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1、IoT工程师如何为你的设计选择正确的软件架构我们都曾在职业生涯的某个时间点思考过这个问题：现在，你想要创建一个合适的项目，看是要更进一步探索这个想法或是将其产品化。但是，应该从哪种软件架构入手呢？Espruino？Arduino？micro Python？Segger embOS？MicriumuC/OS-II？以及在uC/OS-II和uC/OS-III之间又有什么区别呢？究竟该采用初始成本较低的开源架构，还是选择需要支付前期费用的商业解决方案，来加速你的设计过程呢？什么是软件架构？在本文件中，将软件构架解释为编写软件的一种特定方式。例如，Arduino提供编写程序代码的一种特定方式，允许软件
2、的片段可以跨越多个项目被重新使用。软件架构是由几个不同的部分所组成，并由以下组件所定义：程序语言、应用程序编程接口（API），以及某些工具集的连接。例如，像是在Arduino和Espruino的案例中，软件架构可以被紧密地连接到工具，或是像在Micrium和FreeRTOS的案例中则是会被分离。什么是操作系统？因此，该如何选择一个软件架构呢？首先，我们需要对一些名词解释的更明确一点，我们已经开始提到操作系统（OS）这个名词。你真正需要写的是可以执行你的特定要求的程序代码，这些程序代码将可以把你的产品与其他产品区分出来。但是，你仍然需要依靠软件的其他部分，像是ADC的驱动程序或SD卡的文件系统栈
3、。这些软件的部分通常被称为软件构件。在此用一个比较实质的比喻方式，你可以想象你的软件构件就像是砖块，然后把操作系统视为水泥。在操作系统中定义了砖块的形状，以及它们将如何与其他的砖块互动，因此当你添加更多构件到软件之中时，他们将可以继续完美地协同工作。这听起来相当不错，但你真的需要一个操作系统吗？增加操作系统也带来了额外的负荷，它将会消耗数千字节的闪存，为事件的响应增加了延迟的时间，并且还需要花费些许的时间学习如何在操作系统环境中编写程序。决定采用哪个软件架构，将会决定你的想法是否可以按时间、按预算地推动，或是将你的投资放在风险之中。一般的经验法则是，如果你的目标闪存容量是128 KB或更高，并
4、且或是需要通讯功能，便需要一些栈（USB、以太网络、SDIO、CAN、Wi-Fi、BLE），长期来看，你最好还是使用操作系统。在操作系统中最重要的其中一件事情便是调度程序（scheduler）。调度程序是用在为可能会争夺相同资源的不同任务、分配资源和处理时间的组件。在一般情况下，调度程序有两种作业的方式，而这正是实时在实时操作系统（RTOS）的意义所在。实时意味着在一个特定的时间内，会有一个特定的任务将会被执行。假设你得到一个你需要处理的射频封包，无论你的设备目前正在做什么事，实时操作系统的核心会先离开它目前所做的任务，先完成这一个高优先等级的任务。这种类型的行为在处理器的利用上并不是最有效率
5、的方式，但例如在马达控制应用中，它在通讯栈与应用中最需要重视的便是反应时间的议题。商用与开源解决方案的比较举例来说，如果你已经想通了是否需要采用实时操作系统，并开始组建软件需求。你可能知道，你需要一个USB栈和以太网络栈，搭配外部MAC/PHY驱动程序来一起将设备连接到互联网。但是，你该从哪里开始呢？你真的只需要为你首选的微控制器下载最新的FreeRTOS模板，并继续下载开源软件并放到装置中就可以了吗？或者你只是需要去找有你所需软件的商业供货商，并获得完整的软件组合？为了做出更明智的决定，我们经常谈论要给选定的解决方案一个总体拥有成本（TCO）的概念。所谓的总体拥有成本包含的不仅是你为软件付出的货币价值，还包括花费在寻找解决方案、组装不同的构件，并将不同的构件整合到你的项目，以及开发、测试和生产的工作时间。在一般情况下，我们看到的是商业解决方案的总体拥有成本（TCO），将比自己组建开放原始码组件的解决方案要来的更低一些。但既然是商业解决方案便涉及到初始成本，这些厂商通常要求在使用解决方案的前期，取决于你所需要的组件，便必须先支付1万到10万美元之间的费用。在另一方面，下载FreeRTOS并开始组装自己的解决方案，在某些拥有密集资源的应用中，其所花费的金钱，相对会更便宜一些。决定你的项目的最佳解决方案，将高度依赖于它是否是最容易让你赚到现金，或是能够为总体拥有成本的工时来买单。