[教程] 【百问网】ARM嵌入式系统中面向对象的模块编程方法》基于DShanMCU-RA6M5(瑞萨MCU

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RA-REX 发表于 2026-3-16 12:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 RA-REX 于 2026-3-16 12:11 编辑

ARM嵌入式系统中面向对象的模块编程方法》基于DShanMCU-RA6M5(瑞萨MCU)前言
自2005年以来,我一直从事Linux开发,但对于单片机始终没有产生兴趣,原因是觉得单片机太过简单了,Flash和RAM只有几十KB,感觉就像是在螺蛳壳里面打坐,能展现出什么新花样呢?直到最近两年,我经历了一次震撼。
我有幸在某机器人公司看到了一个基于单片机和rtos开发的猫砂机器人代码,抛开rtos内核源码,他们自己实现的源文件就超过了3000个。这让我意识到,单片机也可以用于开发大型项目!我开始思考如何管理如此庞大的代码量?
在Linux项目中,我们不需要关注寄存器级别的操作,那么在单片机领域是否也可以做到呢?
在Linux项目中,我们将项目拆分为多个子系统,并进一步将子系统拆分为多个层级,编程时要么使用C++的类,要么使用C语言的结构体,那么在单片机领域,这种做法可行吗?
随着单片机性能的提升,我们能够实现的项目功能也越来越多,对单片机工程师的要求也越来越高。过去,我们只需要一个while循环来处理所有事情;现在,我们引入了RTOS,使用多任务系统。过去,我们以面向过程的方式编写程序,需要什么就写什么;现在,我们以面向对象的方式编写程序,先抽象出一个类或结构体,再进行编程。
刚接触面向对象编程时,你可能会觉得:这是什么鬼?明明一个简单的功能,为什么要创建多个结构体并进行注册?
过去只需要几行代码就能解决问题,现在却分散到2、3个文件中了!然而,在我的教学生涯中,一旦学生们掌握了面向对象的编程思想,他们就再也回不去了:他们无法忍受过去的代码。
我一直想在单片机领域推广"面向对象的编程思想",但一直没有找到合适的单片机以及对应的软件库来支持我的想法。直到我开始使用瑞萨的ARM内核的RA MCU及其软件包FSP,我确信这就是讲解面向对象编程时需要用到的单片机和软件包。瑞萨MCU的软件包FSP就是基于面向对象的思想编写的。
对于每个设备,我们可以定义好接口,抽象出相应的结构体,并对其进行实现。再结合FSP RASC图形化配置工具和代码生成工具,我们使用瑞萨MCU时,变得异常简单!我们不再需要关注寄存器级别的代码,也不再需要重复造轮子,可以将精力集中在业务逻辑和算法上。
得益于瑞萨强大的MCU、强大的软件开发工具,也得益于瑞萨和RA生态工作室提供的支持,我们团队编写了《ARM嵌入式系统中面向对象的模块编程方法》,全书37章,将近500页:
  • 讲解面向对象编程在单片机开发中的使用
  • 结合FSP软件包实例分析外设驱动
  • 讲解如何使用RASC配置片上设备
  • 教你如何编写面向对象编程
  • 更讲解如何操作外接的模块:引入大型项目中的编程思想
单片机工程师们,很多没有软件工程的概念,编写的程序结构不好,不易移植、不易扩展。软件专业的工程师们,又没有嵌入式的基础,总觉得跟硬件打交道很难。
这本书适合你们:
  • 给单片机工程师介绍软件工程的概念,把项目拆分为子系统,分层设计子系统,编写代码时使用面向对象的思想
  • 给软件专业的工程师讲解硬件知识、教你编写驱动程序
  • 想提升编程水平的工程师:现在MCU的性能越来越强,能做的项目越来越大,一个C文件里实现所有功能的方法不适合大项目了
本书目录如下:
配套资料获取

