CN113778712A

CN113778712A - 嵌入式系统

Info

Publication number: CN113778712A
Application number: CN202111063311.9A
Authority: CN
Inventors: 盛九朝
Original assignee: Suzhou Sushi Testing Group Co Ltd
Current assignee: Suzhou Sushi Testing Group Co Ltd
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2041-09-10
Also published as: CN113778712B

Abstract

本发明提供一种嵌入式系统，该嵌入式系统中不设置有操作系统，包括：处理器、内存和存储器；存储器中存储有初始化程序模块和N个功能程序模块；在启动时，处理器运行初始化程序模块，且在执行时，向内存申请功能程序模块一一对应的N个消息存储区域；在嵌入式系统启动完成之后，处理器持续执行以下操作：按照预设顺序、依次运行N个功能程序模块，且在执行第一功能程序模块时，首先从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理消息、之后删除已读取消息；如果第一功能程序模块需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域添加消息。综上所述，该嵌入式系统能够实现不同程序模块之间的消息通讯。

Description

嵌入式系统

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，尤其涉及一种嵌入式系统。

背景技术

在日常生活中，一些电子产品(例如，智能音箱、路由器、密码锁、冰箱、空调和洗衣机等)会具有智能控制功能，这些电子产品通常都设置有一个嵌入式系统，该嵌入式系统能够实现该智能控制功能，嵌入式系统通常由处理器和软件组成.是能够独立进行运作的器件。可以理解的是，为了降低成本，该硬件的性能往往比较弱，从而导致在有些嵌入式系统没有操作系统，即处理器直接运行该软件。

在实际中，软件通常由若干个软件模块组成，不同的软件模块之间有可能需要相互发送消息。

因此，在不具有操作系统的嵌入式系统中，如何让不同的软件模块之间发送消息，就成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式系统。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种嵌入式系统，所述嵌入式系统中不设置有操作系统，包括：处理器、内存和存储器；所述存储器中存储有初始化程序模块和N个功能程序模块，其中，N为自然数；在所述嵌入式系统启动时，所述处理器运行所述初始化程序模块，且在执行时，向所述内存申请N个消息存储区域，所述N个消息存储区域分别与N个功能程序模块一一对应；在所述嵌入式系统启动完成之后，所述处理器持续执行以下操作：按照预设顺序、依次运行所述N个功能程序模块，且在执行第一功能程序模块时，首先从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理消息、之后删除已读取消息；如果第一功能程序模块需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域添加所述消息；其中，第一、第二功能程序模块为任意的功能程序模块，且不相同。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理所有消息、之后删除所有消息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述嵌入式系统启动时，所述处理器向内存申请公共数据空间，且在向所述内存申请N个消息存储区域之后，在所述公共数据空间存储有每个消息存储区域的地址，每个消息存储区域的属性数据，N个消息存储区域与N个功能程序模块一一对应的关系；所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第一功能程序模块对应的消息存储区域的地址，从所述地址对应的内存空间中读取并处理消息、之后删除已读取消息；所述“向第二功能程序模块对应的消息存储区域添加所述消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第二功能程序模块对应的消息存储区域的地址，向所述地址对应的内存空间添加所述消息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述消息存储区域的属性数据包括：所述消息存储区域所能够存储的消息的最大数量、已存储消息的数量、所有已存储的消息的地址以及每个消息的长度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述消息存储区域为先进先出的循环队列。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个消息存储区域均包含有M个依次相邻的消息块，其中，M为自然数。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个消息块的总长度是相等的。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述处理器为ARM单片机。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述存储器为非易失性存储器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述嵌入式系统关闭时，所述处理器控制内存释放N个消息存储区域所占的空间。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：本发明实施例提供一种嵌入式系统，该嵌入式系统中不设置有操作系统，包括：处理器、内存和存储器；存储器中存储有初始化程序模块和N个功能程序模块；在启动时，处理器运行初始化程序模块，且在执行时，向内存申请功能程序模块一一对应的N个消息存储区域；在嵌入式系统启动完成之后，处理器持续执行以下操作：按照预设顺序、依次运行N个功能程序模块，且在执行第一功能程序模块时，首先从第一功能程序模块对应的消息存储区域中读取并处理消息、之后删除已读取消息；如果第一功能程序模块需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域添加消息。综上所述，该嵌入式系统能够实现不同程序模块之间的消息通讯。

附图说明

图1是本发明实施例中的嵌入式系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的内存空间的使用情况图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

本发明实施例提供了一种嵌入式系统，所述嵌入式系统中不设置有操作系统，如图1所示，包括：

处理器1、内存2和存储器3；这里，处理器1主要包括两个部分，即控制器和运算器，还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据总线和控制总线等；内存2用于暂时存放处理器1中的运算数据，可以与存储器3和外设等交换数据；该嵌入式系统可以为一个MCU(微控制单元，Microcontroller Unit)，该处理器1也可以为arm处理器或mips处理器等。

