C语言面向对象编程的最佳实践
一、前言
以STM32为例，打开网络上下载的例程或者是购买开发板自带的例程，都会发现应用层中会有stm32f10x.h或者stm32f10x_gpio.h，这些文件严格来时属于硬件层的，如果软件层出现这些文件会显得很乱。
使用过Linux的童鞋们肯定知道linux系统无法直接操作硬件层，打开linux或者rt_thread代码会发现代码中都会有device的源文件，没错，这就是驱动层。
二、实现原理
原理就是将硬件操作的接口全都放到驱动链表上，在驱动层实现device的open、read、write等操作。当然这样做也有弊端，就是驱动find的时候需要遍历一遍驱动链表，这样会增加代码运行时间。
三、代码实现
国际惯例，写代码先写头文件。rt_thread中使用的是双向链表，为了简单在这我只用单向链表。有兴趣的可以自行研究rt_thread
头文件接口:
本次只实现如下接口，device_open 和device_close等剩下的接口可以自行研究。这样就可以在应用层中只调用如下接口可实现：
/* 驱动注册 */ int cola_device_register(cola_device_t *dev); /* 驱动查找 */ cola_device_t*cola_device_find(constchar*name); /* 驱动读 */ int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size); /* 驱动写 */ int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size); /* 驱动控制 */ int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);;
头文件cola_device.h：
#ifndef_COLA_DEVICE_H_ #define _COLA_DEVICE_H_ enumLED_state { LED_OFF, LED_ON, LED_TOGGLE, }; typedefstructcola_devicecola_device_t; structcola_device_ops { int(*init)(cola_device_t*dev); int(*open)(cola_device_t*dev,intoflag); int(*close)(cola_device_t*dev); int(*read)(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize); int(*write)(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize); int(*control)(cola_device_t*dev,intcmd,void*args); }; structcola_device { constchar*name; structcola_device_ops*dops; structcola_device*next; }; /* 驱动注册 */ int cola_device_register(cola_device_t *dev); /* 驱动查找 */ cola_device_t *cola_device_find(const char *name); /* 驱动读 */ int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size); /* 驱动写 */ int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size); /* 驱动控制 */ int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg); #endif
源文件cola_device.c：
#include"cola_device.h" #include#include struct cola_device *device_list = NULL; /* 查找任务是否存在 */ static bool cola_device_is_exists( cola_device_t *dev ) { cola_device_t*cur=device_list; while(cur!=NULL) { if(strcmp(cur->name,dev->name)==0) { returntrue; } cur=cur->next; } returnfalse; } static int device_list_inster(cola_device_t *dev) { cola_device_t *cur = device_list; if(NULL==device_list) { device_list=dev; dev->next=NULL; } else { while(NULL!=cur->next) { cur=cur->next; } cur->next=dev; dev->next=NULL; } return1; } /* 驱动注册 */ int cola_device_register(cola_device_t *dev) { if((NULL==dev)||(cola_device_is_exists(dev))) { return0; } if((NULL==dev->name)||(NULL==dev->dops)) { return0; } returndevice_list_inster(dev); } /* 驱动查找 */ cola_device_t*cola_device_find(constchar*name) { cola_device_t*cur=device_list; while(cur!=NULL) { if(strcmp(cur->name,name)==0) { returncur; } cur=cur->next; } returnNULL; } /* 驱动读 */ int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size) { if(dev) { if(dev->dops->read) { returndev->dops->read(dev,pos,buffer,size); } } return0; } /* 驱动写 */ int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size) { if(dev) { if(dev->dops->write) { returndev->dops->write(dev,pos,buffer,size); } } return0; } /* 驱动控制 */ int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg) { if(dev) { if(dev->dops->control) { returndev->dops->control(dev,cmd,arg); } } return0; }
硬件注册方式：以LED为例，初始化接口void led_register(void)，需要在初始化中调用。
#include"stm32f0xx.h" #include"led.h" #include"cola_device.h" #definePORT_GREEN_LEDGPIOC #define PIN_GREENLED GPIO_Pin_13 /*LED亮、灭、变化*/ #defineLED_GREEN_OFF(PORT_GREEN_LED->BSRR=PIN_GREENLED) #defineLED_GREEN_ON(PORT_GREEN_LED->BRR=PIN_GREENLED) #define LED_GREEN_TOGGLE (PORT_GREEN_LED->ODR ^= PIN_GREENLED) static cola_device_t led_dev; static void led_gpio_init(void) { GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=PIN_GREENLED; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL; GPIO_Init(PORT_GREEN_LED,&GPIO_InitStructure); LED_GREEN_OFF; } static int led_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *args) { if(LED_TOGGLE==cmd) { LED_GREEN_TOGGLE; } else{ } return1; } staticstructcola_device_opsops= { .control=led_ctrl, }; void led_register(void) { led_gpio_init(); led_dev.dops=&ops; led_dev.name="led"; cola_device_register(&led_dev); }
应用层app代码:
#include#include"app.h" #include"config.h" #include"cola_device.h" #include "cola_os.h" statictask_ttimer_500ms; static cola_device_t *app_led_dev; //led每500ms状态改变一次 static void timer_500ms_cb(uint32_t event) { cola_device_ctrl(app_led_dev,LED_TOGGLE,0); } void app_init(void) { app_led_dev=cola_device_find("led"); assert(app_led_dev); cola_timer_create(&timer_500ms,timer_500ms_cb); cola_timer_start(&timer_500ms,TIMER_ALWAYS,500); }
这样 app.c 文件中就不需要调用 led.h 头文件了，rtt 就是这样实现的。
四、总结
这样就可以实现软硬件分层了，是不是非常好用！
五、代码下载链接
https://gitee.com/schuck/cola_os
审核编辑：刘清
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原文标题：分享一个通用的嵌入式驱动层
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