C語(yǔ)言分層模式實(shí)現(xiàn)
作者：華清遠(yuǎn)見講師
今天給大家?guī)?lái)單片機(jī)、嵌入式中比較常用的一種程序設(shè)計(jì)方法--分層設(shè)計(jì)模式，內(nèi)核中就大量采用這種設(shè)計(jì)方式，一般對(duì)于某種硬件體系分為幾層，以一個(gè)核心層來(lái)管理，它會(huì)抽象出硬件或者個(gè)體的共性操作來(lái)進(jìn)行管理，很像在用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)。
下面就以實(shí)際代碼來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明。假設(shè)我們有這么一種需求，需要從某些設(shè)備讀取一些數(shù)據(jù)，但是這些設(shè)備可能有51體系的，也可能有arm體系的。那么我們應(yīng)該抽象一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示這種這些發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備。這就是核心層需要做的工作，假如我們?cè)O(shè)備有兩個(gè)共性：
1.使用前需要初始化
2.能收到數(shù)據(jù)
那么我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就應(yīng)該這么抽象：
struct ReceiveOpr
{
int (*getDevData)(char data[]); //設(shè)備接收數(shù)據(jù)的函數(shù)
int (*devInit)(); //設(shè)備初始化函數(shù)
};
但是核心層管理的不僅僅是一個(gè)設(shè)備，為了方便核心層能找到某個(gè)設(shè)備，那么就需要給設(shè)備一個(gè)標(biāo)示，這個(gè)標(biāo)示可以有很多種，比如設(shè)備名字，產(chǎn)品id等等，這里我們以設(shè)備名來(lái)區(qū)分。所以上面結(jié)構(gòu)體就應(yīng)該繼續(xù)添加名字成員，變?yōu)椋?/p>
struct ReceiveOpr
{
char *name; //接收設(shè)備的名字
int (*getDevData)(char data[]); //設(shè)備接收數(shù)據(jù)的函數(shù)
int (*devInit)(); //設(shè)備初始化函數(shù)
};
那么核心層如何管理這些設(shè)備呢?比較簡(jiǎn)單也是比較常見的就是設(shè)備鏈表了，也就是我們普通的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈表，所以還需要一個(gè)指針，來(lái)操作這個(gè)設(shè)備鏈表，于是，結(jié)構(gòu)體應(yīng)該再添加一個(gè)成員，變?yōu)椋?/p>
struct ReceiveOpr
{
char *name; //接收設(shè)備的名字
int (*getDevData)(char data[]); //設(shè)備接收數(shù)據(jù)的函數(shù)
int (*devInit)(); //設(shè)備初始化函數(shù)
struct ReceiveOpr *next; //用來(lái)管理鏈表
};
內(nèi)核中有種雙向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) list_head，它提供了更為強(qiáng)大的鏈表管理能力，是內(nèi)核最核心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，有興趣也可以移植那個(gè)來(lái)用。到這里，我們的接收設(shè)備的功能抽象就基本完成了(如果在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)還需要其他成員，可以隨時(shí)添加)。
那么核心層如何具體去實(shí)現(xiàn)呢?貼一下代碼通過(guò)注釋就能明白。
receive_manager.h---輸入設(shè)備核心層頭文件
#ifndef _RECEIVE_MANAGER_H
#define _RECEIVE_MANAGER_H
struct ReceiveOpr
{
char *name; //接收設(shè)備的名字
int (*getDevData)(char data[]); //設(shè)備接收數(shù)據(jù)的函數(shù)
int (*devInit)(); //設(shè)備初始化函數(shù)
struct ReceiveOpr *next; //用來(lái)管理鏈表
};
//函數(shù)聲明
int registerRecvOpr(struct ReceiveOpr *p);
int selectRecvDev(char *name);
int getDevData(char data[]);
int recvDevInit();
int recvManagerInit();
#endif /* _RECEIVE_MANAGER_H */
receive_manager.c---輸入設(shè)備核心層實(shí)現(xiàn)文件
#include
#include
#include
static struct ReceiveOpr *listReceiveHead = NULL; //設(shè)備鏈表的鏈表頭
static struct ReceiveOpr *defaultDev = NULL; //需要操作的設(shè)備指針
/**
* @brief 核心層提供給具體設(shè)備的注冊(cè)函數(shù)，每個(gè)設(shè)備都要提供上面的結(jié)構(gòu)體指針，然后注冊(cè)到核心層
* @param p 表格行數(shù)
*/
int registerRecvOpr(struct ReceiveOpr *p)
{
struct ReceiveOpr *listTmp;
if (!listReceiveHead)
{
listReceiveHead = p;
