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嵌入式框架Zorb Framework搭建一:嵌入式环境搭建、调试输出和建立时间系统

二、环形缓冲区设计

  我们先来看看要实现的缓冲区长什么样子,提供什么功能,这样方便我们设计。

  初步要提供的功能如下:

  1、要有可以缓存数据的空间

  2、可以知道总空间的大小

  3、可以知道已用空间的数量

  4、可以压入数据

  5、可以弹出数据

88bf必发娱乐,  6、我也可以在不弹出数据的情况下,读到特定长度的数据

  因此,初步设计的数据结构如下:

 1 /* 环形缓冲区数据结构 */
 2 typedef struct _RingBuffer
 3 {
 4     bool IsExternBuffer;  /* 是否外部缓冲区,是则销毁时不释放 */
 5     uint8_t *pBuf;        /* 缓冲区指针 */
 6     uint32_t Head;        /* 缓冲区头地址 */
 7     uint32_t Trail;       /* 缓冲区尾地址 */
 8     uint32_t Size;        /* 缓冲区大小 */
 9     uint32_t Count;       /* 数据字节数 */
10     
11     /* 缓冲器是否已满 */
12     bool (*IsFull)(struct _RingBuffer * const pRb);
13     
14     /* 缓冲器是否空 */
15     bool (*IsEmpty)(struct _RingBuffer * const pRb);
16     
17     /* 压入一个字节 */
18     bool (*SaveByte)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t byte);
19     
20     /* 取出一个字节 */
21     bool (*GetByte)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t *pByte);
22     
23     /* 读取缓冲器已使用字节个数 */
24     uint32_t (*GetCount)(struct _RingBuffer * const pRb);
25     
26     /* 读取n个字节(n超过最大数据数时全部读出) */
27     bool (*ReadBytes)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t *pArray,
28         uint32_t n);
29     
30     /* 丢弃n个字节(n超过最大数据数时全部丢弃) */
31     bool (*DropBytes)(struct _RingBuffer * const pRb, uint32_t n);
32     
33     /* 清空缓冲器 */
34     bool (*Clear)(struct _RingBuffer * const pRb);
35     
36     /* 释放缓冲器(不释放外部创建的缓冲区) */
37     bool (*Dispose)(struct _RingBuffer * const pRb);
38 } RingBuffer;

  其实按实际需要,可能远不止上面提到的6种情况,例如我可以丢弃特定数量的字节数据,也可以直接清空掉缓冲区数据,甚至可以设想提供动态缓冲区的功能,也就是说可以释放缓冲器自己。

  缓冲区已经设计好了,具体实现请看附件代码或在文末的github地址拉框架源码。

 

六、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。

  本文工程代码:1-Zorb_Framework嵌入式环境搭建.rar

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

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三、环形缓冲区结果测试

  简单的测试代码如下:

 1 /**
 2   *****************************************************************************
 3   * @file    app_buffer.c
 4   * @author  Zorb
 5   * @version V1.0.0
 6   * @date    2018-06-28
 7   * @brief   环形缓冲区测试的实现
 8   *****************************************************************************
 9   * @history
10   *
11   * 1. Date:2018-06-28
12   *    Author:Zorb
13   *    Modification:建立文件
14   *
15   *****************************************************************************
16   */
17 
18 #include "app_buffer.h"
19 #include "zf_includes.h"
20 
21 /* 环形缓冲区指针 */
22 RingBuffer *rb;
23 
24 /******************************************************************************
25  * 描述  :任务初始化
26  * 参数  :无
27  * 返回  :无
28 ******************************************************************************/
29 void App_Buffer_init(void)
30 {
31     /* 创建500字节的缓冲区 */
32     RB_create(&rb, 500);
33 }
34 
35 /******************************************************************************
36  * 描述  :任务程序
37  * 参数  :无
38  * 返回  :无
39 ******************************************************************************/
40 void App_Buffer_process(void)
41 {
42     uint32_t i;
43     uint8_t buf[11];
44     uint8_t byte;
45     
46     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count before adding data is %d\r\n", rb->Count);
47     
48     /* 填充10个字节数据(0-9) */
49     for (i = 0; i < 10; i++)
50     {
51         rb->SaveByte(rb, i);
52     }
53     
54     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count after adding data is %d\r\n", rb->Count);
55     
56     /* 读出数据看是否正确 */
57     rb->ReadBytes(rb, buf, 10);
58     
59     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb data is ");
60     
61     for (i = 0; i < 10; i++)
62     {
63         ZF_DEBUG(LOG_D, "%d ", buf[i]);
64     }
65     
66     ZF_DEBUG(LOG_D, "\r\n\r\n");
67     
68     /* 弹出数据 */
69     for (i = 0; i < 10; i++)
70     {
71         rb->GetByte(rb, &byte);
72         
73         ZF_DEBUG(LOG_D, "byte %d is %d\r\n", i, byte);
74         ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count is %d\r\n", rb->Count);
75     }
76     
77     while(1);
78 }
79 
80 /******************************** END OF FILE ********************************/

