单片机/嵌入式软件架构分层思想

以STM32裸机开发为例。

软件分层
应用层
驱动层
硬件层
固件层

①最底层为固件层，Firmware
这一层通常是官方给的库，库函数对寄存器进行操作，例如：

/**
  * @brief  Transmits a Data through the SPIx/I2Sx peripheral.
  * @param  SPIx: where x can be
  *   - 1, 2 or 3 in SPI mode 
  *   - 2 or 3 in I2S mode
  * @param  Data : Data to be transmitted.
  * @retval None
  */
void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_SPI_ALL_PERIPH(SPIx));
  
  /* Write in the DR register the data to be sent */
  SPIx->DR = Data;
}

②往上一层为硬件层，Hardware。
这一层的函数是在库函数的基础上进一步封装，比如根据STM32 SPI的特性，SPI读写一个数据我们封装为一个函数，例如：

u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		
	u8 retry = 0;	
	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
		retry++;
		if(retry > 200)return 0;
	}			  
	SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData); 
	retry = 0;

	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) 
	{
		retry++;
		if(retry > 200)return 0;
	}	  						    
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);					    
}

这个函数的也只读写送一个数据，我们通常不会只读写一个数据，而是连续读写送N个数据，所以在这个函数的基础上再封装出一个函数，例如：

void SPI2_ReadWriteData(u8 *sendData, u8 *recvData, u32 length)
{
	u32 i = 0;

	for(i = 0; i < length; i++)
	{
		recvData[i] = SPI2_ReadWriteByte(sendData[i]);
	}
}

③再往上一层是驱动层，drive。
前面两层都是对STM32进行操作，而这一层是对与STM32连接的元器件、模块、模组进行操作，通常称为调试驱动，比如调试STM32和外部FLASH W25Q128的SPI驱动。
这一层的函数通常是对W25Q128进行操作，例如：

u16 W25QXX_ReadID(void)
{
	u16 Temp = 0;	  
	W25QXX_CS = 0;				    
	SPI2_ReadWriteByte(0x90);	    
	SPI2_ReadWriteByte(0x00); 	    
	SPI2_ReadWriteByte(0x00); 	    
	SPI2_ReadWriteByte(0x00); 	 			   
	Temp |= SPI2_ReadWriteByte(0xFF) << 8;  
	Temp |= SPI2_ReadWriteByte(0xFF);	 
	W25QXX_CS = 1;				    
	return Temp;
}

④再往上一层是应用层，APP。
有很多人往往在main.c里面做功能应用，导致main.c内容又多又长，main函数又长又臭，大多数公司的代码规范要求是不允许的。最好把功能应用剥离出来，单独放在应用层，让main函数简洁清晰。
例如：

int main(void)
{   
    STM32_Sys_Init();
    
    W25Q128_Init();//如果这些初始化超过3个，就要考虑封装成一个函数

	UART_Init();//如果这些初始化超过3个，就要考虑封装成一个函数
    
	while(1)
	{
        switch(g_main_process)
        {
            case MAIN_UART_RECV_HANDLE:
                //APP_func1();
                break;
            
            case MAIN_XXX_HANDLE:
				//APP_func2();
				break;
				
            //.............
            
			default:
				//APP_funcN();
                break;
        }
	}
}

总结：
用分层思想不仅提高代码阅读性（方便新员工接手辞职员工代码，而不是一团糟让人一头雾水），还提高可移植性，如果项目需要换一颗MCU，替换固件层，替换硬件层几个库函数即可，其他层不需要动。