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C语言分层模式实现
时间:2016-11-15作者:华清远见

今天给大家带来单片机、嵌入式中比较常用的一种程序设计方法--分层设计模式,内核中就大量采用这种设计方式,一般对于某种硬件体系分为几层,

以一个核心层来管理,它会抽象出硬件或者个体的共性操作来进行管理,很像在用C语言实现面向对象的设计。

下面就以实际代码来简单说明。假设我们有这么一种需求,需要从某些设备读取一些数据,但是这些设备可能有51体系的,也可能有arm体系的。

那么我们应该抽象一个数据结构来表示这种这些发送数据的设备。这就是核心层需要做的工作,假如我们设备有两个共性:

1.使用前需要初始化

2.能收到数据

那么我们的数据结构就应该这么抽象:

struct ReceiveOpr

{

int (*getDevData)(char data[]); //设备接收数据的函数

int (*devInit)(); //设备初始化函数

};

但是核心层管理的不仅仅是一个设备,为了方便核心层能找到某个设备,那么就需要给设备一个标示,这个标示可以有很多种,比如设备名字,产品id等等,

这里我们以设备名来区分。所以上面结构体就应该继续添加名字成员,变为:

struct ReceiveOpr

{

char *name; //接收设备的名字

int (*getDevData)(char data[]); //设备接收数据的函数

int (*devInit)(); //设备初始化函数

};

那么核心层如何管理这些设备呢?比较简单也是比较常见的就是设备链表了,也就是我们普通的数据结构链表,所以还需要一个指针,来操作这个设备链表,

于是,结构体应该再添加一个成员,变为:

struct ReceiveOpr

{

char *name; //接收设备的名字

int (*getDevData)(char data[]); //设备接收数据的函数

int (*devInit)(); //设备初始化函数

struct ReceiveOpr *next; //用来管理链表

};

内核中有种双向链表的数据结构 list_head,它提供了更为强大的链表管理能力,是内核最核心的数据结构之一,有兴趣也可以移植那个来用。

到这里,我们的接收设备的功能抽象就基本完成了(如果在实现过程中发现还需要其他成员,可以随时添加)。

那么核心层如何具体去实现呢?贴一下代码通过注释就能明白。

receive_manager.h---输入设备核心层头文件

#ifndef _RECEIVE_MANAGER_H

#define _RECEIVE_MANAGER_H

struct ReceiveOpr

{

char *name; //接收设备的名字

int (*getDevData)(char data[]); //设备接收数据的函数

int (*devInit)(); //设备初始化函数

struct ReceiveOpr *next; //用来管理链表

};

//函数声明

int registerRecvOpr(struct ReceiveOpr *p);

int selectRecvDev(char *name);

int getDevData(char data[]);

int recvDevInit();

int recvManagerInit();

#endif /* _RECEIVE_MANAGER_H */

receive_manager.c---输入设备核心层实现文件

#include

#include

#include

static struct ReceiveOpr *listReceiveHead = NULL; //设备链表的链表头

static struct ReceiveOpr *defaultDev = NULL; //需要操作的设备指针

/**

* @brief 核心层提供给具体设备的注册函数,每个设备都要提供上面的结构体指针,然后注册到核心层

* @param p 表格行数

*/

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 根据name在链表中找到相应的设备,然后赋给指针 defaultDev

* @param name 设备名字

*/

int selectRecvDev(char *name)

{

struct ReceiveOpr *listTmp = listReceiveHead;

while (listTmp)

{

if (strcmp(listTmp->name, name) == 0)

{

defaultDev = listTmp;

return 0;

}

listTmp++;

}

return -1;

}

/**

* @brief 根据指定的defaultDev,取出其中的数据,存到data数组中

* @param data 数组指针

*/

int getDevData(char data[])

{

int ret;

if(defaultDev)

{

ret = defaultDev->getDevData(data);

return ret;

}

else

{

return -1;

}

}

/**

* @brief 根据指定的defaultDev,对其进行初始化

*/

int recvDevInit()

{

if(defaultDev)

{

if(defaultDev->devInit() == 0)

{

return 0;

}

else

{

return -1;

}

}

else

{

return -1;

}

}

/**

* @brief 对需要管理的设备进行注册,后边会说到

*/

int recvManagerInit()

{

registerArmRecv();

return 0;

}

核心层简单的管理工作就完成了,总结下就是:

1.提供 registerRecvOpr 接口给具体设备用,并把设备添加到设备链表

2.提供 recvDevInit、selectRecvDev、getDevData接口给上层用,来选择设备并使用设备

那么我们具体的设备要怎么做呢,就是实现核心层定义的结构体,然后注册到核心层即可,下面以一个模拟设备来说明

arm_recv.c---假设这是arm体系下一个设备,功能没有实现,只是模拟用

#include

static char buf[16];

static int fd;

static int getArmRecvDev(char data[]);

static int armRecvInit();

//这是核心层提供的设备抽象,具体设备文件就是需要去挨个实现这些成员

static struct ReceiveOpr armRecvDev = {

.name = "arm_recv",

.getDevData = getArmRecvDev,

.devInit = armRecvInit,

};

//提交数据的函数,只是模拟而已

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;

}

}

//设备初始化函数

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;

}

//注册函数,核心层初始化时候会依次调用各个设备的注册函数

int registerArmRecv(void)

{

return registerRecvOpr(&armRecvDev);

}

这里只是举了一个例子,具体的设备功能当然要复杂的多,假如还有个51体系的,或者stm32的,那么完全可以再实现两个文件:51recv.c和stm32.c来注册

到核心层。

最后,来看下上层如何通过核心层来操作具体设备

main.c---使用实例

#include "receive_manager.h"

int main(int argc, char **argv)

{

int ret;

char buf[8];

recvManagerInit(); //注册各个输入设备

selectRecvDev("arm_recv"); //选择要操作的设备

recvDevInit(); //对选择的设备进行初始化

while(1)

{

ret = getDevData(buf); //操作设备

printf("%d\n", ret);

}

}

简单吧,这样的设计使我们的程序层次感更加明了,方便管理我们的项目。这里只是简单的做了介绍,实际项目中使用的核心层管理要复杂的多,具体需要

阅读更多的源码来深入体会。最后,提供几个比较好的开源c源码,有兴趣可以读一下,祝大家学习愉快~

http://developer.51cto.com/art/201410/454880.htm

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