用也就是讀寫，但是數(shù)據(jù)總線的讀寫不能寫成硬件驅(qū)動(dòng)。

5.應(yīng)用層的系統(tǒng)參數(shù)初始化，也還是屬于流程。

6.數(shù)據(jù)的解析和數(shù)據(jù)的發(fā)生，都是屬于通信功能里面的，不應(yīng)該單獨(dú)獨(dú)立出來(lái)，屬于單個(gè)的應(yīng)用。

二、更改版基本框架圖

（1）架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的

1.應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)造輪子。
2.如果沒(méi)有好的架構(gòu)，移植將會(huì)是一件很痛苦的事情，因此一個(gè)好的架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便軟件的移植。
3.最大限度地復(fù)用。
4.高內(nèi)聚低耦合。

（2）設(shè)計(jì)思路

如何把硬件的驅(qū)動(dòng)和一個(gè)功能封裝成一個(gè)個(gè)的模塊，然后可以像小朋友搭積木一個(gè)，一個(gè)個(gè)模塊可以快速的拼接起來(lái)，組成一個(gè)個(gè)不同的模型。

我們的嵌入式架構(gòu)思路也是來(lái)源于此，即功能模塊化設(shè)計(jì)、分層設(shè)計(jì)。

這個(gè)設(shè)計(jì)和WEB開(kāi)發(fā)的MVC模式類似，都是注重分層設(shè)計(jì)。

模塊化設(shè)計(jì)：將收集到的需求，進(jìn)行歸類，總結(jié)和分析，將這些需求概括為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的功能，每一個(gè)功能，做成一個(gè)單獨(dú)的功能模塊。

分層設(shè)計(jì)一句話不好直接表達(dá)，其主要體現(xiàn)在一下幾方面：
1.功能模塊對(duì)外調(diào)用的模塊封裝成一個(gè)個(gè)API，將底層驅(qū)動(dòng)做個(gè)API以供功能模塊調(diào)用。（各個(gè)功能模塊可以獨(dú)立編譯（如通信模塊純ANSI C，可在任意平臺(tái)復(fù)用），或者調(diào)用驅(qū)動(dòng)層接口（日志庫(kù)模塊調(diào)用了驅(qū)動(dòng)讀寫Flash），總而言之，言而總之，封裝出各個(gè)功能獨(dú)立的可復(fù)用的功能模塊。）
2.API分為驅(qū)動(dòng)層API和應(yīng)用層API，而不是所有程序都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API。(整個(gè)應(yīng)用中都調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)調(diào)用隨處可見(jiàn)，無(wú)法移植和最大限度的復(fù)用)
總體分硬件驅(qū)動(dòng)層-->功能模塊層-->業(yè)務(wù)邏輯層-->應(yīng)用層

總體結(jié)構(gòu)示意框圖：

說(shuō)明：

1.層與層之間不能跨層調(diào)用。
2.模塊與模塊各自獨(dú)立，無(wú)依賴關(guān)系。
3.模塊提供統(tǒng)一的接口供上層調(diào)用，模塊的內(nèi)外接口分明。
4.模塊的功能只能增，不能改。
5.各個(gè)功能模塊層也還可以進(jìn)行繼續(xù)分層，比如接口層、驅(qū)動(dòng)層、硬件層。

（3）模塊層次說(shuō)明

硬件驅(qū)動(dòng)層

硬件驅(qū)動(dòng)層包含板載硬件資源正常運(yùn)行所需的所有驅(qū)動(dòng)程序并提供API給功能模塊調(diào)用。

功能模塊層

功能模塊層包括實(shí)現(xiàn)具體功能的函數(shù)，通過(guò)調(diào)用驅(qū)動(dòng)層API實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，同時(shí)提供可調(diào)用的API給業(yè)務(wù)邏輯層。

業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層包括產(chǎn)品整體功能的各個(gè)業(yè)務(wù)流程，通過(guò)調(diào)用功能模塊層的API實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層

應(yīng)用層將各個(gè)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行整合調(diào)用，完成整個(gè)產(chǎn)品的功能。

（4）優(yōu)勢(shì)

如果驅(qū)動(dòng)變動(dòng)了，或者換不同平臺(tái)，只需更改驅(qū)動(dòng)層，應(yīng)用層不受影響。

如果功能模塊變動(dòng)了，只需升級(jí)相應(yīng)的功能模塊，其他的模塊不受影響，應(yīng)用層也不受影響。

按照這種邏輯設(shè)計(jì)好之后，主要的工作就是在業(yè)務(wù)邏輯層。應(yīng)用層則為程序的總體流程和框架，主要調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)不同的功能。

