只为uC而生，uS成长历程4

辛昕

只为uC而生，uS成长历程4 [复制链接]

昨晚我花了不少时间，做了一系列关于开销的测试。
我们可以得出一个我们很关心的结论：

那就是，相比于平常的直接调用变量和函数。
采用指针，乃至通过结构体引用，相比而言，多出来的 时间开销并不是十分大，大多数情况下，不足以成为影响效率和实时性的问题。

故而，从此开始，我们不再有任何这方面的忧虑，可以大胆的使用这种方法。

而前面也说了。相比于时间开销，一个更大的问题应该是 作为使用者，用起来会比较辛苦。
复杂的使用方法，尽管不是一个硬伤，但是，它仍然有违我们的初衷。

然而，我们也分析过使用函数指针调用代替 直接调用 的 一些好处，不好放弃。
于是，我们试图重新梳理实现思路，尽可能简化使用的方式。

辛昕

尽管我前面一步一步从定时器开始，是为了强调一种思路，为了提高编程的执行力，我们不要考虑的太多，而是要尽可能行动。

而实质上，我早在开始写这一系列的帖子以前，我已经全盘考虑过整个uS的大致构成。
其中，对于uSCore。

截至目前，我考虑实现的两个部件是
1.定时器中断；
2.数据收发功能（目前将以串口实现）；

定时器中断的基本功能是：
1.作为一个异步定时器；
2.预留一个粗糙的时间片轮训机制的实现基础；

而串口收发功能 是为了实现 可以直接从uSCore内部向外部输出信息。
这和我们直接在Apper里实现的区别是什么呢？

区别主要是：
1.并不是所有的uC应用程序都需要串口。（当然，这个可以根据实际实现情况，换成其他数据口，比如以太网口或者无线通信接口）
   这里似乎有点强制Apper实现。
   它的功能如同C标准里的stderr流，用来输出错误信息。

2.把它实现在uSer内部，可以把包括向外输出uSer错误或者其他状态信息的功能都集中到uSer里，而无需Apper多花精力去实现。

两个主要部件，意味着至少要带入两个函数指针，也可能不止如此。
此外，我们不能不考虑将来uSCore的功能部件可能扩展。

此外，作为uSer的最重要逻辑块，也就是我们的 uS_Pheriphal，即大家最关心的 外围设备的通用接口。
它们无论如何逃不了若干个IO函数。
因此可以想见，这些函数指针的数量极其繁多。

因此，通过单一一个函数指针传递是不现实的。
因此我们考虑一种新的封装方法。

我们把这些函数指针全部封装成一个新的结构体。
通过这个结构体可以大幅度简化 初始化（也可称之为向uSer的注册）函数 的 接口形参数量。

饭好了，先吃饭~~

辛昕

1. //  in uSCore.h
   
2. 
   
3. #ifndef _US_CORE_
   
4. #define _US_CORE_
   
5. 
   
6. #include "typedef.h"
   
7. #include "CommonMacro.h"
   
8. 
   
9. typedef struct
   
10. {
    
11.     void (*TimerIsrContainer)(void);
    
12. }uSCoreFunc;
    
13. 
    
14. void uSCoreFunc_Initial(uSCoreFunc *Str);
    
15. void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns);
    
16. 
    
17. #endif
    

复制代码

1. #include "uSCore.h"
   
2. #include
   
3. #include "uSCoreTest.h"
   
4. 
   
5. uSCoreFunc uSCoreInit;
   
6. 
   
7. void uSCoreFunc_Initial(uSCoreFunc *Str)
   
8. {
   
9.      Str->TimerIsrContainer = NULL;
   
10. }
    
11. 
    
12. void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns)
    
13. {
    
14.      uSCoreFunc_Initial(&uSCoreInit);
    
15.      
    
16.      if( (uSCoreInit.TimerIsrContainer != NULL) && (pFuns->TimerIsrContainer != NULL) )
    
17.         pFuns->TimerIsrContainer = uSCoreInit.TimerIsrContainer;      
    
18. }
    
19. 
    
