IOTデバイス用のポータブルCコードを書く方法

IoTデバイス用のポータブルCコードを書くことは、多様なハードウェアプラットフォーム間でアプリケーションをデプロイする必要がある組み込み開発者にとって基本的なスキルです。 IoTエコシステムには、ARM Cortex-M、RISC-V、AVR、および独自のアーキテクチャが搭載されています。それぞれに固有のメモリマップ、周辺登録、コンパイラのリクエストが搭載されています。 移植性の設計が非審然とせず、ターゲットを1つに分けるコードは、コスト面で書き直し、メンテナンスのナイト記事を導きます。 このガイドは、実際のガイドとガイドの両方を組み合わせることが可能になります。

IoT開発におけるポータビリティの理解

ポータビリティとは、ソースコードをコンパイルし、変更をすることなく異なるハードウェアアーキテクチャで実行することができることを意味します。 IoT の世界では、ポータビリティは単なる利便性ではありません。それはビジネス要件です。 製品のライフサイクルは長く、サプライチェーンシフト、新しいシリコンが常に現れます。 ポータブルコードベースを使用すると、既存のファームウェアを製品生成全体に再利用し、短時間で代替コンポーネントに迅速にピボットを素早くピボットし、デリバティブ製品向けのタイムツーマーケットを削減できます。

ポータビリティはスペクトル上に存在します。一方、完全にプラットフォームに依存しないコード(例えば、一般的なソートアルゴリズム)はどこでもコンパイルされます。一方、ハードウェアレジスタを直接操作するコードは、現在非移植性です。ポータブルC for IoTの目標は、コアビジネスロジックとアルゴリズムコードが再利用可能なため、抽象レイヤーの背後にある非ポータブルな詳細を分離することです。

ポータビリティのコードに対する共通の課題

いくつかの低レベルの差は、疫学埋め込まれたCの移植性を差します。

• [Endianness.] ARM Cortex-M と AVR は、少しエンドアンです。いくつかの古いアーキテクチャ(例えば、Freescale HC12)は、大エンドアンです。直接バイトオーダーのポインタまたはユニオンを鋳造すると、サイレントなデータ破損を引き起こします。
• []Wordサイズとタイプ定義。An []は8ビットAVR、Cortex-M0の32ビット、RISC-V 64ビットプロセッサー上の64ビットで16ビットである可能性があります。 [を仮定するコードは、正確に32ビットが壊れます。
• [レジスタマップの差。[]]])同じベンダーから2つのMCUでさえ、しばしば異なる周辺ベースアドレス、ビットフィールド、および構成シーケンスを持っています。
• [コンパイラの拡張とフラグマ。[]] GCC、IAR、ARM Compiler 6、Keilそれぞれ独自の[構文とインラインアセンブリのダイアレクトを持っています。
• [ メモリーレイアウトとアライメント。[]]] 一部のプラットフォームでは、32ビットアクセスの厳密なアライメントが必要です。 他の人は、障害ハンドラとの不正なアクセスを処理します。
• [ 処理とスタックの使い方を中断します。[ ベクトル、優先モデル、およびネスティングの動作が広く変化します。

ポータブルCコードを書くための重要な戦略

ハードウェア抽象化層(HAL)

ポータブル ‐ 符号 arsenal の最も強力なツールは、 ハードウェア抽象化レイヤー] です。 よく設計された HAL は、一般的な周辺機器 (GPIO、UART、I2C、SPI、タイマー) の Uniform API を expose に 明示し、 アンダーリー レジスタ を 隠すときに します。 は、 それぞれの フィルタを 直接 設定する機能 (HLT: ) を します。 [FLTF] は、 は、 は、 それぞれ それぞれ [FLTF] を します。 [FLTF] は、 [F] [F] は、 は、 は、 は、 は、 は、 は、 は、 は、 は、 は、 [FLTFLTFLTF] の の は、 は、 は、 は、 を を を を を を を を します。 [FLTF

典型的なHAL実装パターンは、このように見えます。

// hal_gpio.h (common)
typedef uint8_t gpio_pin_t;
typedef uint8_t gpio_port_t;
void hal_gpio_set_output(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin);
void hal_gpio_set_high(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin);
void hal_gpio_set_low(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin);

プラットフォーム固有のファイル(例、)は、実際のレジスタ書き込みを含みます。新しいMCUに移動するときは、低レベルのHALソースのみが書き換えを必要とするが、すべての高層は未処理のままである。

標準的な図書館を採用します

C標準ライブラリは、多くの一般的な操作にポータブル基盤を提供します。 [、 []、文字列ユーティリティ、および数学関数は、Cコンパイラのコンパイラに合致するすべての機能で利用できます。 ライブラリの内部の仮定を回避することは、コンパイラの実装が不十分であることを検証していない限り、パフォーマンスのためにをリライトするたびに重要です。

限られたメモリを持つIoTシステムでは、独自の文字列ルーチンを転がすのではなく、GCCエコシステム内の「」のような標準ライブラリ(])のサブセットを使用して検討してください。同様に、[]]マクロと[は、ユニバーサルで利用可能です。リンク:]]GNU Cライブラリのドキュメントは、ポータブル理解のために優れた参考文献です。

// platform_config.h
#if defined(STM32L4)
 #define PLATFORM_STM32L4
#elif defined(EFM32GG)
 #define PLATFORM_EFM32GG
#else
 #error "Unsupported platform"
#endif

#define BIT_SET(reg, bit) ((reg) |= (1u << (bit)))
#define BIT_CLEAR(reg, bit) ((reg) &= ~(1u << (bit)))