嵌入式微系統msOS的誕生(shēng)-嵌入式微系統連載之四

　　爲了解決多人協作，多種需求産品的開(kāi)發，并且還要長期維護，必須要把這些産品的共性提取出來。

　　1、 不需要低功耗設計。

　　2、 傳感器類和驅動器類屬于單一(yī)功能的設備，傳統前後台架構的MS3即可。

　　3、 電(diàn)源類及控制類設備都屬于功能複雜(zá)的，實時性要求高，帶有屏幕顯示，外(wài)擴多路傳感器或者驅動器的設備，這兩類可以統一(yī)爲一(yī)類，是設計的重點，需要建立全新的平台。

　　那麽這個新平台應該做成什麽樣子，腦子裏還是沒有概念的，隻是知(zhī)道在高頻(pín)機設計中(zhōng)，傳統的狀态機或者函數指針方式的菜單界面編程方式是要改進了。我(wǒ)雖然在手機公司做過近兩年的手機驅動開(kāi)發，但此後一(yī)直做硬件方面的工(gōng)作，後來創業經營公司，所以嵌入式軟件水平一(yī)直停留在MS3這個層次沒有提高，對于這個新平台的設計，首先需要向軟件專家請教，尤其是過去(qù)這麽多年，軟件開(kāi)發也有極大(dà)的變化。

　　幸好我(wǒ)公司的底子是做手機的，主流是MTK手機方案，此外(wài)基于Wince做了一(yī)款工(gōng)業手持機，所以有各類專業軟件人員(yuán)，對C、JAVA、C#都非常熟悉。在衆多軟件人員(yuán)中(zhōng)，特别要感謝的是蘇鵬，他擅長Linux,之後是負責MTK手機開(kāi)發平台的維護，也需要開(kāi)發JAVA應用，關鍵那個時候他也恰好參與了基于MS3的紅外(wài)溫度傳感器的開(kāi)發，所以對嵌入式有一(yī)定的概念，對大(dà)型軟件編程又(yòu)很擅長，所以當我(wǒ)提出我(wǒ)的需求的時候，他很清楚我(wǒ)想要幹什麽。

　　蘇鵬認爲MS3是一(yī)個很好的東西，簡單、易用，不能輕易抛棄，所以第一(yī)步在MS3上重構，引入當前主流的面向對象菜單界面編程思想，這個重構花了将近一(yī)個月，因爲MS3是前後台的，隻有一(yī)個大(dà)循環，基于消息機制，很多事件都是在大(dà)循環中(zhōng)處理，菜單界面放(fàng)在大(dà)循環中(zhōng)解析的時候，因爲菜單界面顯示屬于是低速事件，會嚴重影響高速的事件，讓MS3中(zhōng)的消息機制失效，所以無法的實現面向對象菜單界面編程，隻是形式上的實現了一(yī)些功能，沒有實際使用這個代碼，但這也爲後來的真正實現面向對象菜單界面編程打下(xià)了基礎，并且也認識到MS3這種隻有一(yī)個大(dà)循環的架構無法實現真正的面向對象菜單界面編程，必須要引入搶占式多任務操作系統，把菜單界面放(fàng)在最低優先級的任務中(zhōng)，其他的消息事件處理（消息事件處理，也叫業務邏輯處理，後續用業務邏輯表述）放(fàng)在一(yī)個高的優先級中(zhōng)，這樣最少需要兩個任務，所以接下(xià)來的事情就是選擇RTOS,并且深入理解它。

　　首先考慮的是uC/OS-II,因爲它的資(zī)料最多，用戶群體(tǐ)廣泛，并且之前也接觸過一(yī)點，雖然沒有深入，但感情上首選它。此外(wài)有同事推薦了FreeRTOS和國内的RT-Thread,FreeRTOS跟uC/OS-II類似，但知(zhī)名度太低，資(zī)料及客戶群體(tǐ)都很少，雖然它是免費(fèi)的，還是放(fàng)棄了。RT-Thread編程風格是Linux的，我(wǒ)不喜歡Linux風格，感覺不好看，不夠優雅，其次知(zhī)名度也遠不如uC/OS-II,并且可靠性、穩定性如何也值得懷疑，它帶的GUI适合彩屏，相對複雜(zá)，也不适合黑白(bái)屏的工(gōng)業場合使用，所以也放(fàng)棄了。

