程序框架设计示例2_RTOSday3

程序框架设计示例2_RTOS

报名了百问网的七天物联网课程通过两天的学习确实收获很多。下面几天我会陆续把每节课程的重点、难点以及自己的理解记录下来。

1. 系统拆分：理论介绍

在《代码大全》第5章中，把程序设计分为这几个层次：

• 第1层：软件系统，就是整个系统、整个程序

• 第2层：分解为子系统或包。比如我们可以拆分为：输入子系统、显示子系统、业务系统

  子系统如何实现，要使用面向对象的思想抽象成结构体。

• 第3层：分解为类。在C语言里没有类，可以使用结构体来描述子系统。

• 第4层：分解成子程序：实现那些结构体(结构体中有函数指针)

2. 怎么拆分为子系统

2.1 拆分原则

上一次的裸机是把系统分为按键系统和LED灯系统。各个子系统要尽可能独立。

2.2 按照数据流向分：输入/输出/业务

输入来源很多种：

2.3 根据输入源来细分输入部分

又可以细分为：用户输入、传感器、远程控制等等。

2.4根据输出 细分输出部分

又可以细分为：显示屏、控制各类设备、数据保存等等。

2.5 输入、输出的关系：业务

2.6 驱动和应用分开

在Linux驱动开发中，有一句话：驱动只提供功能，不提供策略。

什么意思呢？就是各司其职，不要越界。

以LCD的使用为例，可以分为3层：

• 驱动程序：
  • 提供像素操作的功能
  • 但是怎么显示字符、显示多大、在哪显示，这不关我的事
• 库函数/功能函数：
  • 提供显示字符、显示图片的功能
  • 但是显示什么字符、在哪显示，这不关我的事
• APP：
  • 使用库函数来显示字符、显示图片
  • 我甚至不需要看驱动程序
    

2.7 举例

用户小程序来控制开发板上的灯、风扇。

1.在LCD上显示字符A:

三种硬件结构来实现LCD显示。现在我要设计一种显示系统，要能够支持这三种结构。

//构造一个结构体能够支持所有的LCD设备。
Display_dev{
	char *name;
    int ixres; //reselution x方向上的分辨率
    int iyres; //y方向上的分辨率
    int iBpp; // 第一种与第三种可以确定一个基地址（Base Adder）
    //但是对于第二种，地址是通过IIC访问的，无法直接访问，那如何处理：
    //在Cpu中划分出一个内存地址。分配出一块临时内存，可以获得基地址。在刷到上面。
    char *FramBuffer；
    //对于第二种我们要刷新，因此要定义这个刷新函数。
    void (*FlashFB)() ;//第二种情况要临时缓存，刷新到显存中去。
    
}

首先由四个文件：framebuffer_manager.c/framebuffer_manager.h/mylcd.c/oled.c

//framebuffer_manager.h
//首先构造结构体
typedef struct DisplayDev {
	char *name;
	int iXres;
	int iYres;
	int iBpp;
	char *Framebuffer;  //显存刷新
    void (*Init)(struct DisplayDev *d);
    void (*FlushFB)(struct DisplayDev *d);
}DisplayDev, *p_DisplayDev;

//framebuffer_manager.c
//管理层

int dev_cnt = 0;
DisplayDev *devs[32]; //显示的指针数组。

//注册函数实现。
void register_display_dev(DisplayDev *dev)
{
	devs[dev_cnt] = dev;
	dev_cnt++;
}

//初始化函数，然后根据名字来找到要注册的结构体。根据结构体找到各种信息。
void desplay_devs_init(void)
{
	oled_init();
}

//用名字取出。
DisplayDev *get_display_dev(char *name)
{
	int i = 0; 
	for (i = 0; i < dev_cnt; i++)
		if (strcmp(name, devs[i]->name) == 0)
			return devs[i];

	return NULL;
}

// 返回值: 0表示被按下, 1表示被松开
static int read_key1(void)
{
	static GPIO_PinState pre_key;
    GPIO_PinState key;
    key = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF, GPIO_PIN_6);

	/* 按键无变化 */
	if (key == pre_key)
		return -1;

	/* 按键发生了变化 */
	pre_key = key;
    if (key == GPIO_PIN_RESET)
        return 0xA | (1<<7);
    else
        return 0xA;
}


static key k1 = {"k1", 0xA, NULL, read_key1};

void k1_init(void)
{
	register_key(&k1);
}

void k1_isr(void)
{
    GPIO_PinState key;
    key = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF, GPIO_PIN_6);

	/* 按键发生了变化 */
    if (key == GPIO_PIN_RESET)
        put_buf(0xA | (1<<7));
    else
        put_buf(0xA) ;
}

//oled.c文件
//

//初始化函数
static void oled_init(DisplayDev *dev)
{
}
//刷新函数
static void oled_flush(DisplayDev *dev)
{
}

static char oled_fb[1024];//128*64/8(1位=8bit) = 1024

static DisplayDev oled = {
	"oled",  //名字
	128,	//x方向
	64,		//y方向
	1,		//每个像素用1位来表示
	oled_fb,
	oled_init,//函数
	oled_flush,//函数
};

void oled_init(void)
{
    //注册在管理层写。
	register_display_dev(&oled);
}

文件夹：

./main
./Framebuffer
	/framebuffer_manager.c
	/framebuffer_manager.h
	/mylcd.c
	/oled.c

