适合单片机裸机的开源软件框架:Zorb
作者 |github - 54zorb
很多时候，做单片机项目，会因为性能和内存资源的限制，没办法运行一些“大型”的通用框架，这个时候，一些轻量级的软件框架有显得尤为重要了。 这里就给大家分享一款一款适合单片机裸机的开源软件框架:zorb
zorb简介
zorb framework是一个基于面向对象的思想来搭建一个轻量级的嵌入式框架。
搭建zorb framework的目的是为在不能运行linux的芯片上快速开发应用，不用反复造轮子。
zorb framework的初步设计功能有：
1、时间系统功能zf_time
2、环形缓冲区功能zf_buffer
3、列表功能zf_list
4、状态机功能zf_fsm
5、事件功能zf_event
6、定时器功能zf_timer
7、任务功能zf_task
前6个功能，就可以实现纯事件驱动的程序，基本可以满足中小型嵌入式应用程序开发的需求。加上任务功能，是为了满足部分程序对实时性要求较高的需求。
当然，也可以将前6个功能裁剪出来，然后运行在现有的嵌入式系统上面，这样子也可以满足实时性的需求。
环境搭建
采用stm32f429开发板作为硬件运行环境，硬件资源用到串口1和systick，其中串口1提供调试打印功能，systick提供系统时间计数功能。
关于硬件环境的搭建不多说，可以参照开发板提供的例程来搭建，板级初始化完成了调试串口和systick的初始化。
/****************************************************************************** * 描述 ：硬件环境初始化 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void bsp_init(void){ /* 嵌套向量中断控制器组选择 */ nvic_prioritygroupconfig(nvic_prioritygroup_2); /* 初始化调试串口 */ debug_usart_init(); /* systick初始化 */ systemtick_init();}/****************************************************************************** * 描述 ：硬件底层程序 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void bsp_process(void){} 调试
开发一个程序，最开始也最重要的是搭建调试的环境，我们采用串口1作为调试输出（printf映射），然后调试信息分为三个等级，后续上位机可以根据不同等级进行高亮提示：
/** ***************************************************************************** * @file zf_debug.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 调试输出的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_debug_h__#define __zf_debug_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdio.h#include stdbool.h#define log_d 0; /* 信息等级：正常 */#define log_w 1; /* 信息等级：告警 */#define log_e 2; /* 信息等级：错误 */#define _zf_debug /* 定义调试功能 */#define zf_debug_on true /* 启用调试功能 */#ifdef _zf_debug #if zf_debug_on #define zf_debug(rank, x...) do { char code[10] = [rank=0]; code[6] = '0' + (char)rank; if (code[6] != '0') { printf(%s, code); } printf(x); } while(0) #else #define zf_debug(rank, x...) #endif /* zf_debug_on */#endif /* _zf_debug */#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_debug_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 断言
在开发过程中，在关键地方进行一些断言，可以方便定位bug。
/** ***************************************************************************** * @file zf_assert.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 断言的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_assert_h__#define __zf_assert_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdint.h#define _zf_assert /* 定义断言功能 */#define zf_assert_on true /* 启用断言功能 */#ifdef _zf_assert #if zf_assert_on #define zf_assert(expression_) ((expression_) ? (void)0 : zf_asserthandle((uint8_t *)__file__, (int)__line__)); #else #define zf_assert(expression_) #endif /* zf_assert_on */#endif /* _zf_assert *//* 断言产生时的处理 */void zf_asserthandle(uint8_t *pfilename, int line);#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_assert_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 断言的处理很简单，就是告诉我们在哪个文件哪一行出错就可以，实现如下
/** ***************************************************************************** * @file zf_assert.c * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 断言的实现 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#include zf_assert.h#include zf_debug.h/****************************************************************************** * 描述 ：断言产生时的处理 * 参数 ：(in)-pfilename 文件名 * (in)-line 行数 * 返回 ：无******************************************************************************/void zf_asserthandle(uint8_t *pfilename, int line){ zf_debug(log_e, file:%s line:%d:asserted, pfilename, line); while (1);}/******************************** end of file ********************************/ 调度时间