p->next = NULL;
}
else
{
listTmp = listReceiveHead;
while (listTmp->next)
{
listTmp = listTmp->next;
}
listTmp->next = p;
p->next = NULL;
}
return 0;
}
/**
* @brief 根據(jù)name在鏈表中找到相應(yīng)的設(shè)備，然后賦給指針 defaultDev
* @param name 設(shè)備名字
*/
int selectRecvDev(char *name)
{
struct ReceiveOpr *listTmp = listReceiveHead;
while (listTmp)
{
if (strcmp(listTmp->name, name) == 0)
{
defaultDev = listTmp;
return 0;
}
listTmp++;
}
return -1;
}
/**
* @brief 根據(jù)指定的defaultDev，取出其中的數(shù)據(jù)，存到data數(shù)組中
* @param data 數(shù)組指針
*/
int getDevData(char data[])
{
int ret;
if(defaultDev)
{
ret = defaultDev->getDevData(data);
return ret;
}
else
{
return -1;
}
}
/**
* @brief 根據(jù)指定的defaultDev，對(duì)其進(jìn)行初始化
*/
int recvDevInit()
{
if(defaultDev)
{
if(defaultDev->devInit() == 0)
{
return 0;
}
else
{
return -1;
}
}
else
{
return -1;
}
}
/**
* @brief 對(duì)需要管理的設(shè)備進(jìn)行注冊(cè)，后邊會(huì)說(shuō)到
*/
int recvManagerInit()
{
registerArmRecv();
return 0;
}
核心層簡(jiǎn)單的管理工作就完成了，總結(jié)下就是：
1.提供 registerRecvOpr 接口給具體設(shè)備用，并把設(shè)備添加到設(shè)備鏈表
2.提供 recvDevInit、selectRecvDev、getDevData接口給上層用，來(lái)選擇設(shè)備并使用設(shè)備
那么我們具體的設(shè)備要怎么做呢，就是實(shí)現(xiàn)核心層定義的結(jié)構(gòu)體，然后注冊(cè)到核心層即可，下面以一個(gè)模擬設(shè)備來(lái)說(shuō)明
arm_recv.c---假設(shè)這是arm體系下一個(gè)設(shè)備，功能沒有實(shí)現(xiàn)，只是模擬用
#include
static char buf[16];
static int fd;
static int getArmRecvDev(char data[]);
static int armRecvInit();
//這是核心層提供的設(shè)備抽象，具體設(shè)備文件就是需要去挨個(gè)實(shí)現(xiàn)這些成員
static struct ReceiveOpr armRecvDev = {
.name = "arm_recv",
.getDevData = getArmRecvDev,
.devInit = armRecvInit,
};
//提交數(shù)據(jù)的函數(shù)，只是模擬而已
static int getArmRecvDev(char data[])
{
int i, j=0;
int ret;
ret = read(fd, buf, 16);
if(ret > 0)
{
for(i=0; i<16; i++)
{
if(i%2 == 0)
{
data[j] = buf[i];
j++;
}
}
return (ret / 2);
}
else
{
return -1;
}
}
//設(shè)備初始化函數(shù)
static int armRecvInit()
{
fd = open("/dev/power", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open arm_recv!n");
return -1;
}
else
{
printf("open arm_recv success!n");
}
return 0;
}
//注冊(cè)函數(shù)，核心層初始化時(shí)候會(huì)依次調(diào)用各個(gè)設(shè)備的注冊(cè)函數(shù)
int registerArmRecv(void)
{
return registerRecvOpr(&armRecvDev);
}
這里只是舉了一個(gè)例子，具體的設(shè)備功能當(dāng)然要復(fù)雜的多，假如還有個(gè)51體系的，或者stm32的，那么完全可以再實(shí)現(xiàn)兩個(gè)文件：51recv.c和stm32.c來(lái)注冊(cè)
到核心層。
最后，來(lái)看下上層如何通過(guò)核心層來(lái)操作具體設(shè)備
main.c---使用實(shí)例
#include "receive_manager.h"
int main(int argc, char **argv)
{
int ret;
char buf[8];
recvManagerInit(); //注冊(cè)各個(gè)輸入設(shè)備
selectRecvDev("arm_recv"); //選擇要操作的設(shè)備
recvDevInit(); //對(duì)選擇的設(shè)備進(jìn)行初始化
while(1)
{
ret = getDevData(buf); //操作設(shè)備
printf("%dn", ret);
}
}
簡(jiǎn)單吧，這樣的設(shè)計(jì)使我們的程序?qū)哟胃懈用髁?，方便管理我們的?xiàng)目。這里只是簡(jiǎn)單的做了介紹，實(shí)際項(xiàng)目中使用的核心層管理要復(fù)雜的多。
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