04
給嵌入式代碼也來(lái)個(gè)分層

一、遇到的問(wèn)題

代碼結(jié)構(gòu)也會(huì)有缺陷：

（1）開(kāi)發(fā)效率低：每次使用片內(nèi)的某一資源（例如定時(shí)器等），筆者都要去查詢CC2430中文手冊(cè)，比較eggache~

（2）代碼重復(fù)較多：每個(gè)實(shí)驗(yàn)源碼中，諸如 xtal_init ，led_init 等初始化函數(shù)每次都要編寫

（3）不易修改：代碼中的業(yè)務(wù)邏輯與SFR的操作混在一起，可讀性較差，修改起來(lái)也費(fèi)力

正是由于以上問(wèn)題，筆者決定暫停了該系列博文的續(xù)寫，抽出時(shí)間來(lái)思考一下解決辦法。

二、由網(wǎng)站分層引起的思考

筆者在學(xué)習(xí)嵌入式編程之前，曾有過(guò) ASP.NET 網(wǎng)站開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其分層理論也有所實(shí)踐，下面簡(jiǎn)單提一下：

一般的有一定復(fù)雜度的網(wǎng)站可分為以下三層：

（1）數(shù)據(jù)接入層（DAL）：負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，供業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用

（2）業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：調(diào)用數(shù)據(jù)接入層以獲取數(shù)據(jù)，并為具體的業(yè)務(wù)需求提供支持

（3）用戶界面層（UIL）：負(fù)責(zé)呈現(xiàn)最終的用戶界面

總之，分層以后，大大提高了代碼的復(fù)用性與擴(kuò)展性。

那么在嵌入式開(kāi)發(fā)中，能否也利用分層的思想，來(lái)提高開(kāi)發(fā)效率，增強(qiáng)其可維護(hù)性與可擴(kuò)展性呢？下面，是一些筆者思考后的淺見(jiàn)。

三、嵌入式項(xiàng)目也來(lái)分個(gè)層

當(dāng)然不能照搬ASP.NET 的具體分層思想，具體問(wèn)題得具體分析嘛~

首先，嵌入式開(kāi)發(fā)的核心就是芯片，它提供固定的片內(nèi)資源共開(kāi)發(fā)者使用。而且它具有一個(gè)很重要的特點(diǎn)就是，不隨項(xiàng)目的需求變動(dòng)而變動(dòng)。所以應(yīng)將其作為最底層，為上層提供基礎(chǔ)支持。我們將其命名為硬件抽象層（Hardware Abstract Layer）。

芯片有了當(dāng)然還不夠，通常我們會(huì)在片外擴(kuò)展一些功能模塊來(lái)滿足具體的項(xiàng)目需求，例如：傳感器、鍵盤、LCD屏等。這一層的特點(diǎn)是，隨項(xiàng)目的變動(dòng)而以模塊為單位動(dòng)態(tài)增減。這一層的運(yùn)作需要芯片內(nèi)部資源的支持，所以應(yīng)處于硬件抽象層之上，并為上層調(diào)用。我們將其命名為功能模塊層（Functional Module Layer）。

OK，現(xiàn)在原材料都準(zhǔn)備齊了：芯片+擴(kuò)展模塊，接下來(lái)就要開(kāi)始真正的加工了：我們需要靈活調(diào)用之前兩層所提供的接口，實(shí)現(xiàn)具體的項(xiàng)目需求。我們將其命名為應(yīng)用程序?qū)樱ˋpplication Layer）。

圖文：

（1）硬件抽象層（HAL）

實(shí)現(xiàn)對(duì)片內(nèi)資源 (如定時(shí)器、ADC、中斷、I/O等) 的通用配置，隱藏具體的SFR操作細(xì)節(jié)，為上層提供簡(jiǎn)單清晰的調(diào)用接口。

嵌入式開(kāi)發(fā)的核心就是芯片，它提供固定的片內(nèi)資源（常用的有I/O，ISR，TIMER等，稍微好點(diǎn)的還有ADC，SPI等硬件資源，不需要芯片外圍ADC采集芯片或模擬SPI）共開(kāi)發(fā)者使用。而且它具有一個(gè)很重要的特點(diǎn)就是，不隨項(xiàng)目的新增需求變動(dòng)而變動(dòng)。所以應(yīng)將其作為最底層，為上層提供基礎(chǔ)支持。