把上面的配置定义完成后，如何去使用呢，写一个main.c文件

//main.c文件
void main(void)
{
	DisplayDev *pdev;
	int size;
    
	//初始化设备
	desplay_devs_init();
	//获得设备
	pdev = get_display_dev("oled");
	//初始化一下获得的设备。
	pdev->Init(pdev);
    
	//写数据。
	size = pdev->iXres * pdev->iYres * pdev->iBpp / 8;
	memset(pdev->Framebuffer, 0, size);

    //设置完后我就刷新一下。
	pdev->FlushFB(pdev);
}

以上实现了显示设备的驱动与使用，下面设计显示系统。如图所示

硬件方向上：显示设备：精力放在硬件操作上。如何设计信号，存储，传输。

显示系统：精力放在像素上

字体系统：精力放在‘A’___字体。类型。

下面演示显示系统的代码实现：

首先是文件夹安排：

./main
./framebuffer
	/framebuffer_manager.c
	/framebuffer_manager.h
	/mylcd.c
	/oled.c
./display 
	/display.c

//display.c
//这个函数跟硬件没什么关系。
/* color: 0x00RRGGBB */
//设置像素。设置DisplayDev *pdev显示设备的像素，坐标是（x，y），设置成什么颜色。
int SetPixel(DisplayDev *pdev, int x, int y, int color)
{
    //首先找到了基地址，然后根据地址确定位置。基地址等于Framebuffer；
	char *base = pdev->Framebuffer;
    //偏移值是y行*每行占得字节数（像素）+x个像素
    //这个位置的前面有这么多的像素 ，每一个像素占据多少位？
    //偏移值*iBpp/8
	int offset = (y*(pdev->iXres)+x)*pdev->iBpp/8;
//当y坐标为零，x坐标对应0-7是一个字节，8-15。。。    
//假设初始坐标是（0,0），一个坐标是（x，y）找到他的offset是多少：
//  首先：y前面从0——（y-1）相当于有y行 。每一行有多少像素呢？y*(pdev->iXres)
//然后第0——（x-1）像素相当于有x列个像素。
    //那么在（x，y）坐标之前， 有多少个像素呢，就相当于一个小块的面积，如图所示
    //(y*(pdev->iXres)+x)个像素，每个像素占据多少位，要除以8.
    
	char *data;
	char *dataw;
	int bit = x % 8;

	data = &base[offset]; //data这个指针指向base这个基地址，偏移值是offset。
	dataw = &base[offset]; 
    
//怎么操作这个基地址呢。判断多少位。
	switch (pdev->iBpp)
	{
       //每个像素1位你如何操作
		case 1:
		{
			if (color)//不等于零表示要去点亮他。
				data |= (1<<bit);
			else
				data &= ~(1<<bit);//否则清掉。
			
			break;
		}
       //每个像素8位你如何操作
		case 8:
		{
			*data = color;
			break;
		}
       //每个像素16位你如何操作
		case 16:
		{
			*dataw = color;
			break;
		}
	}
}

3. 子系统的核心：结构体/类

在Linux开发、Linux APP开发中，类/结构体时核心。

能抽象出这些类/结构体，就体现了你的编程能力。

为什么？

• 面向对象：用结构体来表示一个功能，比如输入、输出、网络传输、数据处理

• 有什么优势？程序可以使用模块化涉及，容易维护、容易扩展、容易升级

• 举例

3.1 输入事件

按键、触摸屏、网络数据，数据完全不一样！

怎么统一？

3.2 输入设备

谁产生输入事件？

输入设备！

里面有哪些函数？初始化、获得数据。

3.3 输入缓冲区

多个输入设备，它们产生的数据放在哪里？用环形缓冲区来保存。

4. 程序设计原则

• 头文件、源文件功能时不一样的
  • 头文件：声明，给别人引用的
    • 用不到的static函数，就不要放在头文件里声明
    • 函数接口容易看懂
  • 源文件：定义，实现函数
    • 功能独立
    • 尽量不使用别的模块
• 不要太长
• 功能太大的话，拆分为子函数
• 全局变量不要暴露出去

4.1 举例

数据。

[外链图片转存中…(img-UPzVGzQ2-1648726428959)]

3.3 输入缓冲区

多个输入设备，它们产生的数据放在哪里？用环形缓冲区来保存。

4. 程序设计原则

• 头文件、源文件功能时不一样的
  • 头文件：声明，给别人引用的
    • 用不到的static函数，就不要放在头文件里声明
    • 函数接口容易看懂
  • 源文件：定义，实现函数
    • 功能独立
    • 尽量不使用别的模块
• 不要太长
• 功能太大的话，拆分为子函数
• 全局变量不要暴露出去

4.1 举例