姓名：李萌怡? 學(xué)號(hào)：19020100103? 學(xué)院：電子工程學(xué)院
轉(zhuǎn)自：https://blog.csdn.net/liangzc1124/article/details/110382038
【嵌牛導(dǎo)讀】：在了解了硬件抽象層的概念后当编，需要對(duì)它的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)也有一定了解。本文對(duì)硬件抽象層的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)做了簡要介紹徒溪。
【嵌牛鼻子】：HAL?
【嵌牛提問】：實(shí)現(xiàn)HAL的流程是怎樣的忿偷？
【嵌牛正文】
硬件抽象層對(duì)下必須檢驗(yàn)查看目前硬件配置的能力與限制，以及將來可能的擴(kuò)展性臊泌，對(duì)上得傾聽系統(tǒng)軟件得需求鲤桥。簡單得說，HAL就是我們系統(tǒng)的“硬件”渠概，而“硬件”的功能就是它所提供的API茶凳，即所有上層的程序完全不需要知道硬件與驅(qū)動(dòng)程序的細(xì)節(jié)，只能通過HAL來操控硬件播揪。按照這樣的邏輯贮喧，通常我們實(shí)現(xiàn)HAL的流程如下：
定義HAL的規(guī)模(Scope)：根據(jù)需求分析上層的系統(tǒng)和應(yīng)用程序需要哪些硬件功能，這些需求就是HAL必須要包含的基本模塊猪狈，然后再根據(jù)硬件配置箱沦，分析是否仍有目前系統(tǒng)沒用到的硬件功能，這些功能可能會(huì)在下一代產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)雇庙，我們可以為其設(shè)計(jì)相應(yīng)的HAL模塊的API谓形，但可以先不實(shí)現(xiàn)灶伊；
定義HAL API：
系統(tǒng)工程師說明系統(tǒng)需求，包含系統(tǒng)對(duì)硬件事件的處理方式套耕。
固件工程師根據(jù)硬件功能谁帕，提供第一版的HAL API定義文件峡继；
系統(tǒng)工程師協(xié)同固件工程師逐一review HAL API冯袍。
在HAL API立項(xiàng)前，必須針對(duì)項(xiàng)目中的所有軟件工程師做詳細(xì)報(bào)告碾牌，收集建議康愤，并做必要的修正。
由固件工程師實(shí)現(xiàn)所有的HAL的功能舶吗，并執(zhí)行每個(gè)模塊的單元測試征冷；
固件工程師release第一版HAL庫，由系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)整合測試誓琼。
所以HAL不過是驅(qū)動(dòng)程序提供給上層應(yīng)用的API標(biāo)準(zhǔn)而已检激。
1、HAL基本設(shè)計(jì)原則
HAL設(shè)計(jì)文件是以驅(qū)動(dòng)來區(qū)分章節(jié)腹侣，不同的驅(qū)動(dòng)由不同專長的工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)與編寫叔收。因此設(shè)計(jì)文件的第一章是HAL基本設(shè)計(jì)原則，第二章是共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與常數(shù)定義傲隶。以下是設(shè)計(jì)原則：
往前兼容饺律，新版的HAL的API可以變多，但不能減少跺株；
HAL旨在對(duì)硬件做抽象化复濒，不應(yīng)與任何系統(tǒng)有直接關(guān)系。若OS對(duì)驅(qū)動(dòng)有特殊需求(Linux有制式的驅(qū)動(dòng)寫法)乒省，應(yīng)由系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)根據(jù)需求自行在HAL之上再往上包一層high level driver巧颈。
驅(qū)動(dòng)模塊化，盡量降低驅(qū)動(dòng)間的耦合度袖扛。
每個(gè)驅(qū)動(dòng)分別設(shè)計(jì)砸泛，但章節(jié)內(nèi)的結(jié)構(gòu)必須保持一致，主要包含以下信息：
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
API
控制流程或狀態(tài)機(jī)
會(huì)產(chǎn)生的硬件事件攻锰，以及事件傳遞流程
