代码收藏家技术教程 2025-05-25

嵌入式硬件专家之路：F103芯片软件开发仿真详解

一般的软件开发，都是指的是pc软件开发。既然是pc软件，那么几乎不用担心各种资源的掣肘，这里面就包括了cpu资源、ddr资源、存储资源和网络资源。但是，嵌入式不一样，大多数情况下，嵌入式板子的资源都是很少的。不管是mcu，还是soc，像树莓派这么资源丰富的板子，还是很少的。但是我们实际开发的时候，又要涉及到软硬件交互，怎么做才会效率比较高呢？

1、建立统一的硬件接口

有的时候，我们为了降成本，用一款芯片代替另外一款芯片，这都是常有的事情。如果是这种情况，不妨构建统一的硬件接口。比如说，linux下面的统一驱动接口就不错，类似于这样，

int open(char* dev);
int close(int handle);
int read(int handle, void* pmem, int size);
int write(int handle, void* pmem, int size);
int ioctl(int handle, int opr_mode, int opr_data);

2、软硬件分离

建立了统一的硬件接口之后，这样替换芯片的部分，肯定是不用担心了。毕竟每次替换的时候，只需要适配好对应的硬件接口就可以了。但是还是存在一个问题，很多时候，我们开发只需要开发纯业务部分，这个时候使用最多的就是按键和显示，可能还会有少部分网络，如果全部都是板子上面进行打印、调试，其实这样效率是非常低的。这种情况下，不如多定义几个虚拟设备函数，软件就可以跑在pc电脑，或者是更高级的arm板子上运行，一下子把开发效率拉起来。

3、构建仿真编译脚本

原先的代码可能是用keil，或者是qt creator编译的。这个时候如果是用电脑，或者高性能开发板进行仿真测试，一般需要自己编写编译脚本。这里有两种方法供大家参考，一种是自己编写makefile，还有一种就是构建visual studio solution工程。和设备强相关的内容，可以不包含在内，只有和业务耦合比较紧的代码，才会添加到编译脚本里面去。

4、按键部分用电脑键盘仿真

很多嵌入式板子上面都有按键功能。这种情况下，可以用电脑的键盘进行仿真处理。个人比较常用的方法，就是使用qt库来解决，因为在MainWindow下面有两个函数，一个是keyPressEvent，一个是keyReleaseEvent，利用这两个函数就可以实现键盘的仿真。同时，键盘按键数量多，可以满足绝大多数场景的需要。

例如，我们在一个低端arm soc开发界面，这种情况下就可以用树莓派来进行仿真。仿真的时候，用mobaxterm直接命令行启动界面，并且通过键盘仿真的方式进行交互，就可以达到快速开发的目的。

5、显示部分使用跨平台库

有些显示库天生是支持跨平台的。比如说qt库，支持windows，支持linux；支持x86，还支持arm；支持32位，还支持64位。对于这些库，本身已经为跨平台使用做了很多的准备。所以相同的代码，几乎不需要很大的改动，就可以用更高级的平台来进行仿真。资源多，调试也更方便一点。

6、用高性能的arm板子仿真性能一般的arm板子

有的soc板子，虽然跑的还是arm，系统也是linux，但板子本身资源非常少。而另外一部分板子，资源多，价格便宜，本身还带有编译环境、调试环境。类似于树莓派就是这样的板子。所以，对于一些不是那么复杂的功能，完全可以用高性能的arm板子，模拟一般性能的arm板子来进行调试。这样调试好了之后，直接port到低性能的板子上面去，这也是可以的。

7、使用windows进行软件仿真

如果不习惯linux+arm+串口这种开发模式，或者是不习惯ssh、telenet的调试方式，还有一种方法，就是用windows进行仿真调试。只不过调试的时候没有前面高性能arm板子的方式来的方便。毕竟在同样是arm，很多头文件、库函数、甚至是编译链接都不需要修改。但是回到 windows，很多的编译都要打桩，这种情况下，做好一些特定函数、特定模块的仿真可能更加务实一点。

或者是虽然用pc仿真，但是用x86 ubuntu来做，可能更好一点。

作者：嵌入式-老费

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