嵌入式軟件框架，一個(gè)面向單片機(jī)應(yīng)用的事件調(diào)度器。

工程師進(jìn)階筆記 · 發(fā)表于 2024-9-9 17:50:00

我是老溫，一名熱愛(ài)學(xué)習(xí)的嵌入式工程師
關(guān)注我，一起變得更加優(yōu)秀！
一、EventOS是什么？
EventOS，是一個(gè)面向單片機(jī)、事件驅(qū)動(dòng)的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它主要有兩大技術(shù)特色：一是事件驅(qū)動(dòng)，二是超輕量。
EventOS以及其母項(xiàng)目EventOS，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)企業(yè)級(jí)的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以事件總線為核心，打造一個(gè)統(tǒng)一的嵌入式技術(shù)生態(tài)，
為廣大企業(yè)用戶(hù)和嵌入式開(kāi)發(fā)者們，提供搞可靠性的、高性能的、現(xiàn)代且高開(kāi)發(fā)效率的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境。
EventOS的主要特性列舉如下：
（1）事件總線為核心組件，靈活易用，是進(jìn)行線程（狀態(tài)機(jī)）間同步或者通信的主要手段，也是對(duì)EventOS分布式特性和跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)進(jìn)行支持的唯一手段。事件支持廣播發(fā)送，或者發(fā)布-訂閱機(jī)制兩種方式（二選一）。
（2）全局事件隊(duì)列，摒棄每個(gè)線程（狀態(tài)機(jī)）擁有自己的事件隊(duì)列的方式，只有一個(gè)全局事件隊(duì)列，極限壓縮對(duì)RAM的占用。
（3）協(xié)作式內(nèi)核，優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生資源競(jìng)爭(zhēng)，極度可靠。
（4）極度輕量，便于嵌入其他系統(tǒng)，除事件總線外的所有特性（層次狀態(tài)機(jī)、平面狀態(tài)機(jī)、發(fā)布-訂閱機(jī)制、事件攜帶數(shù)據(jù)、事件橋等）均可裁剪，將資源占用降至極限，可低至ROM 1.2KB，RAM 172Byte�？梢宰鳛樽酉到y(tǒng)，“悄悄”嵌入到其他軟件系統(tǒng)中去。
（5）功能強(qiáng)大的軟定時(shí)器，以時(shí)間事件的形式，對(duì)軟定時(shí)器功能，進(jìn)行優(yōu)雅且功能強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)。
（6）API的設(shè)計(jì)，更加簡(jiǎn)明，更加符合本土嵌入式工程師的習(xí)慣。移植方便，只需實(shí)現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)接口函數(shù)即可。
（7）未來(lái)會(huì)使用Event Bridge（事件橋）機(jī)制與EventOS打通事件總線，以便對(duì)EventOS的分布式特性進(jìn)行支持。
（8）重點(diǎn)關(guān)注三種應(yīng)用場(chǎng)景：中小資源單片機(jī)，作為模塊向其他軟件系統(tǒng)的嵌入和可靠性要求較高的嵌入式場(chǎng)景。
EventOS的前身，曾經(jīng)讓我在過(guò)去的工作中受益匪淺，讓我非常高效的寫(xiě)出了很多可靠的程序，能力和回報(bào)都有了質(zhì)的提升。
現(xiàn)在，我將以前的技術(shù)成果整理重構(gòu)，在各方面都向著規(guī)范的開(kāi)源項(xiàng)目靠攏，包括源碼、注釋、文檔、單元測(cè)試和例程等等。
未來(lái)，EventOS這個(gè)項(xiàng)目我會(huì)一直完善下去。我的目標(biāo)是，將EventOS項(xiàng)目在2022年底前做成Gitee推薦項(xiàng)目，2024年年底前將EventOS項(xiàng)目，做成Gitee的GVP項(xiàng)目。造福更多的嵌入式工程師。

