一款提高嵌入式代碼質(zhì)量的工具
發(fā)布時(shí)間:2023-12-15 14:28:01
對(duì)于帶操作系統(tǒng)的程序而言,可以通過操作系統(tǒng)的調(diào)度,將中斷處理分成兩個(gè)部分,耗時(shí)的操作可以放到線程中去執(zhí)行,但是對(duì)于沒有操作系統(tǒng)的情況,又應(yīng)該如何處理呢?
比較常見的,我們可能會(huì)定義一些全局變量,作為flag,然后在mainloop中不停的判斷這些flag,再在中斷中修改這些flag,最后在mainloop中執(zhí)行具體的邏輯,但是這樣,無疑會(huì)增加耦合,增加程序維護(hù)成本。
cpost
cpost正是應(yīng)用在這種情況下的一個(gè)簡(jiǎn)單但又十分方便的工具,它可以特別方便的進(jìn)行上下文的切換,減少模塊耦合。
cpost鏈接:
https://github.com/NevermindZZT/cpost
cpost借鑒的Android的handler機(jī)制,通過在mainloop中跑一個(gè)任務(wù),然后在其他地方,可以是中斷,也可以是模塊邏輯中,直接拋出需要執(zhí)行的函數(shù),使其脫離調(diào)用處的上下文,運(yùn)行在mainloop中。
cpost還支持延遲處理,可以指定函數(shù)在拋出后多久執(zhí)行。
使用:
cpost的使用十分簡(jiǎn)單,這里以使用在嵌入式無操作系統(tǒng)中為例,主要用作中斷延遲處理的情況
1、配置系統(tǒng)tick
配置cpost.h中的宏CPOST_GET_TICK(),配置成獲取系統(tǒng)tick,以stm32 hal為例:
#define CPOST_GET_TICK() HAL_GetTick()
2、配置處理進(jìn)程
在mainloop調(diào)用cpostProcess函數(shù):
int main(void){
...
while (1)
{
cpostProcess();
}
return 0;
}
3、拋出任務(wù)
在中斷等需要進(jìn)行上下文切換的地方調(diào)用cpsot接口,使其在mainloop中運(yùn)行:
cpost(intHandler);
原理解析
cpost的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單,其代碼量也十分少,總共加起來就只有幾十行代碼,cpost維護(hù)了一個(gè)而全局的數(shù)組
CpostHandler cposhHandlers[CPOST_MAX_HANDLER_SIZE] = {0};
其中,數(shù)組的每一個(gè)元素表示包含了需要執(zhí)行的函數(shù)和參數(shù),當(dāng)調(diào)用cpost接口時(shí),被post的函數(shù)和參數(shù)會(huì)被保存在這個(gè)數(shù)組中,然后mainloop中運(yùn)行的cpostProcess函數(shù)會(huì)遍歷這個(gè)數(shù)組,當(dāng)滿足條件時(shí),執(zhí)行對(duì)應(yīng)的函數(shù),從而達(dá)到上下文切換的目的。
void cpostProcess(void)
{
for (size_t i = 0; i < CPOST_MAX_HANDLER_SIZE; i++)
{
if (cposhHandlers[i].handler)
{
if (cposhHandlers[i].time == 0 || CPOST_GET_TICK() >= cposhHandlers[i].time)
{
cposhHandlers[i].handler(cposhHandlers[i].param);
cposhHandlers[i].handler = NULL;
}
}
}
}
其實(shí),cpost的方式,和一開始提到的使用全局的flag進(jìn)行上下文切換的方法很像,只不過,cpost通過一個(gè)數(shù)組的維護(hù)和直接post函數(shù)的方式,省去了維護(hù)flag的成本,也不需要將需要執(zhí)行的函數(shù)耦合到mianloop中,從而變得簡(jiǎn)單易用。
cevent應(yīng)用
