原创 软件架构-嵌入式微系统连载之五

嵌入式微系统架构是C#与CMSIS架构的复合体，如下图所示：

基于C#标准，分为应用层App与系统层System两层。采用两个大结构体AppStruct和SystemStruct把它们各自封装起来。

Appstruct里封装了两个结构体：Data和Menu。两者都是应用层的数据类型。

Data是应用层业务逻辑所涉及的传感器、驱动器等全局变量、过程变量、存储参数、设置参数等数据，Data结构体类似数据库概念，只是嵌入式系统数据一般不大，用一个结构体实现即可。
Menu是应用层需要的各种菜单显示页面，一个页面下可以加载多种控件，比如背景文字(BackText)、表(Chart)、标签(Label)和文本(TextBox)四种。目前版本msOS因为主要针对工控，支持本地支持黑白字库屏，所以只需要这四种控件即可，菜单结构相对简单，今后需要支持黑白点阵屏甚至是彩屏，需要支持的控件就更多了。

AppStruct可以认为是应用层App的数据库，里面包含了业务逻辑的数据库和菜单界面显示的各个页面。基于这种结构体封装的好处在于把全局变量统一到数据库中管理，尤其是业务逻辑中的全局变量都放到Data区中统一管理，这充分的利用了全局变量的使用便利性，又有效的避免全局变量满天飞，解决了长期以来引起极大争议的全局变量问题。

应用层分为三块，除了数据库意思的AppStruct外，还有业务逻辑(Logic)及菜单界面(Menu)，两者分别跟工业自动化控制系统的可编程控制器(PLC)和组态屏(HMI)对应。在工业自动化中，PLC内部有业务逻辑参数存储单元，HMI内部有菜单页面存储单元，现在等价于把PLC和HMI的存储单元合并在AppStruct中来管理。

业务逻辑(Logic)响应各种传感器过来的信息，通过给定的算法或操作流程，及时指挥驱动器工作，所以需要设定在较高优先级的任务中。菜单界面(Menu)显示业务逻辑处理过程中需要显示的各种参数，只需要满足眼睛的刷新频率即可，所以刷新速度相对较慢，一般放在最低优先级任务中处理。需要注意的是，菜单界面不包括按键部分，按键产生按键消息，归入业务逻辑中，菜单界面只是显示各种参数，而不会去修改参数，这个保证了数据库只被业务逻辑一个任务修改，避免了一个数据同时被多个任务修改产生错误的问题。

SystemStruct封装了整个底层系统，抽象成一个面向应用的接口芯片。
Initialize为初始化函数，在系统应用前，必须要先初始化。
Device结构体中封装了各类设备，比如LCD、ADC、USART、IO、Timer等。
OS中封装了uC/OS-II的各种常用接口函数。
Gui中封装了界面处理接口。
AppStruct和SystemStruct都是一个自定义的结构体类型，需要用这两个类型定义一个对象。

定义应用层结构体。
定义系统层结构体。需要注意的是，因为采用结构体模拟类功能，System在定义的时候就指定了System的Initialize初始化函数，这样系统开始就可以使用System.Initialize功能，便于形式上的完美。

一个System结构体，封装了整个系统层，中间件接口及设备接口，都在System中体现，等价于一个面向于应用层的处理器，App运行于系统层之上，App只需要调用System中的接口即可，简单、易用，这样设计做到了跟实际的芯片无关性，比较容易跨平台，当需要更换芯片的时候，只需要保证System接口一致，应用层无需修改代码。