如何用一个实例来探讨嵌入式软件架构设计

 一、感慨

近公司新招了一个做嵌入式软件开发开发的童鞋，该童鞋是从上海的某一个上市公司出来的，因为我们这边人手不够，因此把他安排了去负责一个新产品的研发，前期让他负责加速度计、NB-IOT、舵机、外置Flash的功能测试，测试完成之后，准备让他做一个该产品的概要设计。然后他花了2个星期的时间，给我们写出来一个概要设计，说实话，我看到这个概要设计，我就觉得是刚毕业的大学生写的。

版本一的架构设计

2.1系统体系结构
系统分为两层：硬件驱动层、应用层。
2.1.1硬件驱动层
硬件驱动层包含板载硬件资源正常运行所需的所有驱动程序。
1)MCU初始化
2)I2C数据存取
3)SPI数据读取
4)加速度计初始化
5)蓝牙模块启动
6)BC95模块启动
7)485通讯模块启动
2.2.2应用层
1)Mcu运行模式切换
2)震动及倾斜
3)数据解析
4)开/关锁
5)数据发送
6)历史数据保存

看到版本一的架构设计之后，说实话，我还是第一次见到这样来写架构设计的，居然是以序号来写的，这个让别人读起来，特别的别扭。　　

版本二的架构设计

看到版本二的架构设计之后，虽然颇感欣慰，但是想到达到我们所要求的，还要很大的一段距离，该架构设计，主要有以下几点问题：

1.对架构的理解还不是很清晰，既然是做架构设计，那就应该从整体来看，而不是仅仅只是局限于一个模块，或者功能里面。

2.还是每个层次的理解也还不是很清晰，比如讲MCU的初始化，归于硬件驱动层里面。MCU的初始化，严格意义上来说，是属于流程的一部分了，而不是驱动。比如电脑的开启启动，把这个归于硬件的驱动里面，肯定是属于牛头不对马嘴的。

3.还有就是各个模块的启动，也是不能属于硬件驱动层的，也都是业务流程的一部分了，都不应该属于驱动层的一部分。

4.还有就是总线数据的读写，虽然驱动的作用也就是读写，但是数据总线的读写不能写成硬件驱动。

5.应用层的系统参数初始化，也还是属于流程。

6.数据的解析和数据的发生，都是属于通信功能里面的，不应该单独独立出来，属于单个的应用。

 

看到这里之后，说实话，我真的很惊讶，难倒从大企业出来的童鞋，能力都是这样的吗？从大企业出来的童鞋们，工资也是要的老高老高的，难倒他们不知道，在昆明的工资，都是以K来计算的吗？在昆明能拿到8K的工资做开发的人就已经很少了。然后再到1W

以上的，童鞋们就更少了。

说实话，我们的这位童鞋，上班的时候，还经常看电子书，在实习期间还经常看电子书，我不知道，他哪来的实力，心可以放的这么宽，交代的活没有完成，还有时间来看电子书。当然托他的福，我的工资也终于涨到6K了，因为新人的工资，比老人高，

做的活还是一样的(结果一不一样我就知道了)，为了考虑到老人的心里面不平衡，所以才给我加的工资的。领导们在批加工资的申请的时候，还专门把我叫去办公室，让我表决心啥的。。

 

然后，我让他去改，把我说的这些改改，然后再看一下，还有什么问题没？结果我看他在那抓耳挠腮，还有各种叹气，然后和我说，改不了。

既然改不了，那我就只能亲自操刀上阵了，毕竟同事一场。

 

 二、基本框架图

（1）架构设计的目的

1、应用的代码逻辑清晰，且避免重复的造轮子。

2、如果没有好的架构，移植将会是一件很痛苦的事情，因此一个好的架构设计，方便软件的移植。

3、最大限度的复用。

4、高耦合低内聚。 

 

（2）设计思路

如何把硬件的驱动和一个功能封装成一个个的模块，然后可以像小朋友搭积木一个，一个个模块可以快速的拼接起来，组成一个个不同的模型。

我们的嵌入式架构思路也是来源于此，即功能模块化设计、分层设计。

这个设计和WEB开发的MVC模式类似，都是注重分层设计。

 

模块化设计：将收集到的需求，进行归类，总结和分析，将这些需求概括为一个个单独的功能，每一个功能，做成一个单独的功能模块。

分层设计一句话不好直接表达，其主要体现在一下几方面：

1、功能模块对外调用的模块封装成一个个API，将底层驱动做个API以供功能模块调用。（各个功能模块可以独立编译（如通信模块纯ANSI C，可在任意平台复用），或者调用驱动层接口（日志库模块调用了驱动读写Flash），总而言之，言而总之，封装出各个功能独立的可复用的功能模块。）

2、API分为驱动层API和应用层API，而不是所有程序都调用驱动层API。(整个应用中都调用驱动层API会导致应用中驱动调用随处可见，无法移植和最大限度的复用)

 

总体分 硬件驱动层-->功能模块层-->业务逻辑层-->应用层

总体结构示意框图：

说明：

1.层与层之间不能跨层调用。

2.模块与模块各自独立，无依赖关系。

3.模块提供统一的接口供上层调用，模块的内外接口分明。

4.模块的功能只能增，不能改。

5.各个功能模块层也还可以进行继续分层，比如接口层、驱动层、硬件层。

 

（3）模块层次说明

硬件驱动层

硬件驱动层包含板载硬件资源正常运行所需的所有驱动程序并提供API给功能模块调用。

功能模块层

功能模块层包括实现具体功能的函数，通过调用驱动层API实现相应功能，同时提供可调用的API给业务逻辑层。

业务逻辑层

业务逻辑层包括产品整体功能的各个业务流程，通过调用功能模块层的API实现。

应用层

应用层将各个业务逻辑进行整合调用，完成整个产品的功能。

 

（4）优势

如果驱动变动了，或者换不同平台，只需更改驱动层，应用层不受影响。

如果功能模块变动了，只需升级相应的功能模块，其他的模块不受影响，应用层也不受影响。

按照这种逻辑设计好之后，主要的工作就是在业务逻辑层。应用层则为程序的总体流程和框架，主要调用业务逻辑层实现不同的功能。