開(kāi)發(fā)者的最大問(wèn)題是核心域和非核心域不分，大部分時(shí)間都在編寫(xiě)不可重用的和非核心域的代碼。沒(méi)有聚焦提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的核心域知識(shí)，比如，需求、算法、用戶體驗(yàn)和軟件工程方法等方面，從而導(dǎo)致代碼維護(hù)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初期的開(kāi)發(fā)投入。

事實(shí)上，那些做出優(yōu)秀產(chǎn)品的團(tuán)隊(duì)，不僅員工隊(duì)伍非常穩(wěn)定，而且收入也很高，甚至連精神面貌都不一樣。因?yàn)樗麄兪褂昧苏_的開(kāi)發(fā)策略和方法，而且短時(shí)間內(nèi)掌握的技術(shù)遠(yuǎn)勝那些所謂的“老程序員”。雖然每個(gè)企業(yè)都有拿高薪的員工，但為何不是你？別人開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品大賣(mài)，而你開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品卻賣(mài)不掉？不僅浪費(fèi)了來(lái)之不易的資金，而且導(dǎo)致我們失去了更多的創(chuàng)造更大價(jià)值的機(jī)會(huì)。

十幾年前，作者也面臨同樣的問(wèn)題，于是毫不猶豫地投身于軟硬件標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，因?yàn)橹挥蟹椒ǖ耐黄撇拍荛_(kāi)創(chuàng)未來(lái)。AWorks 就是在這樣的背景下誕生的，脫胎于Aworks—Nano 子集的AMetal 不僅實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)，而且還定義了外圍器件的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)，因此“按需定制”為用戶提供有價(jià)值的服務(wù)也就成為了現(xiàn)實(shí)。

基于此，ZLG 為用戶提供了大量標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)驅(qū)動(dòng)與相關(guān)的協(xié)議組件，意在建立完整的生態(tài)系統(tǒng)。無(wú)論你選擇什么MCU，只要支持AMetal，都可實(shí)現(xiàn)“一次編程、終生使用”，其好處是你再也不要重新發(fā)明輪子。

6.1 E2PROM 存儲(chǔ)器

E2PROM（Electrically Erasable Programable Read-Only Memory，電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片，本節(jié)以FM24C02 為例詳細(xì)介紹在AMetal 中如何使用類(lèi)似的非易失存儲(chǔ)器。

>>> 6.1.1 器件簡(jiǎn)介

FM24C02 總?cè)萘繛?K（2048）bits，即256（2048/8）字節(jié)。每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)地址，因此其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地址范圍為0x00 ~ 0xFF。FM24C02 頁(yè)（page）的大小為8 字節(jié)，每次寫(xiě)入數(shù)據(jù)不能越過(guò)頁(yè)邊界，即地址0x08、0x10、0x18……；如果寫(xiě)入數(shù)據(jù)越過(guò)頁(yè)邊界時(shí)，則必須分多次寫(xiě)入，其組織結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)表6.1。

表6.1 FM24C02 存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)

FM24C02 的通信接口為標(biāo)準(zhǔn)的I2C 接口，僅需SDA 和SCL 兩根信號(hào)線。這里以8PIN SOIC 封裝為例，詳見(jiàn)圖6.1。其中的WP 為寫(xiě)保護(hù)，當(dāng)該引腳接高電平時(shí)，將阻止一切寫(xiě)入操作。一般來(lái)說(shuō)，該引腳直接直接接地，以便芯片正常讀寫(xiě)。

圖6.1 FM24C02 引腳定義

A2、A1、A0 決定了FM24C02 器件的I2C 從機(jī)地址，其7-bit 從機(jī)地址為0101 0A2A1A0。如果I2C 總線上僅有一片F(xiàn)M24C02，則將A2、A1、A0 直接接地，其地址為0x50。

