程序库之旅 4：独立于MCU的LED闪烁库

辛昕

程序库之旅 4：独立于MCU的LED闪烁库 [复制链接]

我们知道，这样一个程序，需要两个部分。

1. LED的亮灭控制；

2. 延时函数；

如果只是像那些入门教程那样直接写在main函数里，这是非常简单的。

现在让我们考虑，如何实现独立于MCU这个目标。

首先，我们知道，LED的亮灭控制，本质上是控制IO口输出高或者低电平。这是与MCU有关的——不同的单片机，操作的方式和操作寄存器是不一样的。

延迟函数非常好办，因为它与平台无关。

倒是LED的亮灭函数，它与单片机有关，因此，不适宜直接封装到库里去。

但是，再仔细想想，尽管控制LED亮灭的寄存器不一样，然而，在这个LED闪烁函数里，让LED亮，让LED灭这个操作本身，却是与控制LED亮灭无关的。

我的意思是，不管你通过什么寄存器来控制LED亮灭，但我什么时候让LED亮什么时候让它灭却是与寄存器无关的。

这就好比，我想去成都旅游这件事，和我到底是坐火车还是坐汽车，或者飞机去成都这几种交通方式无关的一样。

所以，我们的做法是，“让LED什么时候亮LED什么时候灭”这个功能可以做进库里。而LED如何亮灭，交由应用程序实现。

这里头稍微有一点技术细节要处理，它也是这篇帖子里的一个技术要点（除此以外都是技术思想）。

我们已经介绍过。

库本身，在形式上，是一系列函数单独编译以后得到的二进制代码；

前面说的，Led_Light();Led_Dark()；

这两个函数，在编译库的时候，我们并没有实现这两个函数。

而我们却已经在库的源码里调用了它们。

我承认，这确实让人感觉有点怪。

而我本人，也是在逻辑上觉得可行，然后确实尝试了一次，发现的确管用以后，才理出了头绪，并由此，决定了这篇帖子采取的这种方式来实现独立于MCU平台。

原理很简单：

因为，库的编译过程，不涉及链接这个动作，也就是说，它不需要确保库源码里所用到的函数都已经明确定义了。

但是，它必须知道函数的接口，所以，我们只要提供一个声明即可。

而声明和定义本身是完全无关的。我们可以写一百个一千种函数定义，然后共用同一种声明。

而这不妨碍库里先调用它。

这个方法巧妙就巧妙在这里。你可以把那一百个一千种定义引申到一百个一千种单片机机型的寄存器操作。

就这样，我们实现了 LED闪烁函数独立于 MCU平台。

这里必须说明，对于LED这类直接操作IO的简单操作，这种库的风装方式也显得非常简单，看起来好像也没有什么太大意义。

但我想说，这只是一个入门的简单例子，就像学单片机点亮LED一样。接下来，我会一步一步举例在不同应用模式下的封装方法，如何基于这种思想实现。

你将会看到越来越复杂的应用实例，越来越复杂的实现方法，实现越来越酷的抽象方式——抽象于MCU机型，抽象于不同应用项目。

      下面是代码。

      具体的编译方法。
      我个人最常用各种IAR的ide。在IAR下是很简单的，区别就在 option选项里，C/C++ compiler这个选项里的output 勾选 library，而不是 execute就可以了。
      下面附上示例代码。

辛昕

void delay(int delay)
{
while(delay--);
}
void main(void)
{
// 以51单片机为例，LED接在 P10脚
while(1)
{
P1 |= 0x01;
delay(300);
P1 &= ~0x01;
delay(300);
}
}
//==================================
//库模式
// lib.h 头文件
void Led_Light(void);
void Led_Dark(void);
void delay(int delay);
// lib.c 库源码
void Led_Toggle(void)
{
while(1)
{
Led_Dark();
delay(300);
Led_Light();
delay(300);
}
}
// 延迟函数，与MCU无关，是一个真正的公共函数，我们同样封装在一个库里。
// 因为它独立于MCU平台，而且很多不同 MCU的不同项目都会用到，于是我们
// 把它独立封装成一个库，取名公共函数库；
// Public.c
void delay(int delay)
{
while(delay--);
}
// 然后，在应用程序里，这个例子比较简单。
#include "lib.h"
// 然后，在项目文件里，要加入编译好的库文件。
// 这里有两个 lib.a PublicLib.a
// 然后
void main(void)
{
Led_Toggle();
}
// 但是别忘了，我们还要实现 Led_Light() 和 Led_Dark();
// 它很简单；
void Led_Light(void)
{
P1 &= ~0x01;
}
void Led_Dark(void)
{
P1 |= 0x01;
}
// 这的确显得不够直接，如此当然是有目的，因为，假如我们现在换了一个MCU，情况会如何呢？、
//如430.我们只需要修改....
void Led_Light(void)
{
P1OUT &= ~0x01;
}
void Led_Dark(void)
{
P1OUT |= 0x01;
}
// 或者 stm8/32？？没问题
void Led_Light(void)
{
GPIOE->ODR &= ~0x01;
}
void Led_Dark(void)
{
GPIOE->ODR |= 0x01;
}
//.......
//挺棒把？
//但这里还不是很棒，这个问题目前我也没解决。
/*
我需要在新的ide中，重新编译一次那两个库。
我可以不做么？
直觉告诉我似乎不能，因为，这是在两个平台上跑的机器代码呢？！
但是，在使用keil里，我模糊记得我似乎看到过一个选项是链接“第三方库”。
这个第三方库的意思必然是某种其他C编译器编译出来的代码。
理论上来说这是可能的，毕竟都是C编译器，毕竟只不过是对应的机器码不一样。
所以，下一步我同时还会考虑这个问题，这个问题如果可以得到妥善解决，意义重大。
因为，这样一来，我编写的库只需要用一个C编译器编译一次，就可以被任何C编译器链接，而无需我另外多编译一次库。
*/