　　選定uC/OS-II後，必須要深入理解它的每一(yī)個細節，首先碰到的就是uC/OS-II有太多的宏定義，因爲要可裁剪、可配置，但實際上有大(dà)量的功能是用不到的，所以我(wǒ)就從精簡入手，把在新平台中(zhōng)可能用到的函數保留下(xià)來，其它的一(yī)律去(qù)掉，這樣就沒有了煩人的宏定義，有很多網友也抱怨這些宏定義，嚴重的幹擾了uC/OS-II的代碼閱讀。

　　通過精簡uC/OS-II,深刻掌握了它的原理，并且這個時候新平台的需求也越來越清晰，絕大(dà)部分(fēn)的需求隻要兩個任務即可，一(yī)個爲菜單界面任務，一(yī)個爲業務邏輯任務，根本不需要64個任務，所以對uC/OS-II大(dà)做修改重構，去(qù)掉了空閑任務和統計任務，把菜單界面解析安排在最低優先級上，業務邏輯放(fàng)在高優先級上，這樣隻需要兩個任務即可。

　　爲了考慮今後任務的擴展性，還是保留了任務表，隻是精簡爲支持8個任務。爲了降低OS的内存占用，進一(yī)步精簡OS内核，把原來基于鏈表結構的任務塊改成數組結構。這樣一(yī)個非常簡單的uC/OS-II就出爐了，僅僅兩個文件即可。

　　精簡、重構後的内核隻是保留了uC/OS-II的任務切換功能而已，而所有的RTOS都有這個功能，并且都是類似的，所以已經脫離(lí)了uC/OS-II,隻是這個内核開(kāi)始源自uC/OS-II,風格一(yī)樣，所以還保留其名，但本質上已經不屬于uC/OS-II了，所以也不存在版權問題，若想進一(yī)步避開(kāi)，也可以參考其它的RTOS精簡或者直接用其它的RTOS.若隻需要用兩個任務，新平台還提供了一(yī)種軟中(zhōng)斷的方式實現雙任務，完全不需要RTOS。

　　引入RTOS實現了多任務之後，新平台的架構有些浮現，接下(xià)來要做的是确定軟件架構，而這個必須要從現代成熟的軟件架構中(zhōng)尋找。在跟同事交流後，他們都提到了面向對象設計，但這個需要采用C++,而嵌入式中(zhōng)C++卻不流行，我(wǒ)也不會，所以不可能選擇C++.後來想到用常規的C語言寫成類似C++的面向對象風格，但參考了網上的代碼之後，覺得把C語言弄的更複雜(zá)了，很别扭，變成了四不像。之後又(yòu)了解了JAVA,但感覺這個風格也不是很适合，直到有一(yī)位負責C#的同事侯德平，他建議采用C#,并且給我(wǒ)演示C#的好處的時候，讓我(wǒ)眼睛一(yī)亮，這就是我(wǒ)想要的東西。

　　1、優雅的編程風格，簡單易用的長命名命名規範很容易被開(kāi)發者接受，抛棄複雜(zá)的匈牙利命名法。

　　2、System這個命名空間概念，可以很好的封裝整個系統層，把應用層獨立出來，這樣可以提高代碼的複用性和穩定性。

　　3、C#是面向對象，但比C++簡單很多，完全可以利用C語言中(zhōng)的結構體(tǐ)模拟命名空間和類，把C語言寫成C#風格。

　　4、微軟的編程環境，特别适合工(gōng)業行業，無論PC機還是WINCE嵌入式設備，C#都可以通用。這樣嵌入式端用新平台開(kāi)發之後，本身就是C#風格的，很容易掌握PC端的C#編程。

　　到了這兒，整個框架基本成型，但是系統層如何進一(yī)步細分(fēn)呢？這時蘇鵬建議參考ARM的CMSIS标準。

　　爲了提高可移植性，在硬件驅動層與OS、GUI等中(zhōng)間件層引入了設備層，至此整個軟件架構的框架基本建立完成。