在今天的帖子中，我們將探討開發人員在沒有硬件的情況下開發軟件所需的思維方式轉變。

以應用為中心的開發

在當今的現代開發周期中，嵌入式開發人員需要做出的第一個思維轉變是沒有硬件。我們不是從硬件開始，然后一路向上，而是將注意力和開發重點放在應用程序上。開發人員應該關注應用程序功能、它們之間的關系以及它們操作的數據。

專注于應用程序而不是硬件具有幾個主要優勢。首先，它將開發人員的注意力轉移到應用程序功能上。其次，以應用程序為重點，開發人員可以識別各種功能所需的數據作為輸入和輸出，以及這些數據如何在應用程序中流動。這種對數據的關注具有抽象和消除硬件依賴性的額外好處!最后，以應用程序為中心的開發允許我們在沒有硬件的情況下模擬、建模和測試我們的應用程序代碼。這為我們提供了創建自動化回歸測試、最小化目標調試時間和在 PC 環境中測試我們的應用程序的能力，這比在目標環境中更容易工作。

沒有按鈕!

讓我們看一個簡單的例子。嵌入式開發人員經常需要編寫一個可以消除開關抖動的函數。傳統上，開發人員會定期調用他們的 debounce 函數，該函數將讀取 GPIO 線，然后運行 debounce 算法。這里的問題是去抖動功能直接依賴于硬件!如果GPIO線發生變化，需要更新功能!將硬件更改為新的微控制器，該功能需要使用新的 GPIO 驅動程序調用進行更新。對功能進行單元測試感興趣?這要困難得多，因為該功能取決于硬件。

顯然，這不是一個很好的解決方案，即使我們一直這樣編寫代碼!相反，我們需要認識到沒有按鈕!只有數據包含代表按鈕的狀態。按鈕去抖功能應該采用代表當前開關狀態的參數，而不是讓去抖開關直接訪問 GPIO 硬件。這將功能與硬件解耦，并允許在沒有硬件的情況下對功能進行完全測試!只需傳入數據以測試開關去抖算法是否正常工作!這也意味著我們可以構建回歸測試!

設計無硬件系統

一般來說，嵌入式開發人員可以遵循幾個步驟來編寫他們的應用程序代碼，從而打破他們的硬件依賴關系。

首先，識別硬件生成或使用的數據。該數據將成為傳遞給應用程序功能函數的參數。對于 debounce 示例，這只不過是 ButtonState。函數原型可能如下所示：

bool Button_Debounce(ButtonState_t const ButtonState);

接下來，創建一個可用于獲取硬件狀態的抽象。 在 PC 上運行時，此功能將僅鏈接到可以模擬硬件的數據生成器。 當硬件存在時，該函數鏈接到返回硬件狀態的 GPIO 驅動程序。 這使開發人員可以在有或沒有硬件的情況下進行操作。 這將導致應用程序代碼如下所示：

bool ButtonDebounced = false;
ButtonState_t ButtonState = Button_StateGet();
ButtonDebounced = Button_Debounce(ButtonState);

最后，還可以進行抽象以將數據發布到硬件。這對于去抖動算法來說不是必需的，但如果應用程序組件要控制 LED、閥門、電機等，則可能是必需的。這再次允許開發人員在 PC 或硬件上運行應用程序之間切換 .

結論

希望提高代碼穩健性、降低總體成本和縮短上市時間的嵌入式開發人員可以從編寫沒有硬件的應用程序代碼中受益匪淺。這并不總是可行或值得的，但對于許多現代系統來說，這是一種可以顯著改進系統設計的技術。它的好處是使應用程序易于測試，并最大限度地減少了在目標上調試所花費的時間。