  结果:

rb count before adding data is 0
rb count after adding data is 10
rb data is 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

byte 0 is 0
rb count is 9
byte 1 is 1
rb count is 8
byte 2 is 2
rb count is 7
byte 3 is 3
rb count is 6
byte 4 is 4
rb count is 5
byte 5 is 5
rb count is 4
byte 6 is 6
rb count is 3
byte 7 is 7
rb count is 2
byte 8 is 8
rb count is 1
byte 9 is 9
rb count is 0

 

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,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:

 1 /** 2   ***************************************************************************** 3   * @file    zf_debug.h 4   * @author  Zorb 5   * @version V1.0.0 6   * @date    2018-06-28 7   * @brief   调试输出的头文件 8   ***************************************************************************** 9   * @history10   *11   * 1. Date:2018-06-2812   *    Author:Zorb13   *    Modification:建立文件14   *15   *****************************************************************************16   */17 18 #ifndef __ZF_DEBUG_H__19 #define __ZF_DEBUG_H__20 21 #ifdef __cplusplus22 extern "C" {23 #endif24 25 #include "stdio.h"26 #include "stdbool.h"27 28 #define LOG_D 0; /* 信息等级:正常 */29 #define LOG_W 1; /* 信息等级:告警 */30 #define LOG_E 2; /* 信息等级:错误 */31 32 #define _ZF_DEBUG             /* 定义调试功能 */33 #define ZF_DEBUG_ON true      /* 启用调试功能 */34 35 #ifdef _ZF_DEBUG36     #if ZF_DEBUG_ON37         #define ZF_DEBUG(rank, x...) do     \38         {                                   \39             char code[10] = "[rank=0]";     \40             code[6] = '0' + (char)rank;     \41             if (code[6] != '0')             \42             {                               \43                 printf("%s", code);         \44             }                               \45             printf;                      \46         } while(0)47     #else48         #define ZF_DEBUG(rank, x...)49     #endif /* ZF_DEBUG_ON */50 #endif /* _ZF_DEBUG */51 52 #ifdef __cplusplus53 }54 #endif55 56 #endif /* __ZF_DEBUG_H__ */57 58 /******************************** END OF FILE ********************************/

一、前言

  在这一篇中,我们将为Zorb
Framework提供环形缓冲区的功能。环形缓冲区主要应用在字节数据流传输上,如串口、网口的收发都可以通过环形缓冲区进行缓存。例如我要通过串口发送命令“LED
ON”来控制开发板的led灯亮起来,但开发板串口接收不是一次把“LED
ON”同时接收,而是一个字节一个字节地接收,因此需要使用缓冲区来缓存数据,然后解析器来解析缓冲区的数据。

 