二、文檔與博客
EventOS的移植和入門(mén)，在documentation文件夾里，可以參考以下幾個(gè)文檔：（1）快速入門(mén)文檔https://gitee.com/event-os/eventos/blob/master/documentation/UM-02-001-QuickStart.md
（2）裸機(jī)移植文檔https://gitee.com/event-os/eventos/blob/master/documentation/UM-02-002-PortMetal.md
（3）開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建https://gitee.com/event-os/eventos/blob/master/documentation/UM-02-003-DevEnv.md
（4）如何理解事件https://gitee.com/event-os/eventos/blob/master/blog/%E5%A6%82%E4%BD%95%E7%90%86%E8%A7%A3%E4%BA%8B%E4%BB%B6.md
三、為什么叫做EventOS？
EventOS真的非常輕量。全功能的EventOS目前經(jīng)MDK編譯后，框架本身占用RAM 200Byte，ROM約3.5KB（優(yōu)化等級(jí)為-O3）或4.5KB（優(yōu)化等級(jí)為-O0）。
裁剪后，最小功能的EventOS，目前經(jīng)MDK編譯后，框架本身占用RAM 172Byte，ROM約1.2KB（優(yōu)化等級(jí)為-O3）或1.5KB（優(yōu)化等級(jí)為-O0）。
之所以叫EventOS，一是因?yàn)樗募夹g(shù)特色與核心思想，就是事件驅(qū)動(dòng)；二是因?yàn)樗橇硗庖粋€(gè)開(kāi)源項(xiàng)目EventOS（準(zhǔn)備中）的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)，
EventOS是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)的、分布式的、可跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)的嵌入式RTOS，面向32位單片機(jī)和更高處理器的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
四、EventOS主張的編程思想
事件驅(qū)動(dòng)與事件總線
事件驅(qū)動(dòng)和事件總線，是EventOS的核心，也是EventOS的核心。事件機(jī)制，與RTOS中事件概念完全不同，它更像是windows編程中的消息。
事件，可以認(rèn)為是主題 + 不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)事件，可以極大解耦模塊間的耦合，增強(qiáng)軟件的可測(cè)試性，還可以進(jìn)行跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)和分布式擴(kuò)展。
防御式編程
EventOS使用了大量的斷言，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程和用戶(hù)對(duì)EventOS的使用進(jìn)行大量的檢查。
我們強(qiáng)烈建議，用戶(hù)要對(duì)斷言接口函數(shù)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際的產(chǎn)品代碼中，依然打開(kāi)斷言。這樣，軟件將以非�？斓乃俣�，收斂于穩(wěn)定狀態(tài)。
跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)
EventOS提倡跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)。所謂跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)，就是在Windows和Linux等便捷友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境里，完成絕大部分的開(kāi)發(fā)工作，包括編程、調(diào)試、運(yùn)行和單元測(cè)試等工作，然后在目標(biāo)平臺(tái)上進(jìn)行最后的移植、調(diào)試和適配工作。
跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)有很多，比如開(kāi)發(fā)效率非常高、工程師進(jìn)入到更多的編程領(lǐng)域和程序穩(wěn)定可靠等。EventOS主要在32位MinGW平臺(tái)和Linux平臺(tái)上開(kāi)發(fā)。
開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建，見(jiàn)文檔開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建。當(dāng)然，也完全可以用MDK在單片機(jī)上直接開(kāi)發(fā)，效率稍低而已。
消除耦合
無(wú)論是廣播式的事件發(fā)送機(jī)制，還是發(fā)布-訂閱式的事件發(fā)送機(jī)制，實(shí)際上，都是為了消除軟件模塊間的耦合。
五、EventOS項(xiàng)目的維護(hù)原則
但行好事，不問(wèn)前程
我完全沒(méi)有考慮過(guò)EventOS將來(lái)能夠如何，而且最近EventOS的發(fā)展有點(diǎn)超出我預(yù)計(jì)，我有點(diǎn)受寵若驚。
更多的人了解EventOS是一件好事，敦促這我把EventOS項(xiàng)目盡快做好，做完善，做成一個(gè)工業(yè)級(jí)的軟件產(chǎn)品，為廣大的嵌入式工作者創(chuàng)造便利。
希望EventOS最終被眾多工程師和企業(yè)認(rèn)可，并在成千上萬(wàn)的嵌入式產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用起來(lái)，那就不枉我這些年深挖技術(shù)的努力。
源碼文檔并進(jìn)
我深知完善豐富的文檔，對(duì)一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目的重要意義。因此，我堅(jiān)持每一個(gè)特性的升級(jí)，每一個(gè)BUG的修復(fù)，都跟隨著相應(yīng)的文檔。
讓EventOS和EventOS項(xiàng)目的文檔專(zhuān)業(yè)化、體系化，包含用戶(hù)手冊(cè)、版本特性、原理說(shuō)明、博客、例程等等。
單元測(cè)試優(yōu)先
嵌入式的開(kāi)源項(xiàng)目，用戶(hù)最關(guān)心的，是軟件的可靠性。單元測(cè)試，是保證軟件健壯與可靠的重要手段。對(duì)于EventOS這種系統(tǒng)級(jí)、框架級(jí)的軟件，穩(wěn)定性與可靠性更加重要。
從EventOS誕生之日起，它就是面向單元測(cè)試的。詳盡而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯卧獪y(cè)試，保證了EventOS將絕大多數(shù)的BUG，消除在了開(kāi)發(fā)階段。EventOS的每一次重構(gòu)、升級(jí)與發(fā)布，都是經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯卧獪y(cè)試的。
9 B' d6 b+ z4 `/ E- O M用戶(hù)至上，需求至上
軟件如何發(fā)展，代碼向哪個(gè)方向前進(jìn)，EventOS完全聽(tīng)從用戶(hù)們的聲音，完全從需求出發(fā)。我們從各個(gè)渠道，微信、QQ、論壇等獲取的意見(jiàn)建議，都將體現(xiàn)到EventOS的開(kāi)發(fā)中去。
六、代碼結(jié)構(gòu)
核心代碼
eventos/eventos.c EventOS狀態(tài)機(jī)框架的實(shí)現(xiàn)eventos/eventos.h 頭文件eventos/eventos_config.h 對(duì)EventOS進(jìn)行配置與裁剪
第三方代碼庫(kù)
RTT Segger JLink所提供的日志庫(kù)，依賴(lài)于JLink硬件。unity 單元測(cè)試框架
例程代碼
freertos 對(duì)FreeRTOS的適配例程（未完成）。posix 對(duì)符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)（如Linux、VxWork、MinGW等)的適配例程。stm32f030 對(duì)ARM Cortex-M0芯片的裸機(jī)運(yùn)行（無(wú)RTOS）的例程。stm32f103 對(duì)ARM Cortex-M3芯片的裸機(jī)運(yùn)行（無(wú)RTOS）的例程。test 對(duì)源碼進(jìn)行的單元測(cè)試?yán)�。digital_watch 電子表例程，狀態(tài)機(jī)的典型應(yīng)用。" W" K; V* `$ i' N, n2 ?
tools
一些Python腳本和工具。
文檔
文檔包含Doxygen代碼文檔的生成路徑（未完成）、圖片、代碼相關(guān)文檔（如快速入門(mén)文檔、移植文檔、開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建說(shuō)明文檔等）。
來(lái)自: https://gitee.com/event-os/eventos
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