【eBox生态圈】连载一：简化STM32的编程之eBox，解决五大问题

  STM32目前已经成为一款性价比相当高的单片机控制解决方案，由于STM32本身功能比较全面，备受大家的青睐，网络上有这相当全面的资料，不管是新手还是老鸟都可以通过一个开发板的学习来了解STM32的基本编程思路。但是总体感觉STM32的编程比较复杂，难以记忆或者理解。设置任何一个外设都要初始化相当多的寄存器。靠记忆已经无法完成，经常是是复制一段配置代码再修改成自己需要的，或者不断的查询复杂的手册和编程指南来完成。用起来总是不能像Arduino那样方便。如何解决STM32编程复杂的问题已经成为一个相当大的问题。

目前编程所遇到的问题：

外设问题：STM32官方库在一定程度上降低了编程的复杂度。提供了全面的API接口，可以支持任何一款芯片的任何一个寄存器的读写，正是由于这个原因，官方库不能有任何取舍，只能不断的扩大。导致官方库非常庞大，对于用户来说很多功能完全用不上，但是都放在了一起使得用户查阅比较困难，有些函数还比较晦涩，难以理解。官方库最大的缺点就是没有站在用户设计的角度去设计API接口；

驱动的问题：做项目多的人设计过各种各样的电路，其中不乏STM32的电路板，板子到手后，第一件事就调驱动。驱动这一块是比较枯燥无味，而且需要比较细心的一个地方，顺利还好，有了问题既要查软件问题，还要查硬件设计、焊接问题等等，排查起来比较费劲。而且驱动的设计会严重影响整个顶层代码的效率。所以做好一个驱动，难！！！即使这次调节好了，下次设计即使还用到这个芯片但是由于IO引脚变动的原因就要重新修改底层的驱动代码。为了不同的顶层支持，需要添加，删除部分代码。即使最简单化，也还是需要修改IO链接的，仅仅一IO链接也要有好多代码的，各种配置。繁琐，复杂。总之一句话就是驱动重复利用率低！！！

标准应用程序库：（1）通信协议：在互联网的时代，设备和设备、设备和人之间的交互越来显得越重要了，标准的通信协议的支持可以让你的硬件瞬间介入互联网。（2）数学库：工程数学是每一个代码工程师必不可不面对的问题，在工程中经常会用到大量的数学运算来满足系统的控制、数据处理等。网上找到的各种版本的代码的易读性比较差，兼容性不够高。对于不擅长数学建模，数学和程序之间如何转换的工程师就是个一个很头疼的大问题。

多任务的问题：现在控制领域不断的智能化，应用程序越来越复杂，如果没有一个多任务的支持，只靠前后台已经很难实现，现在嵌入式操作系统多如牛毛，如：ucos，rt-thread，freeRTOS等等，他们功能强大稳定性高，已经是很好的选择之一。但是新手该如何选择？这些操作系统的门槛高低如何？新手可能很难做到像裸机编程那样顺手。

IAP问题：作为商业上的产品还会遇到一个问题，解决离线下载是一个产品必须的功能。也就是说bootloader的必须要有的。这样在日后的产品升级或者远程维护才能降低成本。当然stm32芯片本身自带了很多种引导方式。但是总需要外部引脚的配置。让人觉得是那么不爽，目前网上各种bootloader漫天飞舞，百花齐放，一个字“乱”。

五大问题，到底该如何解决？怎样才能通过简单的编程实现STM32的强大功能？怎么样才能杜绝驱动重复利用率低的现象？谁能给我一套很完美的数学库来解决我的工程数学问题？谁能帮助用户解决这五大问题，加快用户的开发速度，将这些工作省去，腾出来时间更好的做应用层的设计？

答案就是：

做一套以用户设计为中心的固件库，简化IO、时钟系统、通信等常用接口的配置；

提供大量标准化的芯片外设的驱动示例；

提供标准应用协议和高效、易用的数学库，满足用户的高级通信和数学运算。

提供一个简单的操作系统，降低入门门槛；

提供一个实用的bootloader，支持多种启动方式，sd卡、串口、USB、网络；

1、驱动解决方案：内部外设和外部芯片驱动接口设计不再以芯片的相关内容为参数，而是以应用角度的参数去初始化芯片内的外设。对外部芯片或者内部外设来说，以描述其接口特性的参数去初始化芯片，标准、归一化的入口参数大大降低了驱动设计的难度，加快了驱动调试的速度，针对不同设计只要改变描述接口和配置的参数即可，而且提高了驱动代码的重复利用率。

2、标准应用解决方案：将各大高级通信协议作标准化的封装，给用户做到只看到顶层应用接口和底层数据接口（即和底层驱动的读写接口）。

3、数学库解决方案：数学函数不再以晦涩难懂的数学参数为入口，而是采用输入输出的模型设计接口程序。屏蔽掉数学概念，只提供相应的输入指针和输出指针接口，方便的决工程问题中的数学问题。

4、操作系统解决方案：eBox自带了一个小型全抢占式操作系统（os层由Mango小极客编写），小巧玲珑，也特别适合做为新手入门操作系统的示例；

5、Bootloader：IAP升级是一个完整产品的不可或缺的部分，用户可以任意选择自己喜欢的bootloader来引导应用程序。也可以使用eBox自带的bootloader。

基于这个思想，设计了eBox全套的软件系统。让程序员从此解脱驱动难、调数学难懂、操作系统难用的痛苦。

以eBox为基础设计的代码有高度的兼容性，是创建eBox生态圈可持续发展的根基。


我的众筹项目地址：http://z.elecfans.com/30.html 期待大家一起来完善和发展eBox,打造国人自己的库，不仅仅支持STM32，更能支持飞思卡尔MCU、NXP MCU······