为什么要实现接口

接口，可以是硬件与硬件之间连接的桥梁，可以是软件与软件之间沟通的窗户，也可以是硬件与软件之间通信的枢纽。其中硬件与硬件之间的桥梁，比如I2C、UART、CANFD、等等，软件与软件之间沟通的窗户，比如操作系统提供的各种API、等等。我实现的这套“接口”，连接了硬件与软件，它可以实现软硬件的完全解耦合，引入了平台无关性，提供了尽可能简化的逻辑，这有点类似于开汽车，一个人一旦学会了开汽车，那开什么牌子的汽车都基本是一个道理，实现了一套驱动，一套接口，对于不同系统、硬件平台的支持，这无疑会大大提高代码的易用性、复用性，大大减少重复的造轮子。

我所实现的接口

  • 首先，需要一个结构体来存放系统接口，不妨叫system_interface_t，它用来存放系统的函数实现，是我们将驱动对接到不同平台的关键
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typedef struct {
    generic_err_t (*send)(uint8_t *data, size_t len);

    generic_err_t (*receive)(uint8_t *data, size_t len);

    generic_err_t (*delay_ms)(uint32_t nms);

    generic_err_t (*delay_us)(uint32_t nus);
} system_interface_t;

推荐将上述代码放在一个.h文件里，这样不同的驱动只需要这一套接口即可

  • 接下来，需要一个结构体来存放system_interface_t（这样做的目的是实现不同驱动可以复用同一套接口），以及驱动内部实现的各种函数，比如对于aht20温度计而言，则除了对接系统的system_interface_t结构体，还应存放用于读取温度的函数
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typedef struct {
    float temperature;
    float humidity;

    system_interface_t *pfsystem_interface;

    generic_err_t (*pfinit)(void *pfdev);

    generic_err_t (*pfmeasure)(void *pfdev);
} generic_sensor_aht20_driver_interface_t;
  • 然后可以构建一个whoami函数，用于对底层驱动的对接写入，以及对设备调用函数的暴露
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generic_err_t generic_sensor_aht20_whoami(generic_sensor_aht20_driver_interface_t *pfdev,
                                      generic_err_t (*generic_send_func)(uint8_t *data, size_t len),
                                      generic_err_t (*generic_receive_func)(uint8_t *data, size_t len),
                                      generic_err_t (*delay_ms_func)(uint32_t nms),
                                      generic_err_t (*delay_us_func)(uint32_t nus)) {
    pfdev->pfsystem_interface = malloc(sizeof(system_interface_t));
    pfdev->pfsystem_interface->send = generic_send_func;
    pfdev->pfsystem_interface->receive = generic_receive_func;
    pfdev->pfsystem_interface->delay_ms = delay_ms_func;
    pfdev->pfsystem_interface->delay_us = delay_us_func;
    pfdev->pfinit = generic_sensor_aht20_init;
    pfdev->pfmeasure = generic_sensor_aht20_measure;

    return GENERIC_OK;
}

注意这里要先给generic_sensor_aht20_driver_interface_t下的system_interface_t申请一块内存，否则直接调用pfdev->pfsystem_interface会指向非法内存，造成段错误

关于调用

可以在初始化的时候进行驱动程序的注册，不要忘记申请内存

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generic_sensor_aht20_driver_interface_t *aht20_device = malloc(sizeof(generic_sensor_aht20_driver_interface_t));

然后调用whoami函数，对接系统底层到驱动层

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generic_sensor_aht20_whoami(aht20_device,
                          i2c_master_send,
                          i2c_master_receive,
                          HAL_Delay,
                          NULL);

接着，便可以通过下面这种方式调用驱动暴露出来的API

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aht20_device->pfinit(aht20_device); // 如pfinit(void *pfdev)

删除设备

我们前面通过malloc为设备的系统驱动以及设备暴露的接口分配了内存，下面通过释放这两块内存来删除设备

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generic_err_t generic_sensor_aht20_del(generic_sensor_aht20_driver_interface_t *pfdev) {
    free(pfdev->pfsystem_interface); // 先释放系统驱动
    pfdev->pfsystem_interface = NULL; // 避免悬挂指针
    free(pfdev); // 再释放暴露的接口
    pfdev = NULL; // 避免悬挂指针
    return GENERIC_OK;
}

驱动编写

驱动编写中，注意每个驱动内部的API都需要一个void *类型的指针，用来调用generic_sensor_aht20_driver_interface_t的驱动接口