1 前言

在嵌入式MCU軟件開發(fā)過程中，程序分層設計也是重中之重，關系到整個軟件開發(fā)過程中的協(xié)同開發(fā)，降低系統(tǒng)軟件的復雜度（復雜問題分解）和依賴關系、同時有利于標準化，便于管理各層的程序，提高各層邏輯的復用等。

2 分層介紹

2.1 硬件抽象層（HAL）

嵌入式開發(fā)的核心就是芯片，它提供固定的片內(nèi)資源（常用的有I/O，ISR，TIMER等，稍微好點的還有ADC，SPI等硬件資源，不需要芯片外圍ADC采集芯片或模擬SPI）共開發(fā)者使用。而且它具有一個很重要的特點就是，不隨項目的新增需求變動而變動。所以應將其作為最底層，為上層提供基礎支持。

大部分情況下該層都會有芯片廠商提供相應的庫函數(shù)包或者配置工具生成對應API函數(shù)，基本只要知道如何配置和使用就行，當然，也有可能存在芯片廠商提供的庫函數(shù)包或配置工具配置/使用自由度不高，需要自己查看芯片寄存器手冊增加自己需要的API函數(shù)。

2.2 硬件驅(qū)動層（HDL）

嵌入式開發(fā)通常都會使用片外資源，用來彌補硬件抽象層實現(xiàn)不了的功能或者需要擴展的功能。

如AT24C02，W25Q128等常見的外圍EEPROM芯片，需要SPI通信（硬件SPI或I/O模擬的SPI）發(fā)送相應指令驅(qū)動該芯片，實現(xiàn)該芯片能正常工作。因此驅(qū)動這部分的API函數(shù)實現(xiàn)程序即為硬件驅(qū)動層。即使換了MCU，也只需將調(diào)用過硬件抽象層的API函數(shù)替換即可。

2.3 功能模塊層（FML）

硬件抽象層和驅(qū)動層主要就是為功能模塊層提供的，是實現(xiàn)該項目需要的基本功能。而這一層又為上層提供最基本的功能，各功能模塊之前沒有太多聯(lián)系。

比如KEY、LED和EEPROM等功能，其中LEY、LED基本調(diào)用硬件抽象層的API函數(shù)（更復雜的可能通過片外芯片獲取/控制等，因此可能也需要使用硬件驅(qū)動層），EEPROM調(diào)用硬件驅(qū)動層的API函數(shù)，即使EEPROM芯片更換（AT24C02或W25Q128等），也不影響EEPROM之前編寫含的功能代碼程序（前提是AT24C02，W25Q128提供的API函數(shù)提供的是統(tǒng)一標準）。

2.4 應用程序?qū)樱ˋPL）

應用程序?qū)又饕撠煹木褪枪δ苣K的使用和之間的邏輯關系處理等等，比如用戶交互界面應用程序可能需要按鍵（KEY）、指示燈（LED）、顯示屏（LCD）等，實現(xiàn)一系列的人機交互功能，通常應用程序?qū)酉鄬τ诠δ苣K層而言獨立性較低。

一般情況下也可細分出應用業(yè)務層，但是對于單片機產(chǎn)品來說，這一層的必要性反而不高，分層太多，反而顯得臃腫。

3 總結(jié)

3.1 硬件抽象層和硬件驅(qū)動層的主要區(qū)別

硬件抽象層使用的芯片內(nèi)本身的資源（芯片手冊都有介紹），而硬件驅(qū)動層使用的是芯片本身不存在的資源，而且需要編寫相應代碼才能實現(xiàn)的資源。

比如正點原子STM32中CAN使用的TJA1050芯片，CAN屬于STM32的片內(nèi)資源，TJA1050屬于片外資源，但由于TJA1050不需要額外的代碼就能通過STM32中CAN本身提供API函數(shù)正常 工作；因此可以認為TJA1050不屬于硬件驅(qū)動層，而若使用TJA1041，則需要編寫額外代碼才能使正常工作才能使STM32中CAN本身提供API函數(shù)正常工作，因此可以將TJA1041歸為硬件驅(qū)動層。

3.2 功能模塊層和硬件抽象層、硬件驅(qū)動層的主要區(qū)別

功能模塊層是按照項目需求提取出來的功能，需要硬件抽象層和硬件驅(qū)動層的硬件支持才能實現(xiàn)，功能模塊層根據(jù)項目的功能需求改變而改變，而硬件抽象層和硬件驅(qū)動層則是項目需求書中的功耗等硬件相關的需求變動而改變，當然，若子功能的增加而硬件不支持，則也需更換硬件驅(qū)動。

比如項目中的數(shù)據(jù)儲存功能，硬件支持有AT24C02、W25Q128和芯片本身的FLASH，都可以支持數(shù)據(jù)儲存功能，即使后期因為功耗或節(jié)約成本等問題，硬件的更換也不影響數(shù)據(jù)儲存功能的實現(xiàn)（前提規(guī)劃好標準規(guī)范的API函數(shù)定義）且避免了重寫該功能代碼所帶來的各種問題，保證了該功能的穩(wěn)定性。

4 分層結(jié)構(gòu)示意圖

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作者：大橙子瘋

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