一款提高嵌入式代碼質量的工具
發(fā)布時間：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部分，耗時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，又應該如何處理呢?
比較常見的，我們可能會定義一些全局變量，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，無疑會增加耦合，增加程序維護成本。
cpost
cpost正是應用在這種情況下的一個簡單但又十分方便的工具，它可以特別方便的進行上下文的切換，減少模塊耦合。
cpost鏈接：
https://github.com/NevermindZZT/cpost
cpost借鑒的Android的handler機制，通過在mainloop中跑一個任務，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、配置處理進程
在mainloop調(diào)用cpostProcess函數(shù)：
int main(void){
...
while (1)
{
cpostProcess();
}
return 0;
}
3、拋出任務
在中斷等需要進行上下文切換的地方調(diào)用cpsot接口，使其在mainloop中運行：
cpost(intHandler);
原理解析
cpost的原理其實很簡單，其代碼量也十分少，總共加起來就只有幾十行代碼，cpost維護了一個而全局的數(shù)組
CpostHandler cposhHandlers[CPOST_MAX_HANDLER_SIZE] = {0};
其中，數(shù)組的每一個元素表示包含了需要執(zhí)行的函數(shù)和參數(shù)，當調(diào)用cpost接口時，被post的函數(shù)和參數(shù)會被保存在這個數(shù)組中，然后mainloop中運行的cpostProcess函數(shù)會遍歷這個數(shù)組，當滿足條件時，執(zhí)行對應的函數(shù)，從而達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，cpost的方式，和一開始提到的使用全局的flag進行上下文切換的方法很像，只不過，cpost通過一個數(shù)組的維護和直接post函數(shù)的方式，省去了維護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應用
對于模塊化編程來說，如何實現(xiàn)各模塊間的解耦一直是一個比較令人頭疼的問題，特別是對于嵌入式編程，由于控制邏輯復雜，并且對程序體積有控制，經(jīng)常容易寫出各獨立模塊之間相互調(diào)用的問題。
由此，cpost中的cevent組件，通過模仿Android系統(tǒng)中的廣播機制，提供了一種非常簡單的模塊間解耦實現(xiàn)。
原理
cevent借鑒的是Android系統(tǒng)的廣播機制，一方面，各模塊在工作的時候，都會有多個具體的事件點，在高耦合的編程中，可能會在這些地方調(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事件，當前模塊不需要關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，或者用戶定義一個事件監(jiān)聽，當具體的事件發(fā)生時，執(zhí)行相應的動作。
使用
cevent使用注冊的方式監(jiān)聽事件，會依賴于編譯環(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，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，我們習慣會在程序啟動的時候，調(diào)用各個模塊的初始化函數(shù)，其實這也是一種耦合，會造成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，有些模塊可能會依賴于其他模塊的初始化，會有一個先后順序要求，所以這里我們可以把初始化分成兩個階段，定義兩個事件，當然，如果有更復雜的要求，可以再多分幾個階段，只需要多定義幾個事件就行
#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，相當于在EVENT_INIT_STAGE1事件發(fā)生的地方，也就是main函數(shù)中對應的位置，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。
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