在AMetal 中，由于用戶無(wú)需關(guān)心讀/寫(xiě)方向位的控制，因此其地址使用7-bit 地址表示。MicroPort-EEPROM 模塊通過(guò)MicroPort 接口與AM824-Core 相連，詳見(jiàn)圖6.2，其中的E2PROM 是復(fù)旦微半導(dǎo)體提供的256 個(gè)字節(jié)FM24C02C。

圖6.2 E2PROM 電路原理圖

>>> 6.1.2 初始化

AMetal 提供了支持FM24C02 、FM24C04 、FM24C08……等系列I2C 接口E2PROM 的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，下面將以FM24C02 為例予以說(shuō)明，其函數(shù)原型（am_ep24cxx.h）為：

該函數(shù)意在獲取器件實(shí)例句柄fm24c02_handle，其中，p_dev 為指向am_ep24cxx_dev_t類(lèi)型實(shí)例的指針，p_devinfo 為指向am_ep24cxx_devinfo_t 類(lèi)型實(shí)例信息的指針。

1. 實(shí)例

單個(gè)FM24C02 可以看作EP24Cxx 的一個(gè)實(shí)例，EP24Cxx 只是抽象了代表一個(gè)系列或同種類(lèi)型的E2PROM 芯片，顯然多個(gè)FM24C02 是EP24Cxx 的多個(gè)實(shí)例。如果I2C 總線上只外接了一個(gè)FM24C02，定義am_ep24cxx_dev_t 類(lèi)型（am_ep24cxx.h）實(shí)例如下：

其中，g_at24c02_dev 為用戶自定義的實(shí)例，其地址作為p_dev 的實(shí)參傳遞。如果同一個(gè)I2C 總線上外接了2 個(gè)FM24C02，需要定義3 個(gè)實(shí)例。即：

每個(gè)實(shí)例都要初始化，且每個(gè)實(shí)例的初始化均會(huì)返回一個(gè)該實(shí)例的handle。便于使用其它接口函數(shù)時(shí)，傳遞不同的handle 操作不同的實(shí)例。

2. 實(shí)例信息

實(shí)例信息主要描述了具體器件固有的信息，即I2C 器件的從機(jī)地址和具體型號(hào)，其類(lèi)型am_ep24cxx_devinfo_t 的定義（am_ep24cxx.h）如下：

當(dāng)前已經(jīng)支持的器件型號(hào)均在am_ep24cxx.h 中定義了對(duì)應(yīng)的宏，比如，F(xiàn)M24C02 對(duì)應(yīng)的宏為AM_EP24CXX_FM24C02，實(shí)例信息定義如下：

其中，g_24c02_devinfo 為用戶自定義的實(shí)例信息，其地址作為p_devinfo 的實(shí)參傳遞。

3. I2C 句柄i2c_handle

以I2C1 為例，其實(shí)例初始化函數(shù)am_lpc82x_i2c1_inst_init()的返回值將作為實(shí)參傳遞給i2c_handle。即：

4. 實(shí)例句柄fm24c02_handle

FM24C02 初始化函數(shù)am_ep24cxx_init ()的返回值fm24c02_handle，作為實(shí)參傳遞給讀寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)，其類(lèi)型am_ep24cxx_handle_t（am_ep24cxx.h）定義如下：

若返回值為NULL，說(shuō)明初始化失敗；若返回值不為NULL，說(shuō)明返回一個(gè)有效的handle。

基于模塊化編程思想，將初始化相關(guān)的實(shí)例和實(shí)例信息等的定義存放到對(duì)應(yīng)的配置文件中，通過(guò)頭文件引出實(shí)例初始化函數(shù)接口，源文件和頭文件的程序范例分別詳見(jiàn)程序清單6.1 和程序清單6.2。