为了减少框架对资源的消耗，所以初步设定框架的最小时间周期为1ms，因此我们需要设置systick的定时周期为1ms，然后每次进入中断为我们的框架计数即可。
/****************************************************************************** * 描述 ：systick中断服务程序 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void systick_handler(void){ /* 为zorb framework提供计时 */ zf_timetick();} 现在时间系统提供的功能比较基础，只有系统滴答计数和系统死等待延时，后面我们开发定时器功能和任务功能的时候会重新扩展时间系统。
/** ***************************************************************************** * @file zf_time.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 系统时间的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_time_h__#define __zf_time_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdbool.h#include stdint.h/* 系统滴答周期(ms) */#define zf_tick_period 1/* 获取系统滴答数 */#define zf_systick() zf_getsystemtick()/* 获取系统时间(ms) */#define zf_systime_ms() zf_getsystemtimems()/* 系统延时(ms) */#define zf_delay_ms(ms_) do { if (ms_ % zf_tick_period) { zf_delaytick((ms_ / zf_tick_period) + 1); } else { zf_delaytick(ms_ / zf_tick_period); } } while(0)/* 获取系统滴答数 */uint32_t zf_getsystemtick(void);/* 获取系统时间(ms) */uint32_t zf_getsystemtimems(void);/* 系统延时 */void zf_delaytick(uint32_t tick);/* 系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边) */void zf_timetick (void);#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_time_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 最后
本篇实现的功能比较基础，但是整个框架开发的根基，后面所有扩展的功能都需要在此环境下进行开发。
搭建良好的调试输出环境，可以帮我们快速定位bug的所在，从而提高开发效率。
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很多时候，做单片机项目，会因为性能和内存资源的限制，没办法运行一些“大型”的通用框架，这个时候，一些轻量级的软件框架有显得尤为重要了。 这里就给大家分享一款一款适合单片机裸机的开源软件框架:zorb
zorb简介
zorb framework是一个基于面向对象的思想来搭建一个轻量级的嵌入式框架。
搭建zorb framework的目的是为在不能运行linux的芯片上快速开发应用，不用反复造轮子。
zorb framework的初步设计功能有：
1、时间系统功能zf_time
2、环形缓冲区功能zf_buffer
3、列表功能zf_list
4、状态机功能zf_fsm
5、事件功能zf_event
6、定时器功能zf_timer
7、任务功能zf_task
前6个功能，就可以实现纯事件驱动的程序，基本可以满足中小型嵌入式应用程序开发的需求。加上任务功能，是为了满足部分程序对实时性要求较高的需求。
当然，也可以将前6个功能裁剪出来，然后运行在现有的嵌入式系统上面，这样子也可以满足实时性的需求。
环境搭建
采用stm32f429开发板作为硬件运行环境，硬件资源用到串口1和systick，其中串口1提供调试打印功能，systick提供系统时间计数功能。
关于硬件环境的搭建不多说，可以参照开发板提供的例程来搭建，板级初始化完成了调试串口和systick的初始化。
/****************************************************************************** * 描述 ：硬件环境初始化 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void bsp_init(void){ /* 嵌套向量中断控制器组选择 */ nvic_prioritygroupconfig(nvic_prioritygroup_2); /* 初始化调试串口 */ debug_usart_init(); /* systick初始化 */ systemtick_init();}/****************************************************************************** * 描述 ：硬件底层程序 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void bsp_process(void){} 调试
开发一个程序，最开始也最重要的是搭建调试的环境，我们采用串口1作为调试输出（printf映射），然后调试信息分为三个等级，后续上位机可以根据不同等级进行高亮提示：
/** ***************************************************************************** * @file zf_debug.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 调试输出的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_debug_h__#define __zf_debug_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdio.h#include stdbool.h#define log_d 0; /* 信息等级：正常 */#define log_w 1; /* 信息等级：告警 */#define log_e 2; /* 信息等级：错误 */#define _zf_debug /* 定义调试功能 */#define zf_debug_on true /* 启用调试功能 */#ifdef _zf_debug #if zf_debug_on #define zf_debug(rank, x...) do { char code[10] = [rank=0]; code[6] = '0' + (char)rank; if (code[6] != '0') { printf(%s, code); } printf(x); } while(0) #else #define zf_debug(rank, x...) #endif /* zf_debug_on */#endif /* _zf_debug */#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_debug_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 断言
