感受面向?qū)ο缶幊痰镊攘?uCosII C++類封裝篇)

時間：2004-12-02 21:22:00

關(guān)鍵字：封裝 UCOSII 面向?qū)ο缶幊?/a> C++

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[導(dǎo)讀]說多了，就此罷了。注意：如有雷同，實(shí)屬巧合，切勿對號入座。

    OO思想已經(jīng)出現(xiàn)了20多年，各種成功的實(shí)踐告訴我們它是軟件開發(fā)的必然趨勢。面向?qū)ο缶幊?/strong>(OOP)的一個關(guān)鍵原則之一就是封裝(encapsulation)，把暴露的數(shù)據(jù)封裝起來，盡可能的讓對象管理它們自己的狀態(tài)，因?yàn)檫^多的依存性會造就緊耦合(highly coupled)系統(tǒng)，使得任何一點(diǎn)小小改動都可能造成許多無法預(yù)料的結(jié)果。而數(shù)據(jù)隱藏/封裝機(jī)制是一個控制對象數(shù)據(jù)和狀態(tài)強(qiáng)而有力的方法，它對外部世界隱藏其內(nèi)部細(xì)節(jié)，這就意味著每一個對象都應(yīng)該盡可能少的了解系統(tǒng)的其他部分或者被其他部分所了解，這樣一來一旦發(fā)生了變化，需要了解這一個變化的對象會比較少，因此變化也就相對容易地進(jìn)行。

    C++之父Bjarne Stroustrup也曾說過：“你使用一個語言特征是因?yàn)槟阈枰皇且驗(yàn)樗嬖凇?。設(shè)計(jì)ucClass(uCosII封裝類)的初衷是由于過去很多的實(shí)現(xiàn)都是在C++中完成，深切感受到面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計(jì)乃至編程的獨(dú)特魅力。回想微軟的MFC1為win32程序設(shè)計(jì)所帶來的便利、DriverWork2在PC硬件的驅(qū)動開發(fā)的高效，促使完成ucClass的設(shè)計(jì)(這里頭沒有什么高深的學(xué)問)，其實(shí)更重要的一點(diǎn)是它能改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)模式，能讓今后的uCosII相關(guān)開發(fā)及維護(hù)變得更加輕松和高效！

    對于OO我也就幾年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，沒有做過什么“巨項(xiàng)”，對于ARM也是接觸時間不長，不過有一個概念一直影響著我，“ARM不就是復(fù)雜一點(diǎn)的單片機(jī)嗎”，我想也不應(yīng)該難到那里去。于是有空就玩玩，對于很多做這行做開發(fā)的對C++這樣的面向?qū)ο缶幊陶Z言大多不甚了解，要想用OO思想來武裝自己又談何容易啊，這就是一種挑戰(zhàn)習(xí)慣、挑戰(zhàn)思維方式的行為，等于放棄過去曾經(jīng)為你有效解決難題完成工作的開發(fā)模式。在此我也沒有什么靈丹妙藥可改變這些處境，唯一的建議就是堅(jiān)持及不斷實(shí)踐、只有這樣的思想基礎(chǔ)才能提高成功的機(jī)會。

    下面簡單設(shè)計(jì)一個ucClass的demo程序(當(dāng)然會可能隱藏了一些bug or error)，目標(biāo)板使用的是菲利普LPC2100芯片(周立功的EasyARM 2100開發(fā)板)，有些頭文件這里就不貼了，旨在看看主程序的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)過程，就讓一些軟件的大蝦們見笑了。

    若有機(jī)會的我還準(zhǔn)備寫幾個基于OO之上的在嵌入式開發(fā)的應(yīng)用demo……

設(shè)計(jì)需求：
使用ucClass設(shè)計(jì)一個demo程序完成下列任務(wù)：

任務(wù)編號    任務(wù)指責(zé)和功能描述    物理資源占用
1    每間隔1秒蜂鳴器短促發(fā)聲兩次，每10秒間隔使用信號量通知任務(wù)2，隨后自身進(jìn)入掛起等待狀態(tài)。    蜂鳴器及IO端口
2    無限等待由任務(wù)1觸發(fā)的信號量，當(dāng)有信號時引發(fā)1秒蜂鳴器長鳴，其后恢復(fù)任務(wù)1，自身再次進(jìn)入信號量的無限等待狀態(tài)中。    蜂鳴器及IO端口
3    孤立任務(wù)，簡單的一秒間隔led1閃爍。    Led1及IO端口
4    孤立任務(wù)，通過檢查key1按鍵狀態(tài)控制led4的二值狀態(tài)(亮/滅)。    key1，led4及IO端口

