嵌入式C語言之硬件適配器模式

說明：

硬件適配器模式（Hardware Adapter Pattern）是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，用于將抽象和硬件設(shè)備之間的接口進(jìn)行適配，使得軟件系統(tǒng)能夠與硬件設(shè)備進(jìn)行無縫通信。該模式主要涉及到的角色包括抽象角色、具體抽象角色、適配器角色和具體適配器角色。

抽象角色

抽象角色是指定義了系統(tǒng)中使用的接口規(guī)范。在硬件適配器模式中，抽象角色是指用于表示不同硬件設(shè)備的接口規(guī)范。

該模式通過抽象出一個(gè)硬件適配器接口（HardwareAdapter），來描述不同硬件設(shè)備所需的接口和屬性（就是讓不同的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行兼容性），以達(dá)到統(tǒng)一軟件和硬件之間的接口。硬件適配器接口通常包括對(duì)硬件進(jìn)行讀取和寫入的方法，以及獲取和設(shè)置硬件屬性的方法。

例如，我們可以定義一個(gè)抽象的溫度傳感器接口：

1typedef struct _temperature_sensor {
2    int (*read_temperature)(void);
3} temperature_sensor;

問題：

在實(shí)際應(yīng)用中，我們可能需要與多種不同的硬件設(shè)備進(jìn)行交互。這些硬件設(shè)備可能有不同的接口和協(xié)議，這就給軟件代碼的編寫帶來了一定的挑戰(zhàn)。硬件適配器模式可以幫助我們解決這個(gè)問題，使得軟件代碼可以與不同的硬件設(shè)備進(jìn)行交互。

模式結(jié)構(gòu)：

硬件適配器模式通常由以下幾個(gè)部分組成：

抽象層：用于描述軟件代碼需要使用的硬件接口，通常是一個(gè)接口或者抽象類。

具體實(shí)現(xiàn)類：實(shí)現(xiàn)了抽象層接口，用于與實(shí)際的硬件設(shè)備進(jìn)行交互。

適配器：將具體實(shí)現(xiàn)類轉(zhuǎn)換為抽象層接口，使得軟件代碼可以方便地使用這個(gè)接口進(jìn)行交互。

1// 具體實(shí)現(xiàn)類：與串口設(shè)備進(jìn)行交互
 2typedef struct {
 3    uint32_t baud_rate;
 4    uint8_t parity;
 5    uint8_t stop_bits;
 6} uart_config_t;
 7
 8typedef struct {
 9    uart_config_t config;
10    UART_HandleTypeDef handle;
11} uart_adapter_t;
12
13void uart_initialize(void)
14{
15    // 初始化串口硬件
16}
17
18void uart_send_data(uint8_t *data, uint16_t length)
19{
20    // 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)
21}
22
23uint16_t uart_receive_data(uint8_t *buffer, uint16_t length)
24{
25    // 從串口接收數(shù)據(jù)
26}
27
28// 適配器：將uart_adapter_t轉(zhuǎn)換為hardware_adapter_t接口
29typedef struct {
30    hardware_adapter_t adapter;
31    uart_adapter_t uart_adapter;
32} uart_hardware_adapter_t;
33
34void uart_hardware_adapter_initialize(void)
35{
36    uart_adapter_t *uart_adapter = &uart_hardware_adapter->uart_adapter;
37    // 配置uart_adapter
38    uart_initialize();
39}
40
41void uart_hardware_adapter_send_data(uint8_t *data, uint16_t length)
42{
43    uart_adapter_t *uart_adapter = &uart_hardware_adapter->uart_adapter;
44uart_send_data(data, length);
45}
46
47uint16_t uart_hardware_adapter_receive_data(uint8_t *buffer, uint16_t length)
48{
49uart_adapter_t *uart_adapter = &uart_hardware_adapter->uart_adapter;
50return uart_receive_data(buffer, length);
51}

協(xié)作角色

該模式的結(jié)構(gòu)包括以下組件：

抽象接口：定義了所有硬件適配器都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的方法。

具體適配器：實(shí)現(xiàn)抽象接口，提供對(duì)具體硬件的訪問。

客戶端：使用硬件適配器來訪問硬件。

1/* 具體適配器 */
 2typedef struct {
 3  HardwareAdapter base;
 4  uint16_t port;
 5} SerialAdapter;
 6
 7void SerialAdapter_init(void) {
 8  /* 初始化串口硬件 */
 9}
10
11void SerialAdapter_write(uint16_t address, uint8_t data) {
12  /* 將數(shù)據(jù)寫入串口 */
13}
14
15uint8_t SerialAdapter_read(uint16_t address) {
16  /* 從串口讀取數(shù)據(jù) */
17}
18
19/* 客戶端 */
20void main(void) {
21  SerialAdapter adapter;
22  adapter.base.init = &SerialAdapter_init;
23  adapter.base.write = &SerialAdapter_write;
24  adapter.base.read = &SerialAdapter_read;
25
26  adapter.port = 0x01;
27
28  adapter.base.init();
29  adapter.base.write(adapter.port, 0x55);
30  uint8_t data = adapter.base.read(adapter.port);
31}

當(dāng)然實(shí)際情況不僅是這些，也許比這復(fù)雜。但是相對(duì)來說不管是工廠模式還是其他模式都是對(duì)結(jié)構(gòu)體和指針的應(yīng)用。