20. // end of file -----------------------------------------------------------------

复制代码

这里要注意一个 结构体初始化 的函数。
两点说明：

1.之所以以结构体指针传递要初始化的结构体，因为在Apper必然要使用到这个类型的结构体来传递函数指针。
因此，它的初始化不只是在这里要用大；

2.其二为什么要首先初始化NULL。初始化为NULL或者变量初始化为0，很多人也许只是一个良好习惯而不知道为什么。
这里理由很简单，你需要任何时候让变量处在一个确定的状态，否则，特别是 状态类变量，总会有让你意外的事情发生，理由也很简单，因为你没有初始化他，它处在一个未定状态。自然程序也会有不确定走向。

另外就是，我们前面说过，在执行一个函数指针以前，必须要判断它是否非NULL，否则万一执行了一个NULL指针，谁也不知道程序到底会跑到什么地方去。

在我的stm8s105系统里，它是进入一种类似死机的状态。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2013-8-2 20:58 编辑 ]

辛昕

在uSCoreFunc里包含了（目前只有它，因为我们只需要它）
包含了我们要放到 定时中断里的函数。

因此，我们在Apper里，首先要找一个合适的地方，定义这样一个结构体指针。

最终，综合考虑一下，我放弃了原来的简单 把初始化放在main()函数前，而是另外设置一个uSInit作为独立的初始化模块——当然，它不仅限于只初始化uSCore部分，以后的所有uS初始化都将放在这里，否则这个模块就划分的太不科学了，太繁琐了。

1. #include "uSInit.h"
   
2. #include "uSCore.h"
   
3. #include
   
4. 
   
5. uSCoreFunc uSCoreReg;
   
6. 
   
7. void uSCore_Pre(void)
   
8. {
   
9.      uSCoreFunc_Initial(&uSCoreReg);
   
10. }
    
11. 
    
12. void uS_Init(void)
    
13. {
    
14.     uSCore_Pre();
    
15.     uSCore_Initial(&uSCoreReg);
    
16. }
    

复制代码

我们将注意到。
这个初始化模块，包含了一个非常重要的结构体， uSCore_Reg。
因为它，它将被大多数模块调用。

因此，考虑到这个关系。
我决定给这个模块换个名字。
叫什么好呢？

.........................

想了好一会都没想到，算了，先押下。
毕竟这个历程是软件的生命之旅，所以任何时候都可以改变。
这是这个 软件隐喻 最温暖人心的地方。

辛昕

这个帖子的时间间隔稍微长了一点。

因为我现在继续写这个帖子的时候，我已经完成了 标题里写的内容了。

几乎零点了。

之所以慢，是因为真切遇到一些需要考虑如何实现更好的方法。
几乎可以说，这是第一次实质性遇到的麻烦，也将决定了将来这个uSer的实现基本思路。

我决定先贴出部分代码，然后洗完澡，接着或者明天才来具体解释。

代码从下一个帖子开始贴

辛昕

当前uSer只有两个源文件

头文件基本只是函数声明，所以除非我新增加了什么重要的宏或者结构体定义，否则就不再贴出头文件了。

1. #include "uSCore.h"
   
2. #include
   
3. #include "uSCoreTest.h"
   
4. #include "uSTask.h"
   
5. 
   
6. uSCoreFunc uSCoreInit;
   
7. 
   
8. uSCoreFunc *get_uSCoreInit(void)
   
9. {
   
10.      return (&uSCoreInit);
    
11. }
    
12. 
    
13. void uSCoreFunc_Initial(uSCoreFunc *Str)
    
14. {
    
15.      Str->TimerIsrContainer = NULL;
    
16.      Str->Led_4_Test = NULL;
    
17. }
    
18. 
    
19. void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns)
    
20. {
    
21.      uSCoreFunc_Initial(&uSCoreInit);
    
22.      
    
23.      if(pFuns->Led_4_Test != NULL)
    
24.         uSCoreInit.Led_4_Test = pFuns->Led_4_Test;
    
25.      
    
26.      uSCoreInit.TimerIsrContainer = uS_TaskList;
    
27.      
    
28.      if(uSCoreInit.TimerIsrContainer != NULL)
    
29.         pFuns->TimerIsrContainer = uSCoreInit.TimerIsrContainer;   
    
30. }
    
31. 
    
32. 
    
33. 
    
34. // end of file -----------------------------------------------------------------
    

复制代码

1. #include "uSTask.h"
   
2. #include "uSCore.h"
   
3. 
   
4. void uS_TaskList(void)
   
5. {
   
6.      static U16 Times = 0;
   
7.      
   
8.      Times++;
   
9.      
   
10.      if(Times & 0x100)
    
11.        (*(get_uSCoreInit()->Led_4_Test))();
    
12. }

复制代码

这里先简单介绍一下这个uSTask的设置原因。

因为，整个uSer的各个部件，都有可能往这个 将放在定时器中断服务程序 里的函数，这个时候我们不妨称之为 Task也就是任务了。

因此，它应该独立出来，高于其他已知设定的两三个独立逻辑部块。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2013-8-2 23:51 编辑 ]

辛昕

包含4个源文件

第一个自然是主源文件main函数所在

1. #include "uSInit.h"
   
2. #include "uCGpio.h"
   
3. #include "uCTimer.h"
   
4. 
   
