【RTOS训练营】设备子系统、晚课学员提问

grey · 2022 年8 月 22 日 08:14

一：设备子系统

1.1 抽象结构体

我们一直强调，面向对象的思想，即对某一个硬件，抽象出一个结构体。

怎么描述一个对象？

它有什么属性？
- 结构体成员
它有什么功能？
- 函数指针

因此，我们就要概括出它的属性，抽象出它的功能。

举个例子，LED有哪些属性？

我们先说简单一点，注意这个电路图，我们可以得出几个属性?

第一，它使用哪一个引脚；

第二，这引脚输出高电平还是低电平，可以让这个灯点亮；

所以我们结构体里面就可以包含这些属性，如下：

typedef struct LEDDevice {
	int group;
	int pin;
	int active_high;
}

对于这个LED，它使用哪一个引脚？

比如103，就得确定它属于哪一组GPIO，再确定它属于这一组里面的哪一个引脚，所以我们得到了前面两项：group、pin。

active_high什么意思呢？

就表示这个LED，是高电平有效还是低电平有效。

这就是根据硬件的属性，抽象出结构体里面的变量成员。

这个结构体还没写完，只写了一半，我们再来看看这个LED有哪些功能：

开、关
设置颜色
设置亮度

对于最简单的灯，可以开，可以关。有些高级的灯，还可以调整颜色，设置亮度。

所以我们有三个功能，那么这个结构体我们就可以写得比较完善了：

typedef struct LEDDevice {
	int group;
    int pin;
    int active_high;

	/* 初始化LED设备, 成功则返回0 */
	int (*Init)(struct LEDDevice *ptLEDDevice);

	/* 控制LED设备, iStatus取值: 1-亮,0-灭 */
	int (*Control)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iStatus);

	/* 未实现 */
	void (*SetColor)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iColor);

	/* 未实现 */
	void (*SetBrightness)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iBrightness);
}LEDDevice, *PLEDDevice;

再看看这个结构体有什么缺点，能不能够优化？

1.亮度，颜色和当前亮灭可以在结构体里定义几个变量来表示。

以便实现下次再开灯时，直接使用上一次的亮度值。

2.作为用户，我只关心他是哪个灯，不关心它使用的是哪个GPIO组的哪个引脚，因此可以改进如下：

#define LED_WHITE 	0
#define LED_BLUE 	1
#define LED_GREEN 	2

typedef struct LEDDevice {
	int which;
    int brightness;
    int color;
    
	/* 初始化LED设备, 成功则返回0 */
	int (*Init)(struct LEDDevice *ptLEDDevice);

	/* 控制LED设备, iStatus取值: 1-亮,0-灭 */
	int (*Control)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iStatus);

	/* 未实现 */
	void (*SetColor)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iColor);

	/* 未实现 */
	void (*SetBrightness)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int iBrightness);
    
    void (*SetFrequency)(struct LEDDevice *ptLEDDevice, int freq);
}LEDDevice, *PLEDDevice;

用户只需要传入LED_BLUE，结构体中使用which来指定是哪一个灯。

3.这些属性是不是可以封装成一个结构体？

这些属性，因为设备本身很复杂的，当然可以再封装出一些结构体。

但是结构体本身，也增加了使用者的难度，所以这是一个要综合考虑的事情，举个例子：

在Linux里面，怎么描述一个显示器？

显示器里面有什么：分辨率、每个像素用多少位来表示(bpp)、显存、上下左右的边沿、刷新频率等等。

它有很多参数，你当然可以把这些参数一个一个列出来。但是， Linux里面，把这参数分为了两个结构体：

结构体1：这个结构体描述的是LCD的、可以变化的信息。

比如说用32位来表示一个像素，那么这32位里面，红绿蓝分别在哪里？是不是又得来描述这些属性？

在这个结构体里面，又定义了一个新的结构体：fb_bitfield

结构体2(fb_bitfield)：用这个结构里来表示红绿蓝分别在哪个位置，占据这32位里面的哪些位。

回到我们的LED，如果这些属性比较简单，就没必要再新增一个结构体了。

为了简化示例，这里只保留属性which。

1.2 实现结构体

抽象出这个结构体之后，我们就来实现这个结构体。

前面是定义结构体的类型，下面要根据具体的LED，来定义结构体变量。

static LEDDevice g_tLEDDevices[] = {
    {LED_WHITE, LEDDeviceInit, LEDDeviceControl},
    {LED_BLUE,  LEDDeviceInit, LEDDeviceControl}
    {LED_GREEN, LEDDeviceInit, LEDDeviceControl},
}

这里定了一个数组并赋值，这是一个结构体数组。