一、项目简介

AppKit是一个专注于嵌入式Linux应用开发的C++14框架，它的核心目标是提升开发效率和应用健壮性。AppKit提供了一套经过验证的工具集，覆盖了线程管理、定时器、文件IO、串口通信、网络通信、CAN总线、GPIO控制等嵌入式开发中的高频需求。

https://gitee.com/newgolo/appkit

双环境支持：同时支持ROS和非ROS环境编译，既能用于机器人项目，也能用于传统嵌入式应用
跨平台构建：内置zbuild编译系统，支持x86_64和aarch64平台的本地编译与交叉编译
工程化实践：

集成了fmt、spdlog、json、yaml-cpp等成熟的第三方库，避免重复造轮子

二、整体架构

2.1 顶层架构

AppKit的设计哲学是”分层解耦，按需组合”。整个项目分为三个核心层次：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

解耦合：核心库不依赖第三方库的具体实现，通过接口隔离
可扩展：新增功能模块只需遵循统一的构建规范，无需修改框架核心

2.2 目录结构解析

项目采用了标准化的ROS工作空间布局，即使在非ROS环境下也保持了这种结构：

appkit/
├── environ/              # 环境配置中枢
│   ├── cmake/           # CMake工具集
│   │   ├── zbuild.cmake      # zbuild函数定义
│   │   ├── finder.cmake      # 依赖查找
│   │   └── common.cmake      # 通用配置
│   ├── config/          # 平台配置文件
│   │   ├── linux-amd64.sh    # x64配置
│   │   └── linux-arm64.sh    # ARM64配置
│   ├── zbuild/          # zbuild工具脚本
│   └── envsetup.sh      # 环境初始化脚本
├── src/
│   ├── appkit/          # 核心库源码
│   │   ├── inc/         # 公共头文件
│   │   └── src/         # 实现代码
│   ├── third_party/     # 第三方依赖
│   ├── demos/           # 示例程序
│   └── include/         # 全局公共头文件
├── prebuilt/            # 预编译库存放
│   ├── linux-amd64/
│   └── linux-arm64/
├── zbuild/              # 非ROS编译入口
└── ws_output/           # ROS编译输出

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

关键设计点：

environ目录：这是整个构建系统的大脑。envsetup.sh通过source的方式注入环境变量，让用户在shell中就能调用zbuild_setup等函数。这种设计比传统的Makefile更灵活，可以根据平台动态配置。
setup.cmake：每个package的CMakeLists.txt都会include这个文件。它统一管理了编译选项、依赖路径、宏定义等，避免了各模块的配置不一致。
prebuilt机制：交叉编译时，先将库安装到prebuilt目录，其他模块再从这里链接。这避免了交叉编译环境下的路径混乱问题。

2.3 构建系统设计

AppKit支持三种编译模式：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

zbuild的核心机制：

通过环境变量ZBUILD_ENABLE来区分编译模式。当ZBUILD_ENABLE=1时，所有package的CMakeLists.txt都会走非ROS的编译分支：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

这种设计的精妙之处在于：同一份CMakeLists.txt，通过环境变量控制就能适配两种完全不同的构建系统。避免了维护两套构建脚本的麻烦。

三、部分代码

3.1 线程封装：Runnable模式

AppKit的线程设计采用了经典的Runnable模式：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

使用示例：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

设计优势：

线程逻辑与线程对象分离，符合单一职责原则
run()函数可以访问Thread对象，方便检查退出标志
支持线程克隆，适合需要动态创建多个一样类型线程的场景

3.2 定时器管理：统一调度

嵌入式系统中常常需要管理大量定时器，如果每个定时器都开一个线程，资源消耗很大。AppKit采用了单线程聚焦调度的方式：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

关键点：

所有定时器共享一个线程，每1ms检查一次
定时器回调在TimerManager的线程中执行，注意不要阻塞
适合周期在100ms以上的定时任务，对于高精度定时提议使用硬件定时器

3.3 应用框架：Component模式

AppKit提供了一个轻量级的应用框架，类似于ROS的节点概念：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

这种设计让应用的生命周期管理变得清晰：

一个面向嵌入式Linux C++的应用开发框架！

优势：

统一的生命周期管理，不会遗漏资源释放
任务自动在后台线程池中执行，无需手动管理线程
支持多组件组合，构建复杂应用

四、实战示例

4.1 定时器

#include <appkit/async.h>
#include <appkit/console.h>
#include <appkit/datetime.h>
#include <appkit/strutil.h>
#include <appkit/timer.h>
#include <appkit/tracer.h>

using namespace appkit;

void test_timer_manager() {
    Timer t1(500, true);
    Timer t2(1000, true);
    TimerManager tm;
    tm.registerTimer(t1, []() { TRACE_INFO("500 ms timer timeout!"); });
    tm.registerTimer(t2, []() { TRACE_INFO("1000 ms timer timeout!"); });

    while (1) {
        TRACE_YELLOW("01. start.");
        TRACE_YELLOW("02. stop.");
        TRACE_YELLOW("input q to quit!");
        ConsoleIn ci;
        ci.waitInput();
        if (ci.asString() == "01") {
            tm.start();
        } else if (ci.asString() == "02") {
            tm.stop();
        } else if (ci.asString() == "q" || ci.asString() == "quit") {
            break;
        }
    }
    tm.stop();
}

void test_timer() {
    while (1) {
        TRACE_YELLOW("----------timer test--------------");
        TRACE_YELLOW("01. timer manager test.");
        TRACE_YELLOW(" q. quit");
        TRACE_YELLOW("please input selection:");
        ConsoleIn ci;
        ci.waitInput();
        if (ci.asString() == "01") {
            test_timer_manager();
        } else if (ci.asString() == "02") {
            //
        } else if (ci.asString() == "q" || ci.asString() == "quit") {
            break;
        }
    }
}