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ID：技术让梦想更伟大
来源：网络素材
设计模式是一个用来处理那些在软件中会重复出现的问题的解决方案。开发人员可以选择浪费宝贵的时间和预算从无到有地重新发明一个解决方案，也可以从他的解决方案工具箱中选择一个最适合解决这个问题的方案。在微处理器出现之初，底层驱动已经很成熟了，那么，为什么不利用现有的成熟的解决方案呢?驱动程序设计模式大致分属以下4个类别：Bit bang、轮询、中断驱动和直接存储器访问(DMA)。Bit bang模式：当微控制器没有内外设去执行功能的时候，或者当所有的内外设都已经被使用了，而此时又有一个新的请求，那么开发者就应该选择Bit bang设计模式。Bit bang模式的解决方案很有效率，但通常需要大量的软件开销来确保其实施的能力。Bit bang模式可以让开发者手动完成通信协议或外部行为。轮询模式用于简单地监视一个轮询调度方式中的事件。轮询模式适用于非常简单的系统，但许多现代应用程序都需要中断。中断可以让开发者在事件发生时进行处理，而不用等代码手动检查。DMA(直接存储器访问)模式允许其它外围设备来处理数据传输的需求，而不需要驱动的干预。一个实时系统是否能满足实时需求取决于它的驱动程序。写入能力差的驱动是低效的，并可能使不知情的开发者放弃系统的性能。设计者需要考虑驱动的两个特点：阻塞和非阻塞。一个阻塞的驱动程序在其完成工作之前会阻止其他任何软件执行操作。例如，一个USART驱动程序可以把一个字符装入传输缓冲区，然后一直等到接收到传输结束标志符才继续执行下一步操作。另一方面，非阻塞驱动则是一般利用中断来实现它的功能。中断的使用可以防止驱动程序在等待一个事件发生时拦截其他软件的执行操作。USART的驱动程序可以将一个字符装入传输缓冲区然后等主程序发布下一个指令。传输结束标志符的设置会导致中断结束，让驱动进行下一步操作。无论哪种类型，为了保持实时性能，并防止系统中的故障，开发人员必须了解驱动的平均执行时间和最坏情况下的执行时间。一个完整的系统可能会因为一个潜在的风险而造成更大的安全问题。在时间和预算都很紧张的情况下为什么还要再造轮子呢?在驱动程序开发中，重用、便携性和可维护性都是驱动设计的关键要求。这里面的许多特征可以通过硬件抽象层的设计和使用来说明。硬件抽象层(HAL)为开发人员提供一种方式来创建一个标准接口去控制微控制器的外设。抽象隐藏实现细节，取而代之的是提供了可视化功能，如 Usart_Init和Usart_Transmit。这个方法就是让任何USART、SPI、PWM或其他外设具备所有微控制器都支持的共同特点。使用HAL隐藏底层、特定设备的细节，让应用程序开发人员专注于应用的需求，而不是关注底层的硬件是如何工作的。同时HAL提供了一个重用的容器。微控制器在过去的几年里变得越来越复杂。以前想要完全了解一个微控制器需要掌握由一个大约包含500页组成的单一数据手册。而如今，一个32位微控制器通常包含由部分的数据手册、整个微控制器系列的资料表、每个外设数以百计的资料以及所有的勘误表组成的数据手册。开发人员如果想要完全掌握这部分的内容需要了解几千页的文件。不幸的是，所有这些数据手册都是一个驱动程序能真正合理实现所需要的。开发人员在一开始就要对每个数据手册中包含的信息进行收集和排序。通常它们中的每一个都需要被访问以使外设启动和运行。关键信息被分散(或隐藏)在每种类型的数据手册中。最近我刚好有机会把一系列的微控制器驱动移植到其他的微处理器上。制造商和数据手册都表明PWM外设在这两个系列的微控制器之间是相同的。然而，实际情况却是在运行PWM驱动器的时候两者之间有很大的不同。该驱动程序只能在原来的微控制器工作，而在新系列的微控制器上却无效。在反复翻看数据手册之后，我在数据手册中一个完全不相关的注脚里发现了PWM外设上电时会处于故障状态，需要将一个隐藏在寄存器中的标志位清零。在驱动程序实现的开始，确认外设可能出现的故障并查看其他看似无关的寄存器错误。
嵌入式开发经验分享
在做驱动的时候，肯定会用到与内核相关的东西，或者需要和内核中的某些模块配合，这样你也要理解内核的某些部分是如何实现的，最后，你应该可以很好的掌握linux的内核整体框架是什么。这些都是进步，都是在你一次又一次的开发中需要总结的东西，如果你不总结，永远都是从头开始（或者说永远都是还没看懂别人代码为什么这么做的时候，就去改它，然后可以工作了），就完事了，这样你永远也不可能提高，最后你就有了现在的这种感觉，觉得自己什么都不是，什么都不懂。还有一点要说明的，现在有许多人搞linux开发，却不去用linux系统做为自己工作的平台，在这种情况下，你很难理解linux内核的实现机制，以及为什么要采用这种方式实现。你都没用过linux系统，就想去实现一个与linux运行机理相符合的项目，这是不可能的。就是你这个项目成功了，它也肯定不是最优的，或者是不符合linux的使用习惯的（包括内核的扩展和应用程序的实现）。所以，最后想说的是，你一定要定期总结，总结你这段时间做了什么，你从中得到了什么，为了你以后可以更好的做好类似的工作，你应该去看些其它的什么东西;二是你一定至少要在工作的开发环境中使用linux作为你的平时工作平台，而不要使用虚拟机和服务期，因为你只有完全了解了linux的使用，你才可以为它开发符合它规则的项目。‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ END ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧
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