5. void SystemInitial(void)
   
6. {
   
7.      uSReset();
   
8.      uCGpio_Initial();
   
9. 
   
10. }
    
11. 
    
12. void main(void)
    
13. {
    
14.     SystemInitial();
    
15.     uS_Init();
    
16.     Timer_Initial();
    
17.    
    
18.     while(1);
    
19. }

复制代码

这里必须说明，因为这个时候，有一个顺序的问题要处理（跟通过函数指针和uSer进行“进进出出”的函数交换所致），所以，目前还是暂时调出预期效果的结果。

接下来的整理和重构，第一个要对付的就是这个地方，一定要努力使他与顺序无关或者明确一个好的顺序，或者让这个顺序不易混淆的措施。
一定要让使用者容易使用为己任。

接着是新增加的uSInit模块，它是给Apper集中初始化uS各部件的。

1. #include "uSInit.h"
   
2. #include "uSCore.h"
   
3. #include
   
4. 
   
5. uSCoreFunc uSCoreReg;
   
6. 
   
7. void uSReset(void)
   
8. {
   
9.      uSCoreFunc_Initial(&uSCoreReg);
   
10. }
    
11. 
    
12. void uS_Init(void)
    
13. {
    
14.     uSCore_Initial(&uSCoreReg);
    
15. }
    
16. 
    
17. uSCoreFunc *get_uSCoreReg(void)
    
18. {
    
19.     return (&uSCoreReg);
    
20. }

复制代码

然后是 定时器中断 和 GPIO的底层设置

1. #include "uCTimer.h"
   
2. #include "stm8s_tim2.h"
   
3. #include "uSInit.h"
   
4. #include
   
5. 
   
6. void (*TimerIsr)(void) = NULL;
   
7. 
   
8. void Timer_Initial(void)
   
9. {
   
10.     TIM2_TimeBaseInit( TIM2_PRESCALER_16 ,400);
    
11.     TIM2_PrescalerConfig(TIM2_PRESCALER_16,TIM2_PSCRELOADMODE_IMMEDIATE);
    
12.     TIM2_ARRPreloadConfig(ENABLE);
    
13.     TIM2_ITConfig(TIM2_IT_UPDATE , ENABLE);
    
14.     TIM2_Cmd(ENABLE);
    
15.    
    
16.     if(get_uSCoreReg()->TimerIsrContainer != NULL)
    
17.        TimerIsr = get_uSCoreReg()->TimerIsrContainer;   
    
18.    
    
19.     __enable_interrupt();
    
20. }
    
21. 
    
22. #pragma vector=0xF
    
23. __interrupt void TIM2_UPD_OVF_BRK_IRQHandler(void)
    
24. {  
    
25.    TIM2_ClearITPendingBit(TIM2_IT_UPDATE);
    
26.    
    
27.    if(TimerIsr != NULL)
    
28.       (*TimerIsr)();
    
29. }
    

复制代码

1. #include "uCGpio.h"
   
2. #include "stm8s_gpio.h"
   
3. #include "uSInit.h"
   
4. #include
   
5. 
   
6. void (*Led_4_Test)(void) = NULL;
   
7. 
   
8. void uCGpio_Initial(void)
   
9. {
   
10.      GPIOD->DDR |= 1<<0;
    
11.      GPIOD->CR1 |= 1<<0;
    
12.      
    
13.      get_uSCoreReg()->Led_4_Test = uCGpio_Toggle;
    
14. }
    
15. 
    
16. void uCGpio_Toggle(void)
    
17. {
    
18.      static U8 Status = 0;
    
19.      
    
20.      Status = !Status;
    
21.      
    
22.      if(Status == 0)
    
23.         GPIOD->ODR |= 1<<0;
    
24.      else
    
25.         GPIOD->ODR &= ~(1<<0);
    
26. }
    

复制代码

[ 本帖最后由 辛昕 于 2013-8-2 23:52 编辑 ]

kobe1941

楼主头像戴着红领巾，，顶一个

辛昕

那是 红领带.......