對(duì)于模塊化編程來說,如何實(shí)現(xiàn)各模塊間的解耦一直是一個(gè)比較令人頭疼的問題,特別是對(duì)于嵌入式編程,由于控制邏輯復(fù)雜,并且對(duì)程序體積有控制,經(jīng)常容易寫出各獨(dú)立模塊之間相互調(diào)用的問題。
由此,cpost中的cevent組件,通過模仿Android系統(tǒng)中的廣播機(jī)制,提供了一種非常簡(jiǎn)單的模塊間解耦實(shí)現(xiàn)。
原理
cevent
借鑒的是Android
系統(tǒng)的廣播機(jī)制,一方面,各模塊在工作的時(shí)候,都會(huì)有多個(gè)具體的事件點(diǎn),在高耦合的編程中,可能會(huì)在這些地方調(diào)用其他模塊的功能,比如說,在通信模塊接收到指令的時(shí)候,需要閃爍一下指示燈。
使用cevent,我們可以在這些地方拋出一個(gè)事件,當(dāng)前模塊不需要關(guān)心在這各地方需要執(zhí)行哪些其他模塊的邏輯,由其他模塊,或者用戶定義一個(gè)事件監(jiān)聽,當(dāng)具體的事件發(fā)生時(shí),執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
使用
cevent
使用注冊(cè)的方式監(jiān)聽事件,會(huì)依賴于編譯環(huán)境,目前支持keil,iar,和gcc,對(duì)于gcc,需要修改鏈接文件(.ld),在只讀數(shù)據(jù)區(qū)添加:
_cevent_start = .;
KEEP (*(cEvent))
_cevent_end = .;
1. 初始化cevent
系統(tǒng)初始化時(shí),調(diào)用ceventInit:
ceventInit();
2. 注冊(cè)cevent事件監(jiān)聽
在c文件中,調(diào)用CEVENT_EXPORT導(dǎo)出事件監(jiān)聽:
CEVENT_EXPORT(0, handler, (void *)param);
3 .發(fā)送cevent事件
在事件發(fā)生的地方,調(diào)用ceventPost拋出事件:
ceventPost(0);
使用cevent解耦模塊初始化
嵌入式編程中,我們習(xí)慣會(huì)在程序啟動(dòng)的時(shí)候,調(diào)用各個(gè)模塊的初始化函數(shù),其實(shí)這也是一種耦合,會(huì)造成main函數(shù)中出現(xiàn)很長(zhǎng)的初始化代碼,借助cevent,我們可以對(duì)初始化進(jìn)行優(yōu)化解耦。
1 .定義初始化事件
定義初始化事件的值,對(duì)于初始化,有些模塊可能會(huì)依賴于其他模塊的初始化,會(huì)有一個(gè)先后順序要求,所以這里我們可以把初始化分成兩個(gè)階段,定義兩個(gè)事件,當(dāng)然,如果有更復(fù)雜的要求,可以再多分幾個(gè)階段,只需要多定義幾個(gè)事件就行
#define EVENT_INIT_STAGE1 0``#define EVENT_INIT_STAGE2 1
2 .初始化cevent,拋出事件
在main函數(shù)中初始化cevent,并拋出初始化事件:
int main(void)``{
...
ceventInit();
ceventPost(EVENT_INIT_STAGE1);
ceventPost(EVENT_INIT_STAGE2);
...``return 0;``}
3 .注冊(cè)事件監(jiān)聽
對(duì)所有需要初始化的函數(shù)注冊(cè)事件監(jiān)聽,這里我以對(duì)letter-shell注冊(cè)事件監(jiān)聽為例,分為兩個(gè)部分,初始化串口和初始化shell。
在serial模塊中,將串口初始化注冊(cè)到初始化第一階段,cevent支持將不大于7個(gè)的參數(shù)直接傳遞到注冊(cè)的監(jiān)聽函數(shù)中,下面的注冊(cè)方式,相當(dāng)于在EVENT_INIT_STAGE1事件發(fā)生的地方,也就是main函數(shù)中對(duì)應(yīng)的位置,調(diào)用serialInit(&debugSerial)
CEVENT_EXPORT(EVENT_INIT_STAGE1, serialInit, (void *)(&debugSerial));
然后再shell模塊中,將shell初始化函數(shù)注冊(cè)到初始化第二階段。