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。

 1 /** 2   ***************************************************************************** 3   * @file    zf_assert.h 4   * @author  Zorb 5   * @version V1.0.0 6   * @date    2018-06-28 7   * @brief   断言的头文件 8   ***************************************************************************** 9   * @history10   *11   * 1. Date:2018-06-2812   *    Author:Zorb13   *    Modification:建立文件14   *15   *****************************************************************************16   */17 18 #ifndef __ZF_ASSERT_H__19 #define __ZF_ASSERT_H__20 21 #ifdef __cplusplus22 extern "C" {23 #endif24 25 #include "stdint.h"26 27 #define _ZF_ASSERT              /* 定义断言功能 */28 #define ZF_ASSERT_ON true       /* 启用断言功能 */29 30 #ifdef _ZF_ASSERT31     #if ZF_ASSERT_ON32          #define ZF_ASSERT(expression_) ((expression_) ?\33             (void)0 : ZF_assertHandle((uint8_t *)__FILE__, (int)__LINE__));34     #else35          #define ZF_ASSERT(expression_)36     #endif /* ZF_ASSERT_ON */37 #endif /* _ZF_ASSERT */38 39 /* 断言产生时的处理 */40 void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line);41 42 #ifdef __cplusplus43 }44 #endif45 46 #endif /* __ZF_ASSERT_H__ */47 48 /******************************** 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

 1 /** 2   ***************************************************************************** 3   * @file    zf_assert.c 4   * @author  Zorb 5   * @version V1.0.0 6   * @date    2018-06-28 7   * @brief   断言的实现 8   ***************************************************************************** 9   * @history10   *11   * 1. Date:2018-06-2812   *    Author:Zorb13   *    Modification:建立文件14   *15   *****************************************************************************16   */17 18 #include "zf_assert.h"19 #include "zf_debug.h"20 21 /******************************************************************************22  * 描述  :断言产生时的处理23  * 参数  :-pFileName 文件名24  *         -line 行数25  * 返回  :无26 ******************************************************************************/27 void ZF_assertHandle(uint8_t *pFileName, int line)28 {29     ZF_DEBUG(LOG_E, "file:%s line:%d:asserted\r\n", pFileName, line);30     31     while (1);32 }33 34 /******************************** END OF FILE ********************************/

四、最后

  本篇为Zorb
Framework提供了环形缓冲区功能,只要涉及到字节流通信,基本都需要缓冲区来实现,可以说应用频率比较高。现在造了这个轮子,后面就可以直接造跑车了。

 

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

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一、前言

  之前,我一直以为C语言只是面向过程的语言,直到我发现它也可以用来创造对象。现在,我就要用面向对象的思想来搭建一个轻量级的嵌入式框架Zorb
Framework。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。

我是卓波,我是一名嵌入式工程师,我万万没想到我会在这里跟大家吹牛皮。

我是卓波,我是一名嵌入式工程师,我万万没想到我会在这里跟大家吹牛皮。

嵌入式框架Zorb Framework搭建过程

嵌入式框架Zorb
Framework搭建一:嵌入式环境搭建、调试输出和建立时间系统

嵌入式框架Zorb
Framework搭建二:环形缓冲区的实现

嵌入式框架Zorb
Framework搭建三:列表的实现

嵌入式框架Zorb
Framework搭建四:状态机的实现

嵌入式框架Zorb
Framework搭建五:事件的实现

嵌入式框架Zorb
Framework搭建六:定时器的实现

嵌入式框架Zorb
Framework搭建七:任务的实现

 

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。

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  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。

 1 /****************************************************************************** 2  * 描述  :硬件环境初始化 3  * 参数  :无 4  * 返回  :无 5 ******************************************************************************/ 6 void BSP_init(void) 7 { 8     /* 嵌套向量中断控制器组选择 */ 9     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);10     11     /* 初始化调试串口 */12     Debug_USART_init();13     14     /* Systick初始化 */15     SystemTick_init();16 }17 18 /******************************************************************************19  * 描述  :硬件底层程序20  * 参数  :无21  * 返回  :无22 ******************************************************************************/23 void BSP_process(void)24 {25 26 }

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。

 1 /****************************************************************************** 2  * 描述  :SysTick中断服务程序 3  * 参数  :无 4  * 返回  :无 5 ******************************************************************************/ 6 void SysTick_Handler(void) 7 { 8     /* 为zorb framework提供计时 */ 9     ZF_timeTick();10 }