可选的，存储器3为非易失性存储器，因此，当该嵌入式系统掉电之后，存储器3中所存储的数据是不会消失的。

所述存储器3中存储有初始化程序模块31和N个功能程序模块32，其中，N为自然数；这里，该初始化程序模块31和N个功能程序模块32可以均为二进制程序代码。这里，该功能程序模块32可以为进行状态监控的程序模块、对外设进行控制的程序模块、或者进行通信的程序模块等。

在所述嵌入式系统启动时，所述处理器1运行所述初始化程序模块31，且在执行时，向所述内存2申请N个消息存储区域21，所述N个消息存储区域21分别与N个功能程序模块32一一对应；这里，可以理解的是，该存储器3中存储有启动程序，当该嵌入式系统启动时，该处理器1会执行该启动程序，在执行该启动程序时，可以预先向内存申请一些公共数据空间，在该公共数据空间中存储一些必须的数据(例如，为了提高运行速度，可以将初始化程序模块31和N个功能程序模块32中的部分二进制代码，调入内存等)。

这里，不同消息存储区域21的大小，可以相同，也可以不相同。

在所述嵌入式系统启动完成之后，所述处理器1持续执行以下操作：按照预设顺序、依次运行所述N个功能程序模块32，且在执行第一功能程序模块时，首先从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理消息、之后删除已读取消息；如果第一功能程序模块需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域21添加所述消息；其中，第一、第二功能程序模块为任意的功能程序模块32，且不相同。这里，第一、第二功能程序模块不是同一个功能程序模块。这里，消息可以为一个字符串数据，或者具有特定结构的数据。

这里，可以将该N个功能程序模块命名为：第1功能程序模块、第2功能程序模块、....、第N功能程序模块，因此，可以将自然数1至N进行排列，然后依据该排列就可以得到一个预设顺序了，之后，就会依照该预设顺序一个接着一个的执行该N个功能程序模块32。例如：(1)当排列为1、2、3、...、N时，预设顺序为第1功能程序模块-->第2功能程序模块-->、....、-->第N功能程序模块；(2)当排列为N、N-1、...、3、2、1时，预设顺序为第N功能程序模块-->第N-1功能程序模块-->、....、-->第3功能程序模块-->第2功能程序模块-->第1功能程序模块。

这里，“所述处理器1持续执行以下操作”可以为：(1)所述处理器1每隔一段预设的时间就执行一次“以下操作”；(2)设置有一个定时器，该定时每隔一段预设的时间就超时，当定时器超时的时候，就执行一次“以下操作”，可以理解的是，该“以下操作”必须在预设的时间之内完成；(3)该嵌入式系统中设置有外设，该外设会向该嵌入式系统发送中断信号，当该嵌入式系统接收到一个中断信号时，就会执行一次“以下操作”。

这里，每个功能程序模块32都设置有一个用于处理消息的代码。

这里，“从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理消息、之后删除已读取消息”可以为：(1)从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理所有消息、之后删除所有消息，即在每次读取消息时，读取并处理完所有消息，之后需要将所有消息都删除，可以理解的是，每次都处理完所有消息，可以有效的防止消息被堆积在消息存储区域21中，从而不能及时的被处理的情况发生；(2)在读取之前，首先确定读取消息的预设数量，之后，从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理预设数量的消息(如果消息的数量Sum<预设数量，就读取Sum个消息)、之后删除预设数量个消息，这样，可以根据实际需求来调整预设数量的具体数值，从而避免每次执行“以下操作”的时间过长的问题。

这里，当处理器1执行第一功能程序模块时，会完成第一功能程序模块规定的操作，并从对应的消息存储区域21中读取消息，可以理解的是，此时，处理器1可以一次性从消息存储区域21中读取完多个消息，然后一个一个处理，也可以一次读取一个消息、并处理该消息，删除该消息，然后再读取下一个，...；同样，当需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域21中添加该消息。

这里，所述处理器1每次都是按照该预设顺序执行完所有的N个功能程序模块32，可以理解的是，这N个功能程序模块32之间发送消息、处理消息和删除消息是不会产生差错的，且也比较简单，不需要操作系统的支持，可以极大的降低成本。

这里，该N个功能程序模块32可以相互之间进行消息通信，即该N个功能程序模块32之间的地位是平等的；为了简化复杂度，可以将N个功能程序模块划分为两种类型：一个Master模块和N-1个Slave模块，该N-1个Slave模块均可以与Master模块进行消息通信，于是，Master模块与Slave模块之间就可以通过消息通信进行协调和监控。可选的，如果两个Slave模块之间需要进行消息通信，可以通过Master模块进行转发。

本实施例中，所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理所有消息、之后删除所有消息。

本实施例中，在所述嵌入式系统启动时，所述处理器1向内存申请公共数据空间，且在向所述内存2申请N个消息存储区域21之后，在所述公共数据空间存储有每个消息存储区域21的地址，每个消息存储区域21的属性数据，N个消息存储区域21与N个功能程序模块32一一对应的关系；这里，消息存储区域21的属性数据可以包括：消息存储区域21能够存放消息的长度，每个消息的最大长度，该消息存储区域21还能够再放入的消息的数量等。

所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域21中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第一功能程序模块对应的消息存储区域21的地址，从所述地址对应的内存空间中读取并处理消息、之后删除已读取消息；