虽然差了一个字，，，，红领巾是我十来岁的时候带的
带红领带的时候我快24了~~~大学毕业照

木瓜子

void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns)
{
     uSCoreFunc_Initial(&uSCoreInit);
     
     if( (uSCoreInit.TimerIsrContainer != NULL) && (pFuns->TimerIsrContainer != NULL) )
        pFuns->TimerIsrContainer = uSCoreInit.TimerIsrContainer;      
}

不知道这里的if 语句还有什么作用，第一行就已经
uSCoreInit.TimerIsrContainer  = NULL，
那if根本就没起作用啊，不理解啊不理解
话说开头看就优点被绕晕的感觉，菜鸟就是这样了，什么时候才能得到这高度啊

辛昕

是的。
这个地方写错了。
我刚检查了我最新的代码里，因为改动比较大（名字，甚至是后来的 注册方式 都变化了很多）

但从我对比和回忆。
我当时的确是这个地方写错了。

我记得我后来好像改成 只检查 参数的成员 非NULL。

木瓜子

typedef struct
{
    void (*TimerIsrContainer)(void);
}uSCoreFunc;

这是定义的结构体，里面只一个函数指针成员，但我不知道下面的这个函数，其参数怎么会出现了另一个成员Led_4_Test  ？

void uSCoreFunc_Initial(uSCoreFunc *Str)
{
     Str->TimerIsrContainer = NULL;
     Str->Led_4_Test = NULL;
}

话说怎会这么少人关注啊，我是才开始发现版主发的这个系列us成长，就关注起来，俺一个菜鸟，多学习一些前辈高手的编程思想

[ 本帖最后由 木瓜子 于 2013-8-28 23:11 编辑 ]

辛昕

well
是这样的。
我这是直播的内容，所以前后改动比较大。
你现在弄的是 定时器那一部分。
我建议你去 第六 还是第七篇，找 uS-v0.1释出版。
那是完整的而又纯粹的只有定时器 的 最终版。

当然你也可以找到我现在醉心释出的 uS v0.2
但我记得，这个部分我做过的改动并不多，只是改了个名字。

这里跟你道个歉。
因为理论上来说，我不应该随便改变接口或者名字。
但是因为这个东西是从无到有，我一开始很难做到一成不变的设计。
所以整个过程都是很迅猛变化的。

我的建议是

你找到两个 释出版本
uS v0.1 和 uS v0.2
然后分别往回看，这样不至于出现太多奇怪的地方。

辛昕

嗯，多谢你的夸奖。

我喜欢你提到的 成长。

是的，这也是我这个系列直播贴的初衷。

另外感谢你作为第一个真的在看我做的整个过程的人。
对于前面说的，我加一个补充。

你在看的过程中会遇到一些你觉得奇怪的地方，这是正常的。
正如前面所说，这是一个成长的过程。加上我写程序的时候，并不急于保证每一步做的都是可以马上编译运行——而是一个设计过程和思路的完整展现。
——事实上我觉得这样的编码方式更健康，更容易进行——这叫增量式开发过程。

所以，我给你的建议是，你遇到看不懂不理解的地方，可以先记下，然后接着往下看。

我每一次都只完成一个独立模块，然后分别以 uSv0.1 uSv0.2 冠名。
因此你每次也不需要看的太远，只要看到当前的 模块释出 就可以 回头整理 所遇到的问题了。

——我相信，在我的直播贴里，你会看到所有变化的源头和原因。

然后，非常欢迎你经常这样反馈意见。
因为对于你的回复，我非常感动！

木瓜子

还有不对劲的啊， 我怎么觉得是应该第一句去掉的，看着这个函数的本意似乎是，如果被传递的函数指针不为空，且参数所指的函数指针也不为空，就将被传递的函数指针赋值给参数所指的指针

void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns)
{
     uSCoreFunc_Initial(&uSCoreInit);
     
     if( (uSCoreInit.TimerIsrContainer != NULL) && (pFuns->TimerIsrContainer != NULL) )
        pFuns->TimerIsrContainer = uSCoreInit.TimerIsrContainer;      
}
也就是应该是
void uSCore_Initial(uSCoreFunc *pFuns)
{
     if( (uSCoreInit.TimerIsrContainer != NULL) && (pFuns->TimerIsrContainer != NULL) )
        pFuns->TimerIsrContainer = uSCoreInit.TimerIsrContainer;      
}

不知道我说的对不对

木瓜子

好，我找下你说的那两个版本，仔细看下，我看的时候是一点一点仔细看，想明白了才往下看，所以总是被卡住

辛昕

嗯，先从每个释出版的地方获得当时的最后版本，再回去看就好了。

另外，我强烈建议你，在你使用的单片机上试用一下这个程序。

我有一个uS_App,你只需要根据你自己的程序，修改一下相关的寄存器设置就可以了。

木瓜子

我会试试看的，谢谢斑竹的指教