// main.cpp文件，ucClass測試主程序
// exdata 2004-8-18

#include "config.h"            // 一些硬件相關(guān)的聲明
#include "GPIO.H"            // GPIO類頭文件
#include "ucClass.H"        // uCosII的收集類庫頭文件
/*
// 在瀏覽demo程序時要注意以下幾點(diǎn)：
// 1，帶參數(shù)的對象構(gòu)造
// 2，靜態(tài)函數(shù)調(diào)用
// 3，帶參數(shù)的派生類構(gòu)造
// 4，虛擬函數(shù)重載
// 5，特別注意一些頭文件(不在此文檔中)包含寫法及原有C函數(shù)聲明方法，關(guān)注extern "C"
// 6，不拘泥于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想(模式)
// 7，比較不使用class時候又是如何處理的？分析每個對象背后隱藏了什么？
*/

/************************** 全局變量 *****************************/

// 定義幾個task對象，這是實(shí)例化對象，隱藏并實(shí)現(xiàn)了任務(wù)棧的構(gòu)造
CTask     t1(128);        // 參數(shù)是任務(wù)堆棧分配大小(在ARM中以32bit為單位)
CTask     t2(64);
CTask     t3(64);

CSem      t2WaitEvent;        // 定義一個信號量對象用于任務(wù)t1、t2通信
CGPIO     buzz("P0.7",1);    // 定義一個GPIO對象，輸出模式，用于控制蜂鳴器
/*
// 前置聲明幾個任務(wù)運(yùn)行函數(shù)，這個與C模式下沒有什么區(qū)別。
// 還保留這種處理方法僅僅為求兼顧一些使用uCosII習(xí)慣，建議參考CMyTask的
// 設(shè)計(jì)及t4的定義，使用子類設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具體任務(wù)的處理方法要比C模式的的全局
// 孤立啟動函數(shù)更具有設(shè)計(jì)上及維護(hù)上的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)做一個中大型項(xiàng)目時候效果尤
// 為明顯。
*/
void t1Run(void *p);
void t2Run(void *p);
void t3Run(void *p);

/*******************************************************************/

/*
// t1任務(wù)運(yùn)行函數(shù)。
// 功能：每間隔1秒蜂鳴器短促發(fā)聲兩次，每10秒間隔使用信號量t2WaitEvent通
// 知任務(wù)t2，隨后自身進(jìn)入掛起等待狀態(tài)。
*/
void t1Run(void *p)
{
    TargetInit();        // 初始化硬件目標(biāo)板

    INT32U i = 0;

    while(1)
    {
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,1,0);

        if(++i == 10)
        {
            i = 0;
            t2WaitEvent.Post();
            t1.Suspend();
        }

        // 蜂鳴器短促發(fā)聲兩次
        buzz.Clear();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,0,50);
        buzz.Set();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,0,50);
        buzz.Clear();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,0,50);
        buzz.Set();
    }

    p = p;
}
/*
// t2任務(wù)運(yùn)行函數(shù)。
// 功能：無限等待信號量t2WaitEvent，當(dāng)有信號時引發(fā)1秒蜂鳴器長鳴，其后恢
// 復(fù)t1任務(wù)，任務(wù)t2再次自身進(jìn)入信號量t2WaitEvent的無限等待狀態(tài)。
*/
void t2Run(void *p)
{
    INT8U err = 0;

    while(1)
    {
        t2WaitEvent.Pend(0,&err);

        buzz.Clear();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,1,0);
        buzz.Set();

