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21 系统模块管理的设计

系统模块化设计：将系统中有关联的部分组合在一起，构成具有特定功能的子系统；模块的内部组成具有较强的耦合性，模块本身具有一定通用性；不同的模块间可以进行相互组合与依赖，进而构成不同的产品。

模块化设计

模块化设计示例

各个模块间需要相互依赖，进而完成产品功能；根据依赖关系能够将模块分为不同的层。

模块间的分层：硬件层，系统层，平台层，框架层，应用层

模块的分级（更细的设计粒度）：同一层中的模块根据依赖关系能够继续分级

分层与分级的意义

模块间的依赖关系决定了初始化的前后顺序；被依赖的模块必须先初始化（底层先于上层初始化）。如：硬件层模块先于系统层模块初始化，框架层模块先于应用层模块初始化。

系统架构示例

设计时需要考虑的问题：如何在代码中定义模块？如何定义层级关系（依赖关系）？如何确定模块的初始化顺序？

模块的定义

typedef enum {
    MODULE_MODULE,          // for module management
    MODULE_INTERRUPT,       // for interrupt management
    MODULE_DEVICE,          // for device management
    MODULE_CLOCK,           // for clock management
    MODULE_CONSOLE,         // for device of console
    MODULE_CTRLC,           // for handling Ctrl+C on Linux/Cygwin
    MODULE_FLASH,           // for device of flash
    MODULE_TIMER,           // for timer management
    MODULE_TASK,            // for task
    MODULE_SYNC,            // for task sync object management
    MODULE_SEMAPHORE,       // for semaphore management
    MODULE_MUTEX,           // for mutex management
    MODULE_QUEUE,           // for queue management
    MODULE_HEAP,            // for heap management
    MODULE_MPOOL,           // for memory pool management
    
    MODULE_TESTAPP,         // for Test Application

    // !!! NOTE: please always put the MODULE_COUNT and MODULE_LAST at the 
    // end of this enum
    MODULE_COUNT,
    MODULE_LAST = (MODULE_COUNT - 1)
} module_t;

模块的描述及组织方式

typedef struct {
    dll_node_t node_;				//链表节点
    const char *p_name_;			//模块名
    module_callback_t callback_;	//注册回调函数
    bool is_registered_;			//注册标记
} module_init_t;

层级关系的定义

typedef enum {
    LEVEL_FIRST,
    CPU_LEVEL = LEVEL_FIRST,
    PERIPHERALS_LEVEL,
    DRIVER_LEVEL,
    OS_LEVEL,
    
    // for platform layer
    PLATFORM_LEVEL0,
    PLATFORM_LEVEL1,
    PLATFORM_LEVEL2,
    PLATFORM_LEVEL3,
    PLATFORM_LEVEL4,
    PLATFORM_LEVEL5,
    PLATFORM_LEVEL6,
    PLATFORM_LEVEL7,
    
    // for framework layer
    FRAMEWORK_LEVEL0,
    FRAMEWORK_LEVEL1,
    FRAMEWORK_LEVEL2,
    FRAMEWORK_LEVEL3,
    FRAMEWORK_LEVEL4,
    FRAMEWORK_LEVEL5,
    FRAMEWORK_LEVEL6,
    FRAMEWORK_LEVEL7,
    
    // for application layer
    APPLICATION_LEVEL0,
    APPLICATION_LEVEL1,
    APPLICATION_LEVEL2,
    APPLICATION_LEVEL3,
    APPLICATION_LEVEL4,
    APPLICATION_LEVEL5,
    APPLICATION_LEVEL6,
    APPLICATION_LEVEL7,

    // LEVEL_COUNT and LEVEL_LAST must be put at the end of this enum
    LEVEL_COUNT,
    LEVEL_LAST = (LEVEL_COUNT - 1)
} init_level_t;

状态设计

typedef enum {
    STATE_INITIALIZING,
    STATE_UP,
    STATE_DOWN,
    STATE_DESTROYING
} system_state_t;

模块的初始化

模块的销毁

实现要点

每一个模块对应一个ID和一个结构体变量module_init_t；

模块需要注册后才能被初始化module_register；

模块提供一个回调函数module_callback_t用于接受事件。

所有的模块根据层级关系组织于不同链表中

  • 同一个链表中的模块没有依赖关系
  • 整个系统从最底层（最上层）的模块开始进行初始化（销毁）

小结

  • 模块设计是要遵循强内聚弱耦合的原则
  • 模块之间可以相互依赖，并进行模块层级的划分
  • 模块管理是为了系统中各个模块的有序启动和停止
  • 模块设计时需要考虑资源的分配和释放问题
最后由 amass 于 更新