一根信號(hào)線，代碼版本來相見

楔子

嵌入式系統(tǒng)是硬件搭臺(tái)、軟件唱戲，就像你可以在同一個(gè)舞臺(tái)上演出不同的劇目一樣，嵌入式設(shè)備的硬件做好后，只要硬件上支持，你可以根據(jù)不同的功能要求燒寫不同的代碼。

在嵌入式軟件的開發(fā)階段，需要經(jīng)過多次更新迭代，軟件版本可以以“里程碑”的形式，通過版本標(biāo)號(hào)（x.y）對(duì)各個(gè)軟件版本進(jìn)行標(biāo)識(shí)和區(qū)分。而且，一般情況下，不同的軟件版本中可能會(huì)隱藏不同表現(xiàn)形式的缺陷，為了提高軟件的可靠性和完善性能，需要查找缺陷或者定位缺陷的引入時(shí)間，這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)不同版本的軟件進(jìn)行并行測(cè)試，以定位缺陷的原因和具體位置。

相比而言，硬件版本相對(duì)固定，分不出大哥和二哥，從而無法通過辨認(rèn)硬件電路特征判斷當(dāng)前被測(cè)試的軟件的版本，進(jìn)而無法進(jìn)一步分析。如果軟件本身包含版本信息，通過一種手段從軟件中獲得版本信息，便可以解決上述問題。

顯然，這里有一個(gè)不言自明的需求：獲取當(dāng)前的代碼版本信息。對(duì)于存在多個(gè)代碼版本的嵌入式硬件而言，這是一個(gè)“剛需”。

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曾幾何時(shí)，讀取軟件版本只是中高端嵌入式設(shè)備的專利，責(zé)任越大，能力越大，中高端如它，總有讀取軟件版本信息并呈現(xiàn)出來的方法。

低端設(shè)備忝列鄙視鏈的末端，它要么只有一種軟件實(shí)現(xiàn)的版本，從而根本不存在獲取代碼版本信息的需求，要么雖然有幾個(gè)版本，但是“有心殺賊，無力回天”，只能把代碼版本信息隱藏在卑微的塵埃里。

但是，在很多情況下，低端設(shè)備也有獲取代碼版本信息的訴求。

灑家需要做一款信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中，要把電機(jī)轉(zhuǎn)速信息（單位是rpm，轉(zhuǎn)/分鐘）轉(zhuǎn)換成車速信息（單位為km/h），根據(jù)公式，車速信息由變速箱的減速比、車輪直徑和電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算得來。

這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器非常之簡(jiǎn)單，沒有任何通信端口，故而無法通過通信的方式、以配置的手段將不同的減速比和車輪直徑下載到信號(hào)轉(zhuǎn)換器中，讓信號(hào)轉(zhuǎn)換器根據(jù)不同的配置計(jì)算車速。

為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的通用性，讓它可以適應(yīng)不同的速比和輪徑，灑家采取的笨辦法是在同一個(gè)硬件上設(shè)計(jì)幾種不同的軟件版本，分別對(duì)應(yīng)不同的減速比和車輪直徑，這樣一來，在相應(yīng)的代碼中求同存異，就可以復(fù)用硬件資源并提高產(chǎn)品的開發(fā)效率。

這種思路固然是好，可是問題是，在日常的生產(chǎn)、庫存管理中，如何從一群已經(jīng)燒錄了代碼又長(zhǎng)得一模一樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換器中，辨認(rèn)出它到底支持哪種速比和輪徑呢？

于是，獲取代碼版本信息以就變得十分必要而且迫切了。

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可是，沒有任何通信端口，沒有任何顯示界面，還想要獲取代碼版本信息，其可得乎？于是，灑家向周邊的同仁征詢意見。

左邊的張工譏我癡人說夢(mèng)，右邊的李工說我異想天開，前邊的徐工笑我癡心妄想，后面的趙工卻神秘兮兮地豎起一根手指，在我眼前晃來晃去，口中念念有詞：波羅波羅蜜，醒起！

嘩啦啦四周潑下幾盆涼水來，眨眼間澆了我一個(gè)透心涼。在這鬧鬧哄哄的冷嘲熱諷中，灑家倒橫下一條心來：世界千奇百怪，眾生千差萬別，但是佛曰，眾生平等。代碼版本就像是人類的身份信息，怎么就答不得別人的一句-“尊兄臺(tái)甫？”

獲取代碼版本的基本操作就是“你來問，我來答”，需要和外部世界進(jìn)行交互。說到交互，自然需要借助信號(hào)轉(zhuǎn)換器當(dāng)前的接口。接口接口，顧名思義，設(shè)備內(nèi)部連接外部的端口。

如前所述，這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器是一個(gè)很簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，連接器上的端口都是一些普通的模擬輸入輸出端口、數(shù)字輸入輸出口、脈沖輸入和PWM輸出端口。

看官們也許已經(jīng)模模糊糊地想到了，可以從未使用的端子上下手，一個(gè)輸進(jìn)去，就是“你來問”，一個(gè)輸出來，就是“我來答”。按鍵形式輸入，LED形式輸出，操作起來方便，顯示方式也直觀。