（2）硬件驅(qū)動(dòng)層（HDL）

嵌入式開(kāi)發(fā)基本都會(huì)使用片外資源，如AT24C02，W25Q128等常見(jiàn)的外圍EEPROM芯片，需要SPI通信（硬件SPI或I/O模擬的SPI）發(fā)送相應(yīng)指令驅(qū)動(dòng)該芯片，實(shí)現(xiàn)該芯片能正常工作。因此驅(qū)動(dòng)這部分的API函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序即為硬件驅(qū)動(dòng)層。即使換了MCU，也只需將調(diào)用過(guò)硬件抽象層的API函數(shù)替換即可。

（3）功能模塊層（FML）

通過(guò)調(diào)用 HAL，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中所涉及到的各片外功能模塊，隱藏具體的模塊操作細(xì)節(jié)，并為上層提供簡(jiǎn)單清晰的調(diào)用接口。

硬件抽象層和驅(qū)動(dòng)層主要就是為功能模塊層提供的，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目需要的功能，比如KEY、LED和EEPROM等功能，其中LEY、LED基本調(diào)用硬件抽象層的API函數(shù)（更復(fù)雜的可能通過(guò)片外芯片獲取/控制等，因此可能也需要使用硬件驅(qū)動(dòng)層），EEPROM調(diào)用硬件驅(qū)動(dòng)層的API函數(shù)，即使EEPROM芯片更換（AT24C02或W25Q128等），也不影響EEPROM之前編寫含的功能代碼程序（前提是AT24C02，W25Q128提供的API函數(shù)提供的是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）。

（4）應(yīng)用程序?qū)樱ˋPL）

通過(guò)調(diào)用 HAL 與 FML，實(shí)現(xiàn)最終的應(yīng)用功能。

負(fù)責(zé)的就是功能模塊的使用和之間的邏輯關(guān)系處理等等，比如用戶交互界面應(yīng)用程序可能需要KEY、LED、LCD等。

四、硬件抽象層和硬件驅(qū)動(dòng)層的主要區(qū)別

硬件抽象層使用的芯片內(nèi)本身的資源（芯片手冊(cè)都有介紹），而硬件驅(qū)動(dòng)層使用的是芯片本身不存在的資源，而且需要編寫相應(yīng)代碼才能實(shí)現(xiàn)的資源。

比如正點(diǎn)原子STM32中CAN使用的TJA1050芯片，CAN屬于STM32的片內(nèi)資源，TJA1050屬于片外資源，但由于TJA1050不需要額外的代碼就能通過(guò)STM32中CAN本身提供API函數(shù)正常工作；因此可以認(rèn)為TJA1050不屬于硬件驅(qū)動(dòng)層，而若使用TJA1041，則需要編寫額外代碼才能使正常工作才能使STM32中CAN本身提供API函數(shù)正常工作，因此可以將TJA1041歸為硬件驅(qū)動(dòng)層。

若不要分這么細(xì)，可以將硬件抽象層和硬件驅(qū)動(dòng)層統(tǒng)一歸為硬件抽象層。

五、功能模塊層和硬件抽象層、硬件驅(qū)動(dòng)層的主要區(qū)別

功能模塊層是按照項(xiàng)目需求提取出來(lái)的功能，需要硬件抽象層和硬件驅(qū)動(dòng)層的硬件支持才能實(shí)現(xiàn)，功能模塊層根據(jù)項(xiàng)目的功能需求改變而改變，而硬件抽象層和硬件驅(qū)動(dòng)層則是項(xiàng)目需求書中的功耗等硬件相關(guān)的需求變動(dòng)而改變，當(dāng)然，若子功能的增加而硬件不支持，則也需更換硬件驅(qū)動(dòng)。

比如項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，硬件支持有AT24C02、W25Q128和芯片本身的FLASH，都可以支持?jǐn)?shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，即使后期因?yàn)楣幕蚬?jié)約成本等問(wèn)題，硬件的更換也不影響數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能的實(shí)現(xiàn)（前提規(guī)劃好標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的API函數(shù)定義）且避免了重寫該功能代碼所帶來(lái)的各種問(wèn)題，保證了該功能的穩(wěn)定性。

分層結(jié)構(gòu)示意圖

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