[发明专利]硬件底层快速配置的上位机软件架构设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软件架构设计方法，具体涉及一种硬件底层快速配置的上位机软件架构设计方法。

背景技术

在科技飞速发展的今天，嵌入式设备无处不在，如无人机飞行控制器、CT机和汽车发动机ECU单元等。在嵌入式设备的计算核心单元(如单片机、SOC芯片等)中运行的软件就是下位机软件。通常情况下，下位机软件在开发、调试以及工作过程中，需要实时接收外部指令，然后将自身采集、计算和分析得到的结果数据发送到外部设备(PC机)进行进一步的分析和显示，而在外部设备中运行的软件就是上位机软件。上位机和下位机的关系如附图1所示。

如附图1所示，上位机和下位机通过通信链路(如UART总线、网络总线、CAN总线或1553B总线)进行数据的交换。下位机工作环境、通信速度以及硬件配置的不同，常常带来通信链路的不同。如一些民用场景常常使用UART总线和网络总线，汽车等常常使用工业现场总线CAN总线，而飞机等常常使用1553B航空总线。

当前，在实际应用时，需要根据不同的要求、不同的硬件通信接口对上位机软件进行开发和配置，会耗费大量的时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种硬件底层快速配置的上位机软件架构设计方法，可根据不同的硬件通信接口对上位机软件进行快速配置，从而扩展上位机软件的使用范围，并显著减少嵌入式设备的开发时间。

本发明是这样实现的：

一种硬件底层快速配置的上位机软件架构设计方法，包括：

(一)配置文件设计；

(二)通用接口设计；

(三)具体的硬件底层驱动设计。

更进一步的方案是：

所述配置文件设计，是将硬件的种类以及参数信息存储在配置文件中，当上位机软件开始运行时，首先从配置文件中读取硬件配置信息，根据读取的配置信息，选择特定的硬件接口，完成硬件初始化，实现对该硬件接口的支持。

更进一步的方案是：

所述通用接口设计，是在硬件初始化中，分配一个接收数据线程，周期性的接收下位机发送过来的数据。如果收到数据，则向数据打包解析层抛出事件，数据打包解析层响应事件，完成数据的检验和解析。

更进一步的方案是：

所述具体的硬件底层驱动设计，包括：

1)利用通用接口，定义底层硬件通信类；

2)定义底层硬件通信类中需要用到的变量；

3)设计通用接口的实现，包括：

31)设计硬件初始化函数

初始化函数根据配置文件中提供的通信端口配置信息，完成通信端口的初始化配置，并返回配置结果；

32)设计清除缓冲区函数

每次进行数据通信前，调用清除缓冲区函数，将数据缓冲区中存储的数据全部清除，从而避免缓冲区中数据对通信的不良影响。

33)设计数据发送函数

数据发送函数主要调用通信硬件底层函数将数据发送缓冲区中的数据发送出去，

34)设计关闭串口函数

在项目退出时，应调用关闭串口函数，首先关闭数据接收线程以释放CPU资源，然后通过关闭串口通信端口以释放硬件通信接口资源。

4)底层硬件通信类私有函数的实现，包括：

41)底层硬件打开函数

实现数据接收线程的启动，并打开串口。

42)底层硬件数据接收线程

当调用硬件初始化函数完成通信接口的初始化后，即启动了数据接收线程，之后该线程周期性的查询底层硬件通信端口状态，如果有数据，则自动开始接收数据，并向数据打包解析层抛出收到数据事件。

更进一步的方案是：

底层硬件通信类中需要用到的变量包括事件、串口类、数据接收线程、数据接收缓冲区、系统等待信号。

更进一步的方案是：

所述上位机软件分解为业务层、数据打包解析层、数据通信层和硬件驱动层；

其中，业务层与上位机功能直接相关，提供上位机的具体操作指令；数据打包解析层为业务层提供接口函数，将需要发送给下位机的数据进行打包，或者解析收到的下位机自检结果数据；数据通信层为数据打包解析层提供接口函数，并调用硬件驱动层的接口函数，完成数据的收发工作；硬件驱动层由各硬件通信板卡厂家提供接口函数，供数据通信层调用。

更进一步的方案是：