复制代码

zhaojun_xf

不错。。。

成风

如果想闪烁两个LED灯呢？
如果想改变LED闪烁的频率呢？
如果有中断或者其它任务切入，LED闪烁的频率就被改变了。
用延时函数实现闪烁也太浪费MCU资源了。

独立于MCU做到了，但离库还有一定距离吧。

辛昕

哈哈，终于收到一条有深度的回复了。
事情是这样的。

其实你提的这三个问题，不管封不封库，不管独不独立于MCU，都是存在的。
而且解决方法也是类似的。

这三个问题里
第一个问题是最难的（以后就一个比一个容易了）。

第一个问题涉及的是如何结构化常用结构。

我昨天想了想，对这个问题的解决方法做一个简单的示例如下：

typedef struct
{
void (*LedInitial)(void);
void (*LedLight)(void);
void (*LedDark)(void);
}LedStruct;

复制代码

是的这个方法的核心就是结构体封装函数指针。
这样，我们只要把上面写得那个同步阻塞的 LED闪烁函数改成以 LedStruct 的模式就好了。

28.void Led_Toggle(LedStruct *Led)
29.{
30. while(1)
31. {
32. (*(Led->LedDark))();
33. delay(300);
34. (*(Led->LedLight))();
35. delay(300);
36. }
37.}

复制代码

这样在使用的地方，不管你要多少个LED，一个LedStruct就代表一个LED。

事实上，这个问题扩展开来，可以得到一系列类似的功能
比方说，一个MCU带有N个ds18b20，M个sht10，都可以做类似的处理。

函数指针是关键，这种方法类似于回调函数机制。

辛昕

至于第二个问题，不难。
不管是采用我原来的方法，还是最新的这种结构体封装LED操作的方法。

都一样，因为我可以传递参数啊。

举例

28.void Led_Toggle(LedStruct *Led，U8 delay)
29.{
30. while(1)
31. {
32. (*(Led->LedDark))();
33. delay(delay);
34. (*(Led->LedLight))();
35. delay(delay);
36. }
37.}

复制代码

或者

27.
28.void Led_Toggle(U8 delay)
29.{
30. while(1)
31. {
32. Led_Dark();
33. delay(delay);
34. Led_Light();
35. delay(delay);
36. }
37.}

复制代码

辛昕

第三个问题，同样不难。
这只是同步阻塞或者异步方式的区别。

上面是为了简单，所以我纯粹用同步方式完成示例。
但我采用异步的话，第三个和第四个问题就都一并解决了。

如果非要做成异步，也就不会出现你说的那种情况。

void RunTimer(U32 *Timer)
{
if(*Timer <= 0xffffff)
(*Timer)++;
else
*Timer = 0;
}
void ClearTimer(U32 *Timer);
//就不写了，如名字，都是按地址操作变量而已；
/* 这里是最简单的判断超时，还可以做成带标志的，乃至是多种不同超时模式。看你想怎么写，看这个东西是否常用到足以让你结构化而已*/
void IsTimeout(U32 *Timer,U32 MaxTime)
{
RunTimer(Timer);
if(*Timer >= MaxTime)
return True;
else
return False;
}
//这样以后，就可以用这个代替那个delay函数了。
这样，整个CPU就不会阻塞在这个地方。
/* 这里方便起见，先不改成用结构体的，但其实是类似的。 */
void Led_Toggle(U8 delay)
{
static U8 Status = 0;
static U8 Timer = 0;
if(IsTimeout(&Timer,delay) == 1)
{
Status = !Status;
if(Status == 1)
Led_Light();
else
Led_Dark();
}
}

复制代码

辛昕

其实还有很多其他更棘手的问题。
不知道上面的回答是否让你满意？

希望你能有更多的好建议或者指教指教该怎么办。谢谢

期待你更多的有深度的问题。

辛昕

这个帖子很久没更新。
作为在主题帖里提到的越来越复杂的应用实例，也久久没有提供实例。
但其实最近是不断在使用这种方式，比如一个 12864的，今天因为那个直播贴里一个哥们提问，我才回想起这个帖子，用来给他作为例子说明我的方法。

而同时，这个帖子也可以吸收手机DIY第四个帖子中关于封装12864库的例子作为更复杂的这种抽象MCU的应用实例

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-441498-1-1.html

574433742

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