所述“向第二功能程序模块对应的消息存储区域21添加所述消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第二功能程序模块对应的消息存储区域21的地址，向所述地址对应的内存空间添加所述消息。

本实施例中，所述消息存储区域21的属性数据包括：所述消息存储区域21所能够存储的消息的最大数量、已存储消息的数量、所有已存储的消息的地址以及每个消息的长度。

本实施例中，所述消息存储区域21为先进先出的循环队列。

本实施例中，每个消息存储区域21均包含有M个依次相邻的消息块，其中，M为自然数。

本实施例中，每个消息块的总长度是相等的。

本实施例中，所述处理器1为ARM单片机。

本实施例中，所述存储器3为非易失性存储器。

本实施例中，在所述嵌入式系统关闭时，所述处理器1控制内存2释放N个消息存储区域21所占的空间。

这里，如图2所示，该消息存储区域21被划分为M个依次相邻的消息块，为了便于描述，分别对这M个消息块进行标号，例如，消息块0、消息块1、消息块2、...、消息块M-1。

在实际的工程中，可以使用C/C++语言来开发该嵌入式系统中的软件，用于定义该消息存储区域21的结构体为：

这里，如图2所示，head与tail用来构成循环队列，head为存入消息时的消息块的编号，tail为提取消息时的消息块的编号。在该循环队列中，当head等于tail时，消息队列为空；当head小于tail且head与tail仅相差1、或者tail＝0且head＝M-1时，说明消息队列已满；否则，可存入的消息数为head循环增长到tail的消息数-1，可提取的消息数为tail循环增长到head的消息数。

每个消息的首地址应为：&pData[MsgMaxLen*m]，m从0开始，如第8条消息首地址为&pData[MsgMaxLen*8]，获取消息时，内容从pData[MsgMaxLen*8]开始，直至相应的消息长度；故pData[M]与pMsgLen[M]并不对应，而是pData[M*MsgMaxLen]与pMsgLen[M-1]对应，pMsgLen[M]对应的是实际消息长度。

该循环队列初始化的函数代码为：

往该结构体中添加消息的函数为：

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种嵌入式系统，所述嵌入式系统中不设置有操作系统，其特征在于，包括：

处理器(1)、内存(2)和存储器(3)；

所述存储器(3)中存储有初始化程序模块(31)和N个功能程序模块(32)，其中，N为自然数；

在所述嵌入式系统启动时，所述处理器(1)运行所述初始化程序模块(31)，且在执行时，向所述内存(2)申请N个消息存储区域(21)，所述N个消息存储区域(21)分别与N个功能程序模块(32)一一对应；

在所述嵌入式系统启动完成之后，所述处理器(1)持续执行以下操作：按照预设顺序、依次运行所述N个功能程序模块(32)，且在执行第一功能程序模块时，首先从第一功能程序模块对应的消息存储区域(21)中读取并处理消息、之后删除已读取消息；如果第一功能程序模块需要向第二功能程序模块发送消息时，向第二功能程序模块对应的消息存储区域(21)添加所述消息；其中，第一、第二功能程序模块为任意的功能程序模块(32)，且不相同。

2.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其特征在于，所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域(21)中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：

从第一功能程序模块对应的消息存储区域(21)中读取并处理所有消息、之后删除所有消息。

3.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其特征在于，

在所述嵌入式系统启动时，所述处理器(1)向内存申请公共数据空间，且在向所述内存(2)申请N个消息存储区域(21)之后，在所述公共数据空间存储有每个消息存储区域(21)的地址，每个消息存储区域(21)的属性数据，N个消息存储区域(21)与N个功能程序模块(32)一一对应的关系；

所述“从第一功能程序模块对应的消息存储区域(21)中读取并处理消息、之后删除已读取消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第一功能程序模块对应的消息存储区域(21)的地址，从所述地址对应的内存空间中读取并处理消息、之后删除已读取消息；

所述“向第二功能程序模块对应的消息存储区域(21)添加所述消息”具体包括：从所述公共数据空间中查找第二功能程序模块对应的消息存储区域(21)的地址，向所述地址对应的内存空间添加所述消息。

4.根据权利要求3所述的嵌入式系统，其特征在于，所述消息存储区域(21)的属性数据包括：

所述消息存储区域(21)所能够存储的消息的最大数量、已存储消息的数量、所有已存储的消息的地址以及每个消息的长度。

5.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其特征在于，

所述消息存储区域(21)为先进先出的循环队列。

6.根据权利要求5所述的嵌入式系统，其特征在于：

每个消息存储区域(21)均包含有M个依次相邻的消息块，其中，M为自然数。

7.根据权利要求6所述的嵌入式系统，其特征在于：

每个消息块的总长度是相等的。

8.根据权利要求3所述的嵌入式系统，其特征在于：

所述处理器(1)为ARM单片机。

9.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其特征在于：

所述存储器(3)为非易失性存储器。

10.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其特征在于：

在所述嵌入式系统关闭时，所述处理器(1)控制内存(2)释放N个消息存储区域(21)所占的空间。