程序清單6.1 實(shí)例初始化函數(shù)范例程序（am_hwconf_ep24cxx.c）

程序清單6.2 實(shí)例初始化函數(shù)接口（am_hwconf_ep24cxx.h）

后續(xù)只需要使用無(wú)參數(shù)的實(shí)例初始化函數(shù)，即可獲取到FM24C02 的實(shí)例句柄。即：

注意，i2c_handle 用于區(qū)分I2C0、I2C1、I2C2、I2C3，初始化函數(shù)返回值實(shí)例句柄用于區(qū)分同一系統(tǒng)中連接的多個(gè)器件。

>>> 6.1.3 讀寫(xiě)函數(shù)

讀寫(xiě)EP24Cxx 系列存儲(chǔ)器的函數(shù)原型詳見(jiàn)表6.2。

表6.2 ep24cxx 讀寫(xiě)函數(shù)（am_ep24cxx.h）

各API 的返回值含義都是相同的：AM_OK 表示成功，負(fù)值表示失敗，失敗原因可根據(jù)具體的值查看am_errno.h 文件中相對(duì)應(yīng)的宏定義。正值的含義由各API 自行定義，無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，表明不會(huì)返回正值。

1． 寫(xiě)入數(shù)據(jù)

從指定的起始地址開(kāi)始寫(xiě)入一段數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：

如果返回值為AM_OK，則說(shuō)明寫(xiě)入成功，反之失敗。假定從0x20 地址開(kāi)始，連續(xù)寫(xiě)入16 字節(jié)，詳見(jiàn)程序清單6.3。

程序清單6.3 寫(xiě)入數(shù)據(jù)范例程序

2． 讀取數(shù)據(jù)

從指定的起始地址開(kāi)始讀取一段數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：

如果返回值為AM_OK，則說(shuō)明讀取成功，反之失敗。假定從0x20 地址開(kāi)始，連續(xù)讀取16 字節(jié)，詳見(jiàn)程序清單6.4。

程序清單6.4 讀取數(shù)據(jù)范例程序

如程序清單6.5 所示為寫(xiě)入20 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)再讀出來(lái)，然后比較是否相同的范例。

程序清單6.5 FM24C02 讀寫(xiě)范例程序

由于app_test_ep24cxx()的參數(shù)為實(shí)例handle，與EP24Cxx 器件具有依賴關(guān)系，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)調(diào)用。

>>> 6.1.4 NVRAM 通用接口函數(shù)

由于FM24C02 等E2PROM 是典型的非易失存儲(chǔ)器，因此使用NVRAM（非易失存儲(chǔ)器）標(biāo)準(zhǔn)接口讀寫(xiě)數(shù)據(jù)就無(wú)需關(guān)心具體的器件了。使用這些接口函數(shù)前，需將工程配置am_prj_config.h 的AM_CFG_NVRAM_ENABLE 宏的值設(shè)置為1，相關(guān)函數(shù)原型詳見(jiàn)表6.3。

表6.3 NVRAM 通用接口函數(shù)

1． 初始化函數(shù)

NVRAM 初始化函數(shù)意在初始化FM24C02 的NVRAM 功能，以便使用NVRAM 標(biāo)準(zhǔn)接口讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。其函數(shù)原型為：

其中，ep24cxx 實(shí)例句柄fm24c02_handle 作為實(shí)參傳遞給handle，p_dev 為指向am_nvram_dev_t 類(lèi)型實(shí)例的指針，p_dev_name 為分配給FM24C02 的一個(gè)NVRAM 設(shè)備名，便于其它模塊通過(guò)該名字定位到FM24C02 存儲(chǔ)器。

（1）實(shí)例（NVRAM 存儲(chǔ)器）

NVRAM 抽象地代表了所有非易失存儲(chǔ)器，F(xiàn)M24C02 可以看作NVRAM 存儲(chǔ)器的一個(gè)具體實(shí)例。定義am_nvram_dev_t 類(lèi)型（am_nvram.h）實(shí)例如下：