在开发过程中，在关键地方进行一些断言，可以方便定位bug。
/** ***************************************************************************** * @file zf_assert.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 断言的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_assert_h__#define __zf_assert_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdint.h#define _zf_assert /* 定义断言功能 */#define zf_assert_on true /* 启用断言功能 */#ifdef _zf_assert #if zf_assert_on #define zf_assert(expression_) ((expression_) ? (void)0 : zf_asserthandle((uint8_t *)__file__, (int)__line__)); #else #define zf_assert(expression_) #endif /* zf_assert_on */#endif /* _zf_assert *//* 断言产生时的处理 */void zf_asserthandle(uint8_t *pfilename, int line);#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_assert_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 断言的处理很简单，就是告诉我们在哪个文件哪一行出错就可以，实现如下
/** ***************************************************************************** * @file zf_assert.c * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 断言的实现 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#include zf_assert.h#include zf_debug.h/****************************************************************************** * 描述 ：断言产生时的处理 * 参数 ：(in)-pfilename 文件名 * (in)-line 行数 * 返回 ：无******************************************************************************/void zf_asserthandle(uint8_t *pfilename, int line){ zf_debug(log_e, file:%s line:%d:asserted, pfilename, line); while (1);}/******************************** end of file ********************************/ 调度时间
为了减少框架对资源的消耗，所以初步设定框架的最小时间周期为1ms，因此我们需要设置systick的定时周期为1ms，然后每次进入中断为我们的框架计数即可。
/****************************************************************************** * 描述 ：systick中断服务程序 * 参数 ：无 * 返回 ：无******************************************************************************/void systick_handler(void){ /* 为zorb framework提供计时 */ zf_timetick();} 现在时间系统提供的功能比较基础，只有系统滴答计数和系统死等待延时，后面我们开发定时器功能和任务功能的时候会重新扩展时间系统。
/** ***************************************************************************** * @file zf_time.h * @author zorb * @version v1.0.0 * @date 2018-06-28 * @brief 系统时间的头文件 ***************************************************************************** * @history * * 1. date:2018-06-28 * author:zorb * modification:建立文件 * ***************************************************************************** */#ifndef __zf_time_h__#define __zf_time_h__#ifdef __cplusplusextern c {#endif#include stdbool.h#include stdint.h/* 系统滴答周期(ms) */#define zf_tick_period 1/* 获取系统滴答数 */#define zf_systick() zf_getsystemtick()/* 获取系统时间(ms) */#define zf_systime_ms() zf_getsystemtimems()/* 系统延时(ms) */#define zf_delay_ms(ms_) do { if (ms_ % zf_tick_period) { zf_delaytick((ms_ / zf_tick_period) + 1); } else { zf_delaytick(ms_ / zf_tick_period); } } while(0)/* 获取系统滴答数 */uint32_t zf_getsystemtick(void);/* 获取系统时间(ms) */uint32_t zf_getsystemtimems(void);/* 系统延时 */void zf_delaytick(uint32_t tick);/* 系统滴答程序(需挂在硬件的时间中断里边) */void zf_timetick (void);#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* __zf_time_h__ *//******************************** end of file ********************************/ 最后
本篇实现的功能比较基础，但是整个框架开发的根基，后面所有扩展的功能都需要在此环境下进行开发。
搭建良好的调试输出环境，可以帮我们快速定位bug的所在，从而提高开发效率。
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