  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。

 1 /** 2   ***************************************************************************** 3   * @file    zf_time.h 4   * @author  Zorb 5   * @version V1.0.0 6   * @date    2018-06-28 7   * @brief   系统时间的头文件 8   ***************************************************************************** 9   * @history10   *11   * 1. Date:2018-06-2812   *    Author:Zorb13   *    Modification:建立文件14   *15   *****************************************************************************16   */17 18 #ifndef __ZF_TIME_H__19 #define __ZF_TIME_H__20 21 #ifdef __cplusplus22 extern "C" {23 #endif24 25 #include "stdbool.h"26 #include "stdint.h"27 28 /* 系统滴答周期 */29 #define ZF_TICK_PERIOD 130 31 /* 获取系统滴答数 */32 #define ZF_SYSTICK() ZF_getSystemTick()33 34 /* 获取系统时间 */35 #define ZF_SYSTIME_MS() ZF_getSystemTimeMS()36 37 /* 系统延时 */38 #define ZF_DELAY_MS do                            \39 {                                                      \40     if (ms_ % ZF_TICK_PERIOD)                          \41     {                                                  \42         ZF_delayTick((ms_ / ZF_TICK_PERIOD) + 1);      \43     }                                                  \44     else                                               \45     {                                                  \46         ZF_delayTick(ms_ / ZF_TICK_PERIOD);            \47     }                                                  \48 } while(0)49 50 /* 获取系统滴答数 */51 uint32_t ZF_getSystemTick(void);52 53 /* 获取系统时间 */54 uint32_t ZF_getSystemTimeMS(void);55 56 /* 系统延时 */57 void ZF_delayTick(uint32_t tick);58 59 /* 系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边) */60 void ZF_timeTick (void);61 62 #ifdef __cplusplus63 }64 #endif65 66 #endif /* __ZF_TIME_H__ */67 68 /******************************** END OF FILE ********************************/

 1 /** 2   ***************************************************************************** 3   * @file    zf_time.c 4   * @author  Zorb 5   * @version V1.0.0 6   * @date    2018-06-28 7   * @brief   系统时间的实现 8   ***************************************************************************** 9   * @history10   *11   * 1. Date:2018-06-2812   *    Author:Zorb13   *    Modification:建立文件14   *15   *****************************************************************************16   */17 18 #include "zf_time.h"19 20 /* 系统滴答数 */21 uint32_t ZF_tick = 0;22 23 /******************************************************************************24  * 描述  :获取系统滴答数25  * 参数  :无26  * 返回  :系统滴答数27 ******************************************************************************/28 uint32_t ZF_getSystemTick(void)29 {30     return ZF_tick;31 }32 33 /******************************************************************************34  * 描述  :获取系统时间35  * 参数  :无36  * 返回  :系统时间37 ******************************************************************************/38 uint32_t ZF_getSystemTimeMS(void)39 {40     return ZF_tick * ZF_TICK_PERIOD;41 }42 43 /******************************************************************************44  * 描述  :系统延时45  * 参数  :-tick   需要延时的系统周期数46  * 返回  :无47 ******************************************************************************/48 void ZF_delayTick(uint32_t tick)49 {50     uint32_t startTick = ZF_getSystemTick();51     while((ZF_getSystemTick() - startTick) < tick);52 }53 54 /******************************************************************************55  * 描述  :系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边)56  * 参数  :无57  * 返回  :无58 ******************************************************************************/59 void ZF_timeTick (void)60 {61     /* 系统滴答计数 */62     ZF_tick++;63 }64 65 /******************************** END OF FILE ********************************/

嵌入式框架Zorb Framework搭建过程

嵌入式框架Zorb Framework搭建一:嵌入式环境搭建、调试输出和建立时间系统

嵌入式框架Zorb Framework搭建二:环形缓冲区的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建三:列表的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建四:状态机的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建五:事件的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建六:定时器的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建七:任务的实现