其中，g_24c02_nvram_dev 為用戶自定義的實(shí)例，其地址作為p_dev 的實(shí)參傳遞。

（2）實(shí)例信息

實(shí)例信息僅包含一個(gè)由p_dev_name 指針指定的設(shè)備名。設(shè)備名為一個(gè)字符串，如"fm24c02"。初始化后，該名字就唯一的確定了一個(gè)FM24C02 存儲(chǔ)器設(shè)備，如果有多個(gè)FM24C02，則可以命名為"fm24c02_0"、"fm24c02_1"、"fm24c02_2"……

基于模塊化編程思想，將初始化FM24C02 為標(biāo)準(zhǔn)的NVRAM 設(shè)備的代碼存放到對(duì)應(yīng)的配置文件中，通過(guò)頭文件引出相應(yīng)的實(shí)例初始化函數(shù)接口，詳見(jiàn)程序清單6.6 和程序清單6.7。

程序清單6.6 新增NVRAM 實(shí)例初始化函數(shù)（am_hwconf_ep24cxx.c）

程序清單6.7 am_hwconf_ep24cxx.h 文件更新

后續(xù)只需要使用無(wú)參數(shù)的實(shí)例初始化函數(shù)，即可完成NVRAM 設(shè)備初始化，將FM24C02初始化為名為"fm24c02"的NVRAM 存儲(chǔ)設(shè)備。即：

2． 存儲(chǔ)段的定義

NVRAM 定義了存儲(chǔ)段的概念，讀寫(xiě)函數(shù)均對(duì)特定的存儲(chǔ)段操作。NVRAM 存儲(chǔ)器可以被劃分為單個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)段。存儲(chǔ)段的類(lèi)型am_nvram_segment_t 定義（am_nvram.h）如下：

存儲(chǔ)段的名字p_name 和單元號(hào)unit 可以唯一確定一個(gè)存儲(chǔ)段，當(dāng)名字相同時(shí)，則使用單元號(hào)區(qū)分不同的存儲(chǔ)段。存儲(chǔ)段的名字使得每個(gè)存儲(chǔ)段都被賦予了實(shí)際的意義，比如，名為"ip"的存儲(chǔ)段表示保存IP 地址的存儲(chǔ)段，名為"temp_limit"的存儲(chǔ)段表示保存溫度上限值的存儲(chǔ)段。seg_addr 為該存儲(chǔ)段在實(shí)際存儲(chǔ)器中的起始地址，seg_size 為該存儲(chǔ)段的容量大小。p_dev_name 表示該存儲(chǔ)段對(duì)應(yīng)的實(shí)際存儲(chǔ)設(shè)備的名字。

如需將存儲(chǔ)段分配到FM24C02 上，則需將存儲(chǔ)段中的p_dev_name 設(shè)定為"fm24c02"。后續(xù)針對(duì)該存儲(chǔ)段的讀寫(xiě)操作實(shí)際上就是對(duì)FM24C02 進(jìn)行讀寫(xiě)操作。為了方便管理，所有存儲(chǔ)段統(tǒng)一定義在am_nvram_cfg.c 文件中，默認(rèn)情況下存儲(chǔ)段為空，其定義為：

在具有FM24C02 存儲(chǔ)設(shè)備后，即可新增一些段的定義，如應(yīng)用程序需要使用4 個(gè)存儲(chǔ)段分別存儲(chǔ)2 個(gè)IP 地址（4 字節(jié)×2）、溫度上限值（4 字節(jié)）和系統(tǒng)參數(shù)（50 字節(jié)），對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)段列表（存儲(chǔ)段信息的數(shù)組）定義如下：

為了使存儲(chǔ)段生效，必須在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)調(diào)用am_nvram_inst_init ()函數(shù)（am_nvram_cfg.h），其函數(shù)原型為：

該函數(shù)往往在板級(jí)初始化函數(shù)中調(diào)用，可以通過(guò)工程配置文件（am_prj_config.h）中的AM_CFG_NVRAM _ENABLE 宏對(duì)其進(jìn)行裁剪，詳見(jiàn)程序清單6.10。