每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊應(yīng)該盡量包裝以下的API晾嘶，以保持所有驅(qū)動(dòng)模塊的API風(fēng)格一致：
Open()：執(zhí)行該設(shè)備的初始化(包含硬件的初始化、取得驅(qū)動(dòng)所需的buffer娶吞、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或配置的設(shè)定等)
Enable()：驅(qū)動(dòng)開始運(yùn)行
Disable：驅(qū)動(dòng)暫停運(yùn)行
Close()：關(guān)掉硬件設(shè)備垒迂，還回buffer，reset 驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或配置妒蛇。
Set_Power_mode()：設(shè)定該設(shè)備的power mode(full run机断、idle楷拳、sleep mode),即使該硬件不需要這種電壓管理，也要設(shè)計(jì)出空的Set_Power_mode函數(shù)吏奸，以保持所有驅(qū)動(dòng)接口的一致性欢揖。
驅(qū)動(dòng)與電源管理的配合：驅(qū)動(dòng)僅提供電源管理的機(jī)制，而電源管理的策略由系統(tǒng)的power manager 統(tǒng)一管控奋蔚，即HAL中的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊都必須配合power manager 的需求她混，例如都必須實(shí)現(xiàn)Set_Power_mode() 這樣的API。
HAL的每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊都必須遵守共同的命名規(guī)則與API風(fēng)格泊碑。
統(tǒng)一定義HAL的系統(tǒng)配置：這些配置必須開放給系統(tǒng)使用坤按，是的本項(xiàng)目不需要的驅(qū)動(dòng)模塊或功能不會(huì)被連接進(jìn)來。例如：
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#include <hal.h>
ifdef HAL_WITH_GPS //HAL_WITH_GPS為HAL配置之一馒过，定義在hal.h中
...
endif</pre>
2臭脓、驅(qū)動(dòng)程序與系統(tǒng)的溝通機(jī)制
系統(tǒng)與HAL的溝通方式有3種：
HAL API：系統(tǒng)可以直接調(diào)用HAL開放的API。
ISR 與 硬件事件：當(dāng)硬件產(chǎn)生中斷時(shí)腹忽，相應(yīng)的ISR會(huì)執(zhí)行来累；當(dāng)ISR處理完后，可將硬件事件抽象化窘奏，包裝成硬件事件嘹锁，往上層系統(tǒng)傳遞，傳遞的方式有：
全局變量flag：當(dāng)上層程序發(fā)現(xiàn)flag的值變化了蔼夜，即表示發(fā)生了某硬件事件兼耀。但這種方法的時(shí)效性差，且還要注意Critical section的保護(hù)求冷；
在ISR內(nèi)調(diào)用系統(tǒng)功能瘤运，如send_message()、wakeup_task()等匠题，這是普遍的做法拯坟，但破壞了HAL必須與上層系統(tǒng)無關(guān)的規(guī)范。
好的做法是韭山，HAL不決定傳遞硬件事件的機(jī)制郁季，改為提供API，讓系統(tǒng)可“注冊(cè)”用以傳遞硬件事件的函數(shù)(回調(diào)函數(shù)callback function)钱磅，ISR會(huì)在適當(dāng)時(shí)機(jī)調(diào)用這些函數(shù)梦裂，至于系統(tǒng)如何處理硬件事件，ISR并不知道盖淡。
Callback：HAL 提供注冊(cè)callback function的API年柠，并明確說明調(diào)用此callback function的時(shí)機(jī)。系統(tǒng)只要傳入function pointer褪迟，HAL即會(huì)在上述時(shí)機(jī)調(diào)用這些callback function冗恨。例如當(dāng)HAL準(zhǔn)備關(guān)機(jī)時(shí)答憔，會(huì)去調(diào)用系統(tǒng)預(yù)線注冊(cè)的callback function，讓系統(tǒng)有機(jī)會(huì)做一些處理掀抹。
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