        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,0,50);

        t1.Resume();
    }

    p = p;
}
/*
// t3任務(wù)運(yùn)行函數(shù)。
// 功能：簡單的一秒間隔led1閃爍。
*/
void t3Run(void *p)
{
    static CGPIO led1("P0.22",1);

    while(1)
    {
        led1.Set();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,1,0);
        led1.Clear();
        CuCos::TimeDlyHMSM(0,0,1,0);
    }

    p = p;
}

/*
// 為求原汁原味體現(xiàn)一個task對象的封裝，下面設(shè)計(jì)一個子類實(shí)現(xiàn)一個特定任務(wù)
// 的處理，在此我們可以認(rèn)為一個任務(wù)就是一個子系統(tǒng)，通過一個子類表現(xiàn)一個
// 特有任務(wù)的具體屬性和行為，注意這種設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的面向?qū)ο缶幊?/strong>模式是
// 有區(qū)別的。子系統(tǒng)是一個有自主能力主體，例如在MyTask子系統(tǒng)中我們有兩
// 個IO資源m_key1和m_led4分別對應(yīng)著電路板上的按鍵Key1和發(fā)光二極管Led4，
// 通過檢查key1按鍵狀態(tài)控制led4的二值狀態(tài)(亮/滅)。重載基類了Run函數(shù)為
// 求體現(xiàn)類的封裝特性及表現(xiàn)一個任務(wù)的內(nèi)聚能力，它是一個強(qiáng)制的運(yùn)行接口，
// 當(dāng)任務(wù)啟動時便能自動地從重載的Run函數(shù)開始運(yùn)行(具體調(diào)用的中轉(zhuǎn)過程在
// 基類中已經(jīng)實(shí)現(xiàn))。
*/
class CMyTask : public CTask    // 注意這里的派生關(guān)系?。。?BR>{
public:
CMyTask(INT32U StkSize) : CTask(StkSize),m_key1("P0.16",0),m_led4("P0.25",1,0)
    {
        // 注意帶參數(shù)的構(gòu)造處理方法?。?！
    }

protected:
    virtual void Run(void *p);    // 需要重載Run()函數(shù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行

private:
// 這是任務(wù)用到的一些資源定義，當(dāng)然添加子系統(tǒng)的其他的屬性和方法也是允許的
    CGPIO m_key1;
    CGPIO m_led4;
};
/*
// t4任務(wù)運(yùn)行函數(shù)。
// 通過函數(shù)重載實(shí)現(xiàn)重寫Run函數(shù)，該函數(shù)也就是任務(wù)運(yùn)行函數(shù)。
// 功能：通過檢查key1按鍵狀態(tài)控制led4的二值狀態(tài)(亮/滅)。
*/
void CMyTask::Run(void *p)                    // Run函數(shù)將會被uCosII系統(tǒng)自動運(yùn)行！
{
    while(1)
    {
        if(m_key1.GetStatus() == 0)            // 判斷按鍵是否按下
        {
            if(m_led4.GetStatus() == 0)
            {
                m_led4.Set();
            }
            else
            {
                m_led4.Clear();
            }

            while(m_key1.GetStatus() == 0)
            {
                CuCos::TimeDly(20);            // 等待按鍵釋放
            }

        }
        else
        {
            CuCos::TimeDly(10);
        }
    }

    p = p;
}
/*
// 注意一般應(yīng)該把上面的CMyTask定義及實(shí)現(xiàn)另行寫在其他的文件中！把它寫在
// 這里僅僅為求說明方便。
*/

/*-------------------------------------------------------------------------------------------------*/

CMyTask     t4(128);    //注意任務(wù)對象t4是由CMyTask實(shí)例化的對象

// 看看這個簡潔的main函數(shù)，這時候您想到了什么？

int main()
{
    CuCos::Init();        // uCosII的系統(tǒng)函數(shù)，用于初始化uCosII，等效于OSInit()

    t2WaitEvent.Create();        // 創(chuàng)建t2WaitEvent的信號量

    // 創(chuàng)建任務(wù)(參數(shù)指定任務(wù)函數(shù)啟動地址、任務(wù)函數(shù)參數(shù)和優(yōu)先級)
    t1.Create(t1Run,NULL,1);
    t2.Create(t2Run,NULL,2);
    t3.Create(t3Run,NULL,3);

    t4.Create(NULL,4);            // 創(chuàng)建任務(wù)，注意Create函數(shù)的重載

    CuCos::Start();            // 等效于OSStart()

    return 0;