程序清單6.8 在板級(jí)初始化中初始化NVRAM

NVRAM 初始化后，根據(jù)在am_nvram_cfg.c 文件中定義的存儲(chǔ)段可知，共計(jì)增加了5個(gè)存儲(chǔ)段，它們的名字、單元號(hào)和大小分別詳見(jiàn)表6.4，后續(xù)即可使用通用的NVRAM 讀寫(xiě)接口對(duì)這些存儲(chǔ)段進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

表6.4 定義的NVRAM 存儲(chǔ)段

3． 寫(xiě)入數(shù)據(jù)

寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)原型為：

其中，p_name 和unit 分別表示存儲(chǔ)段的名字和單元號(hào)，確定寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)段，p_buf提供寫(xiě)入存儲(chǔ)段的數(shù)據(jù)，offset 表示從存儲(chǔ)段指定的偏移開(kāi)始寫(xiě)入數(shù)據(jù)，len 為寫(xiě)入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。若返回值為AM_OK，則說(shuō)明寫(xiě)入成功，反之失敗。比如，保存一個(gè)IP 地址到IP 存儲(chǔ)段，詳見(jiàn)程序清單6.9。

程序清單6.9 寫(xiě)入數(shù)據(jù)范例程序

4． 讀取數(shù)據(jù)

讀取數(shù)據(jù)函數(shù)原型為：

其中，p_name 和unit 分別為存儲(chǔ)段的名字和單元號(hào)，確定讀取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)段；p_buf保存從存儲(chǔ)段讀到的數(shù)據(jù)，offset 表示從存儲(chǔ)段指定的偏移開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)，len 為讀取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。若返回值為AM_OK，則說(shuō)明讀取成功，反之失敗。比如，從IP 存儲(chǔ)段中讀取出IP地址，詳見(jiàn)程序清單6.10。

程序清單6.10 讀取數(shù)據(jù)范例程序

現(xiàn)在編寫(xiě)NVRAM 通用接口的簡(jiǎn)單測(cè)試程序，測(cè)試某個(gè)存儲(chǔ)段的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)是否正常。雖然測(cè)試程序是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，但基于模塊化編程思想，最好還是將測(cè)試相關(guān)程序分離出來(lái)，程序?qū)崿F(xiàn)和對(duì)應(yīng)接口的聲明詳見(jiàn)程序清單6.11 和程序清單6.12。

程序清單6.11 測(cè)試程序?qū)崿F(xiàn)（app_test_nvram.c）

程序清單6.12 接口聲明（app_test_nvram.h）

將待測(cè)試的存儲(chǔ)段（段名和單元號(hào)）通過(guò)參數(shù)傳遞給測(cè)試程序，NVRAM 通用接口對(duì)測(cè)試段讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。若讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的結(jié)果完全相等，則返回AM_OK，反之返回AM_ERROR。

由此可見(jiàn)，應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)不包含任何器件相關(guān)的語(yǔ)句，僅僅調(diào)用NVRAM 通用接口讀寫(xiě)指定的存儲(chǔ)段，因此該應(yīng)用程序是跨平臺(tái)的，在任何AMetal 平臺(tái)中均可使用，進(jìn)一步整合NVRAM 通用接口和測(cè)試程序的范例詳見(jiàn)程序清單6.13。

程序清單6.13 NVRAM 通用接口讀寫(xiě)范例程序

顯然，NVRAM 通用接口賦予了名字的存儲(chǔ)段，使得程序在可讀性和可維護(hù)性方面都優(yōu)于使用EP24Cxx 讀寫(xiě)接口。而調(diào)用NVRAM 通用接口會(huì)耗費(fèi)一定的內(nèi)存和CPU 資源，特別是在要求效率很高或內(nèi)存緊缺的場(chǎng)合，建議使用EP24Cxx 讀寫(xiě)接口。