实时操作系统应用技术 课件 RTOS-第05章-底层硬件驱动构件.pptx

RTOS本章导引：在嵌入式领域，无论是基于NOS编程，还是基于RTOS编程，都要与硬件打交道。软件干预硬件的方法是通过基础构件完成的，在应用层面，只要使用基础构件的对外应用程序接口API干预硬件。因此，规范的构件封装及体现知识要素的API十分重要。本章首先给出嵌入式构件概述及基础构件的设计要点，在此基础上，给出基础构件、应用构件及软件构件的设计举例，由此理解构件的重用与移植方法。第5章基础构件

5.1嵌入式构件概述RTOS第5章基础构件5.2基础构件设计原则与方法5.3基础构件设计举例5.4应用构件设计实例5.5软件构件设计实例5.6本章小结第1页共38页

RTOS5.1.1制作构件的必要性（了解）机械、建筑等传统产业的运作模式是先生产符合标准的构件（零部件），然后将标准构件按照规则组装成实际产品。其中，构件是核心和基础，复用是必需的手段。传统产业的成功充分证明了这种模式的可行性和正确性。软件产业的发展借鉴了这种模式，为标准软件构件的生产和复用确立了举足轻重的地位。随着时间的推移，硬件设计变得越来越复杂，软件的分量也急剧增大，嵌入式开发人员也由一人发展为由若干人组成的开发团队。为此，希望提高软硬件设计可重用性与可移植性，构件的设计与应用是重用与移植的基础与保障。5.1嵌入式构件概述第2页共38页

RTOS5.1.2构件的基本概念构件（component）：广义上的理解是：可复用的成分，这里的构件主要是指软件构件。软件构件是一种组装单元，它具有规范的接口规约和显式的语境依赖。软件构件可以被独立地部署并由第三方任意地组装。它既包括了技术因素，例如独立性、合约接口、组装，也包括了市场因素，例如第三方和部署。美国卡内基梅隆大学软件工程研究所（Carnegie-MellonUniversity/SoftwareEngineeringInstitute，CMU/SEI）给出的软件构件的定义：构件是一个不透明的功能实体，能够被第三方组织，且符合一个构件模型。第3页共38页

RTOS5.1.3嵌入式开发中构件分类为了便于理解与应用，可以把嵌入式软件构件分为基础构件、应用构件与软件构件三种类型。1．基础构件：基础构件是根据MCU内部功能模块的基本知识要素，针对MCU引脚功能或MCU内部功能，利用MCU内部寄存器所制作的直接干预硬件的构件。2．应用构件：应用构件是调用芯片基础构件而制作完成的，符合软件工程封装规范的，面向实际应用硬件模块的驱动构件。3．软件构件：软件构件是一个面向对象的、具有规范接口和确定的上下文依赖的组装单元，它能够被独立使用或被其他构件调用。第4页共38页

RTOS5.1.4构件的基本特征与表现形式在嵌入式软件领域中，软件与硬件紧密联系，良好的底层驱动构件具备如下特性：1）封装性。在内部封装实现细节，采用独立的内部结构以减少对外部环境的依赖。2）描述性。构件必须提供规范的函数名称、清晰的接口信息、参数含义与范围、必要的注意事项等描述。3）可移植性。是指同样功能的构件，如何做到不改动或少改动，而方便地移植到同系列及不同系列芯片内.4）可复用性。在满足一定使用要求时，构件不经过任何修改就可以直接使用。第5页共38页

RTOS5.1.4构件的基本特征与表达形式底层构件即基础构件，是与硬件直接打交道的软件，它被组织成具有一定独立性的功能模块，由头文件和源程序文件两部分组成。构件的头文件名和源程序文件名一致，且为构件名。构件的头文件中，主要包含必要的引用文件、描述构件功能特性的宏定义语句以及声明对外接口函数。构件的源程序文件中包含构件的头文件、内部函数的声明、对外接口函数的实现。将构件分为头文件与源程序文件两个独立的部分，意义在于，头文件中包含对构件的使用信息的完整描述，调用者通过构件对外接口获取服务，而不必关心服务函数的具体实现细节。第6页共38页

RTOS5.2.1基础构件设计的基本原则在设计基础构件时，最关键的工作是要对构件的共性和个性进行分析，设计出合理的、必要的对外接口函数及其形参。尽量做到：当一个基础构件应用到不同系统中时，仅需修改构件的头文件，对于构件的源程序文件则不必修改或改动很小。根据构件的封装性、描述性、可移植性、可复用性的基本特征，基础构件的开发，应遵循层次化、易用性、鲁棒性及对内存的可靠使用原则。5.2基础构件设计原则与方法（重点、难点）第7页共38页

RTOS5.2.1基础构件设计的基本原则1．层次化原则：针对应用场景和服务对象，分层组织构件。在构件的层次模型中，上层构件可以调用下层构件提供的服务，同一层次的构件