}

關(guān)于我……：

    我是一個不折不扣硬件的狂熱者、焊機(jī)派，自會使用圓珠筆的年齡開始就愛上了烙鐵，開始玩弄萬用表，在高考后足足整理了兩箱電路板運(yùn)回老家，因?yàn)橐酵獾厣蠈W(xué)我這些家當(dāng)父母都幫我好好的“封存”。我可以自信及自豪地對那些比我大10歲的硬件工程師說：我焊板子的時候你還不知道什么是電阻電容呢！雖然對硬件有豐富感性認(rèn)識及解不開的情結(jié)，但我現(xiàn)在清楚的明白到一點(diǎn)，就算是天天在長江黃河里泡大的孩子也不是個個都能登上奧運(yùn)游泳項(xiàng)目的領(lǐng)獎臺，近些年硬件的發(fā)展也很快，現(xiàn)在自己在硬件上的工作也相對較少，沒有什么鍛煉的機(jī)會，三人行，必有我?guī)?，現(xiàn)在身邊牛人不少，也是一個學(xué)習(xí)的機(jī)會。對于軟件開發(fā)我也不是行家(更談不上什么程序員)，比起有十幾年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的老前輩還是太嫩！用老江的話說就是too simple、sometimes naive！不過有愛好就可以發(fā)燒(在低于0度的室溫下對著黑底白字的debug窗口熬上幾個夜晚通宵不是一件容易的事情……這樣一不小心就回發(fā)燒～～～)。以前做５１也是從ASM開始，馬老和Franklin帶給我第一次[硬件+C]的喜悅。在大二的時候就和畢業(yè)生混在一起搞畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在想起來這分明就是害了人家，不分明是一個搶手么？雖然不是求什么利益，只在乎有發(fā)揮和動手的機(jī)會，對這些鍛煉我樂此不疲，接下來的大學(xué)生活都是在項(xiàng)目中度過(錯失了很多陪mm花前月下的機(jī)會～～～)，那時候軟硬件都做(專門有中間人聯(lián)系或者朋友介紹)，就大三一年下來的開發(fā)報酬剩下來的就大于10K(對于很多工作后的人來說這也算不了什么，明顯我也不是一個揮霍的人)。那時候在學(xué)校帶領(lǐng)著一個學(xué)生的科技團(tuán)體，為學(xué)校、組織爭得不少得榮譽(yù)，這當(dāng)然也包括為自己。回想過去，更值得懷念得是那些志同道合的朋友們，有師兄、有同學(xué)還有師弟和體諒我的學(xué)院和老師……，無論是技術(shù)還是生活上都不能缺少，有著開心快樂的日子……！現(xiàn)在在一家公司做開發(fā)，軟件硬件也不怎么分了，自從做了一個硬件項(xiàng)目后就好像轉(zhuǎn)向了軟件開發(fā)(懷疑在掉價，他們都說做硬件的吃香、干得久)，反正現(xiàn)開的工作性質(zhì)還算開心愉快、又不怎么需要養(yǎng)家糊口的，所以生活還算輕松(就是回家后要自己做飯，嗚嗚～～～)。

    說了這么多，我只想說明的一點(diǎn)是我并不是寫了幾個hello world就用C++在這里大呼小叫，一些經(jīng)驗(yàn)一些想法都是實(shí)踐的體會，拿上來獻(xiàn)丑不要介意p，很多時候只想分享一下開發(fā)中的愉悅，為求拋磚引玉。

    技術(shù)從來都只是一種手段，一個好的方法可讓您少掉好幾根頭發(fā)，養(yǎng)妻活兒我可不敢包，但是做一個sohu的開發(fā)人員總是可以的吧，若是自娛自樂的則有更高的境界和追求。

多掌握一門技能就就多一條出路，生活多了一把小刀，工作也就少一點(diǎn)磨難。知識和學(xué)問最終以經(jīng)驗(yàn)的形式沉淀在你的大腦中，是你終生受用！

    說多了，就此罷了。注意：如有雷同，實(shí)屬巧合，切勿對號入座。

    愿大家工作愉快！

    BTW，今天開學(xué)了，非常懷念我遠(yuǎn)方的同學(xué)和朋友，愿他們身體健康，在生活及技術(shù)道路上一馬平川！

                                                exdata 2004-9-1