ARM嵌入式系统中面向对象的模块编程方法.pdf

22.41 MB, 下载次数: 4

破晓战神 发表于 2026-3-17 11:11 | 显示全部楼层
楼主分享的经验很宝贵,之前一直对单片机的编程停留在基础层面,没有意识到面向对象的重要性。
気味托付 发表于 2026-5-7 21:33 | 显示全部楼层
太懂这种感受了!之前我也是死抱着面向过程不放,总觉得单片机就那点资源,搞面向对象纯属脱裤子放屁,一个 while 循环跑通所有逻辑就完事了。直到后来接了个多传感器的工业小项目,代码量越堆越大,光源文件就干到快上百个,维护起来简直是地狱级难度 —— 加个新功能要改七八个地方,还动不动就带出隐藏 bug,半年后回头看自己写的代码,连我自己都捋不清逻辑了。
林间有新绿 发表于 2026-5-8 10:22 | 显示全部楼层
RA MCU和FSP软件包的组合确实强大,能够让我们从繁琐的寄存器操作中解放出来,专注于业务逻辑。这本书对于想要提升编程技能的工程师来说是个不错的选择。
东方曜上镜 发表于 2026-5-8 20:54 | 显示全部楼层
现在 MCU 性能越来越强,能做的项目越来越大,还抱着单文件全实现的面向过程写法,真的跟不上行业节奏了。很多新人觉得单片机搞面向对象是脱裤子放屁,但真正做过大型项目、经历过团队协作开发的都懂,这套思想能让代码的可维护性、可移植性直接上一个台阶。团队里每个人负责自己的模块,统一接口规范,根本不会出现互相改代码导致的冲突问题,项目推进效率高太多了。
銀河 发表于 2026-5-9 10:43 | 显示全部楼层
这本书的目录看起来很全面,从基础到高级应用都有涵盖,对于嵌入式工程师来说是一本很好的参考资料。
白马过平川 发表于 2026-6-5 22:57 | 显示全部楼层
这本书的目录看起来很全面,从基础到高级应用都有涵盖,对于嵌入式开发者来说,是一个很好的学习资源。
岁月反驳 发表于 2026-7-9 20:06 | 显示全部楼层
这本书对于嵌入式开发人员来说真是福音,尤其是对于想要从传统的面向过程编程转型到面向对象编程的工程师。期待能够通过这本书学习到更多的知识和技巧。
逆鳞风暴 发表于 2026-8-1 21:17 | 显示全部楼层
楼主分享的经验很有价值,对于我们这些从事嵌入式开发的工程师来说,能够从软件工程的角度去思考问题,是提升开发效率的关键。
灵犀幻影 发表于 2026-8-12 22:57 | 显示全部楼层
楼主的经历很有启发性。我之前也对单片机开发有偏见,认为单片机性能有限,不适合大型项目。但楼主的分享让我意识到,随着技术的发展,单片机也能发挥出巨大的潜力。
丫丫嘟嘟 发表于 2026-8-13 13:33 | 显示全部楼层
单片机项目一大,最先崩的往往不是性能,而是代码组织。以前小工程一个 while(1) 加几个中断确实够用,但传感器、通信、UI、参数保存、故障处理一多,再继续堆全局变量和过程函数,后面基本没人敢改。
我觉得在 MCU 里讲“面向对象”,不一定非得纠结 C++ 那套语法,用 C 结构体 + 函数指针 + 统一接口也能把味道做出来。像 FSP 这种 open/read/write/control 的抽象方式就很典型,驱动层稳定以后,上层业务换外设、换板子会轻松很多。

Stahan 发表于 2026-8-13 20:05 | 显示全部楼层
RA MCU的FSP确实强大,用RASC配置外设很方便,记得检查时钟配置,别让时钟溢出导致异常。
浊发清眸 发表于 2026-8-19 20:08 | 显示全部楼层
这个主题我觉得最适合给“代码开始变多但还没形成架构习惯”的 MCU 工程看。面向对象在单片机里不是为了显得高级,而是为了把硬件差异、驱动接口、业务逻辑分开,不然后期换个传感器、换个通信口,牵一堆文件很痛苦。
我比较喜欢用 C 语言做轻量抽象:结构体保存状态,函数表统一接口,模块只暴露 init/start/read/control 这类入口。这样不会引入太多运行时负担,也能让代码边界清楚。FSP 本身就是很好的例子,上层用 API,不直接碰寄存器,项目规模一上来优势就很明显。

寂静之回响 发表于 2026-8-19 20:39 | 显示全部楼层
FSP的抽象确实不错,但要注意,使用结构体+函数指针时,记得处理好内存分配和释放,避免内存泄漏。
Henryko 发表于 2026-8-20 12:40 | 显示全部楼层
这本书实用!RA MCU用FSP搞面向对象编程挺方便,代码重构也容易,记得看RASC图形化配置时要注意中断优先级配置。
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