內(nèi)容整理自網(wǎng)絡(luò)，編輯：付斌

在一個初學(xué)者從入門走向精通的途中，像這種 發(fā)現(xiàn)問題 → 投入思考 → 提出方案 的學(xué)習(xí)模式是非常有效的。

一 、 遇到的問題

通過這一段時間的編碼實踐，積累了一些編碼經(jīng)驗，但也體會到了之前的代碼結(jié)構(gòu)的缺陷：　

（1）開發(fā)效率低：每次使用片內(nèi)的某一資源（例如定時器等），筆者都要去查詢技術(shù)手冊，比較eggache~

（2）代碼重復(fù)較多：每個實驗源碼中，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，修改起來也費力

二? 、由網(wǎng)站分層引起的思考

在學(xué)習(xí)嵌入式編程之前，我曾有過 ASP.NET 網(wǎng)站開發(fā)經(jīng)驗，對其分層理論也有所實踐，下面簡單提一下：

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

相信很大一部分朋友都對此非常熟悉，在此不再贅述?？傊?，分層以后，大大提高了代碼的復(fù)用性與擴(kuò)展性。

那么在嵌入式開發(fā)中，能否也利用分層的思想，來提高開發(fā)效率，增強其可維護(hù)性與可擴(kuò)展性呢？

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三 、嵌入式項目也來個分層

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

首先，嵌入式開發(fā)的核心就是芯片，它提供固定的片內(nèi)資源共開發(fā)者使用。而且它具有一個很重要的特點就是，不隨項目的需求變動而變動。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，通常我們會在片外擴(kuò)展一些功能模塊來滿足具體的項目需求，例如：傳感器、鍵盤、LCD屏等。這一層的特點是，隨項目的變動而以模塊為單位動態(tài)增減。這一層的運作需要芯片內(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，接下來就要開始真正的加工了：我們需要靈活調(diào)用之前兩層所提供的接口，實現(xiàn)具體的項目需求。我們將其命名為?應(yīng)用程序?qū)樱ˋpplication Layer）。

圖文：

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（1）硬件抽象層（HAL）　　

實現(xiàn)對片內(nèi)資源 (如定時器、ADC、中斷、I/O等) 的通用配置，隱藏具體的SFR操作細(xì)節(jié)，為上層提供簡單清晰的調(diào)用接口。

（2）功能模塊層（FML）

通過調(diào)用 HAL，實現(xiàn)項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)，并為上層提供簡單清晰的調(diào)用接口。

（3）應(yīng)用程序?qū)樱ˋPL）

通過調(diào)用?HAL?與?FML，實現(xiàn)最終的應(yīng)用功能。

四? 、小試牛刀

OK，我們舉一個具體的例子，來說明分層思想的運用。

之前，曾經(jīng)有一個需要完成一個略帶綜合性的小實驗“溫度監(jiān)測系統(tǒng)”的項目，需求分析大概如下：

??CC2430節(jié)點實現(xiàn)對溫度的定時采集，并可通過LED燈指示其采樣頻率

??節(jié)點將數(shù)據(jù)傳送至PC端

??節(jié)點可以接收來自PC的控制指令，以調(diào)整采樣速率和電源模式

??具備停機(jī)自動復(fù)位能力

? 可進(jìn)入睡眠狀態(tài)，并可由按鍵喚醒

從上面的需求中我們可以看出，本實驗的核心芯片為CC2430，需要的片外擴(kuò)展模塊為LED燈與按鍵，預(yù)期要達(dá)到具體項目需求即以上五點?！　?/span>

接下來，我們利用上面提到的分層理論小試牛刀，對“溫度監(jiān)測系統(tǒng)”這一實驗的代碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃：

（1）應(yīng)用程序?qū)樱ˋPL）

[main.c] 引用?hal.h、ioCC2430.h?與?module.h，實現(xiàn)溫度采集、與PC互通信、停機(jī)復(fù)位等具體的應(yīng)用需求

（2）功能模塊層（FML）

[module.h] 定義了一系列片外功能模塊（LED、按鍵），以及一系列的相關(guān)函數(shù)的聲明

[module.c] 引用 hal.h，實現(xiàn)各片外模塊（LED、按鍵）的功能

（3）硬件抽象層（HAL）

[ioCC2430.h]（系統(tǒng)自帶）：定義了CC2430的所有SFR 、中斷向量

[hal.h] 包括常用類型定義、常用賦值宏、以及CC2430片上資源的配置（I/O、串口通訊、ADC、定時器、電源管理等）

（注：由于本實驗所涉及的片外模塊——LED與按鍵——的使用極其簡單，所以筆者將其合并入了單個源文件。若遇到較復(fù)雜的模塊，可以單獨新建 .h 與 .c 文件來實現(xiàn)，如LCD.h、LCD.c）　　

經(jīng)此設(shè)計，其優(yōu)點逐漸浮出水面：

? 高效的開發(fā)速率：編完 HAL 層中的?hal.h?之后，我們就可以很方便地調(diào)用，而不必反復(fù)地去查詢SFR的具體設(shè)置細(xì)則
　

? 快速擴(kuò)展：若需要加強系統(tǒng)功能，只需在 FML 層添加相應(yīng)功能模塊（即 .c 文件），并在?main.c 中調(diào)用即可
　

? 較高的代碼重用性：HAL 層所提供的SFR操作可供通用，而且該層幾乎不用修改就可直接用于新的CC2430項目中?
　

? 較好的可維護(hù)性：項目代碼結(jié)構(gòu)清晰，HAL 與 FML 幾乎不需要修改，只需修改 APL 即可

五 、結(jié)論

可能對于嵌入式編程高手來說，上述理論可能完全算不得什么，甚至還存在著很大的錯誤。不過在一個初學(xué)者從入門走向精通的途中，像這種?發(fā)現(xiàn)問題 →?投入思考 →?提出方案?的學(xué)習(xí)模式，我相信是值得而且很有必要的。就像很多人說的那樣：過程比結(jié)論更重要。