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，從而變得簡單易用。
cevent應(yīng)用
對于模塊化編程來說，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，特別是對于嵌入式編程，由于控制邏輯復(fù)雜，并且對程序體積有控制，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)很長的初始化代碼，借助cevent，我們可以對初始化進(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 .注冊事件監(jiān)聽
對所有需要初始化的函數(shù)注冊事件監(jiān)聽，這里我以對letter-shell注冊事件監(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)直接傳遞到注冊的監(jiān)聽函數(shù)中，下面的注冊方式，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)注冊到初始化第二階段。