灑家一開始也是這么想的，而且想得更為細(xì)致。

可以在信號(hào)轉(zhuǎn)換器的外接線纜上用夾線針把其中兩根線的信號(hào)取出來，另一邊一個(gè)接按鍵，一個(gè)接LED。同時(shí)，當(dāng)然要在信號(hào)轉(zhuǎn)換器的硬件上添加兩處電路，一處實(shí)現(xiàn)按鍵采集，一個(gè)實(shí)現(xiàn)LED輸出驅(qū)動(dòng)，這些電路都很簡(jiǎn)單，自不待言。

想好解決方案后，灑家起身環(huán)顧，把張李諸工叫過來，鼓著腮幫子、噴著唾沫星子和他們講起了我的方案。當(dāng)其時(shí)也，灑家突然心下一凜，想起了一個(gè)關(guān)鍵的問題：端口夠用否？

我趕緊數(shù)了數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接器上還未曾使用過的端子，倒霉催的，沒有用過的端口居然只剩下一路了！待我把目光投向MCU的IO上時(shí)，更加心驚地發(fā)現(xiàn)，除了用過的IO口和仿真編程口，可用的IO口也只有一個(gè)了！

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一支穿云箭，千軍萬馬來相見。斧頭幫的混混可以把牛皮吹破了天，可我現(xiàn)在只能對(duì)著板子大眼瞪著小眼。

說出去的話，潑出去的水。大話已經(jīng)出口，再難收回，怎么辦？

只剩一根線，既要輸入，又得輸出，既可檢測(cè)出按鍵狀態(tài)，還要輸出得了LED的驅(qū)動(dòng)，除了復(fù)用別無他途。而且，除了接口端子上要實(shí)現(xiàn)復(fù)用之外，MCU的IO那里也必須一腳兩用。

大概而言，MCU IO長(zhǎng)時(shí)間處于輸入狀態(tài)，檢測(cè)到按鍵按下后便切換為輸出模式，通過LED按照一定的規(guī)律顯示完代碼版本信息之后，便再次切換回輸入狀態(tài)。

具體怎么實(shí)現(xiàn)就頗有些燒腦了。灑家調(diào)整好呼吸，正襟危坐，如入禪定，一點(diǎn)一滴地思索著。

MCU的IO分時(shí)切換輸入和輸出方向，初始方向設(shè)置為輸入。周期性地讀取IO狀態(tài)，檢測(cè)按鍵的按下和彈起狀態(tài)。

檢測(cè)到有效的按鍵按下時(shí)，等待按鍵彈起引發(fā)的IO狀態(tài)切換。當(dāng)彈起時(shí)將IO口的方向設(shè)置為輸出，然后以脈沖的方式驅(qū)動(dòng)LED。

為了區(qū)分版本號(hào)中的大版本（又稱“基線版本”）和小版本（又稱“更新版本”），需要以不同的頻率輸出相應(yīng)數(shù)量的方波脈沖，以方便觀察者判斷大版本和小版本號(hào)。

比如，當(dāng)版本號(hào)為2.4時(shí)，基線版本/大版本號(hào)為2，更新版本/小版本號(hào)為4?？梢宰孡ED以頻率為2Hz、占空比為50%的PWM形式輸出2個(gè)周期方波，間歇2秒后，再以頻率為1Hz、占空比為50%的PWM形式輸出4個(gè)周期的方波脈沖。

更一般的，版本號(hào)是a.b時(shí)，LED的閃爍方式為a個(gè)2Hz頻率方波+間歇2秒+b個(gè)1Hz頻率方波。

當(dāng)LED的顯示完成后，需要再次將IO腳設(shè)置為輸入方向，以等待下一次按鍵形式的問詢。通過在按鍵按下并彈起后統(tǒng)計(jì)2s間歇時(shí)間前后的LED閃爍次數(shù)，便可以得到基線版本和更新版本號(hào)。

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相信經(jīng)過上面的描述，各位看官已經(jīng)大致了解了如何用一個(gè)IO口一個(gè)外接端子獲取代碼版本信息。但是，從硬件上怎么實(shí)現(xiàn)還有些摸不著頭腦。

幫人幫到底，送佛送到西，灑家也不藏私，把電路圖貼上來。

平時(shí)，IO口處于輸入狀態(tài)，按鍵處于彈起狀態(tài)，IO口處電平為低，LED處于熄滅狀態(tài)。當(dāng)按下按鍵，R1上處短接VCC，IO口處電壓為高，而LED被反向截止，故而繼續(xù)處于熄滅狀態(tài)。對(duì)LED而言，只要IO口是輸入方向，無論按鍵按下還是彈起都是熄滅狀態(tài)。

當(dāng)將IO設(shè)置為輸出方向時(shí)，在按鍵處于彈起狀態(tài)的條件下，IO電平為高時(shí)，LED導(dǎo)通點(diǎn)亮，IO電平為低時(shí)，LED截止熄滅。

如此一來，通過在單個(gè)IO管腳上實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)與LED驅(qū)動(dòng)的復(fù)用，以最少的資源實(shí)現(xiàn)了便實(shí)現(xiàn)了軟件版本的獲取，該方案在資源極其受限的低端嵌入式設(shè)備領(lǐng)域上肯定具有廣泛的適用性。

后記

我和同事們通報(bào)了這種方案后，諸工依然不置可否，但灑家卻按捺不住地志得意滿。這種方式簡(jiǎn)單高效，易于實(shí)現(xiàn)，正所謂：一根信號(hào)線，代碼版本來相見。