Arduino代码设计的接口
编写代码可分为三个部分。
1.接口结构
在这个阶段，程序员应该描述在他的项目中使用的所有设备。当然，只有那些Arduino编程交互的人(例如传感器、芯片而不是中间电阻器)。在这个阶段，每个设备都由一个类描述类表示.描述类具有特殊的成员函数-引脚函数.这些函数是纯虚拟的，每个函数都打算从Arduino引号集合中返回8位无符号整数值。引脚功能在Arduino和外围设备之间起着导线的作用.Description类还应该包含用于此具体设备的Arduino指令函数。
Arduino也有一个description类，但现在它被用作带有常量的命名空间。到目前为止，不需要这个类的对象。
下面是一个使用该接口的示例。
- 控制器: Arduino Uno R3
- 外围:超声波传感器HC-SR04 04
1.1 Arduino Uno R3类-description
Arduino Uno R3 description-类仅由静态常量组成，这些常数是引脚号.
1.1.1 Uno.h
#ifndef UNO_H
#define UNO_H
#include <inttypes.h>
class Uno
{
public :
//Digital pins
static const uint8_t D0 = 0;
static const uint8_t D1 = 1;
static const uint8_t D2 = 2;
static const uint8_t D3 = 3;
static const uint8_t D4 = 4;
static const uint8_t D5 = 5;
static const uint8_t D6 = 6;
static const uint8_t D7 = 7;
static const uint8_t D8 = 8;
static const uint8_t D9 = 9;
static const uint8_t D10 = 10;
static const uint8_t D11 = 11;
static const uint8_t D12 = 12;
static const uint8_t D13 = 13;
//Analog pins
static const uint8_t A0 = 0;
static const uint8_t A1 = 0;
static const uint8_t A2 = 0;
static const uint8_t A3 = 0;
static const uint8_t A4 = 0;
static const uint8_t A5 = 0;
//SPI
static const uint8_t SS = D10;
static const uint8_t MOSI = D11;
static const uint8_t MISO = D12;
static const uint8_t SCK = D13;
//I2C
static const uint8_t SDA = A4;
static const uint8_t SCL = A5;
//Serial
static const uint8_t TX = D0;
static const uint8_t RX = D1;
};
#endif1.2.超声波传感器类.描述(抽象设备)
在这个例子中，我选择使用超声波传感器HC-SR04。它有四个引脚：VCC、GND、TRIG和ECHO。尽管在现实中(不管是什么)，所有四个引脚都连接到了Arduino，但是程序中只使用了TRIG和ECHO。到目前为止我不知道该怎么处理这些别针。也许他们不应该出现在代码中。
1.2.1 HC_SR04.h
#ifndef HC_SR04_H
#define HC_SR04_H
#include <inttypes.h>
#include <Arduino.h>
class HC_SR04
{
public :
//pin-functions
virtual uint8_t VCC() = 0;//???
virtual uint8_t TRIG() = 0;
virtual uint8_t ECHO() = 0;
virtual uint8_t GND() = 0;//???
//device specific functions
void setup();
long get_distance();
};
#endif1.2.2 HC_SR04.cpp
#include "HC_SR04.h"
void HC_SR04::setup()
{
pinMode( TRIG(), OUTPUT );
pinMode( ECHO(), INPUT );
}
long HC_SR04::get_distance()
{
digitalWrite( TRIG(), LOW );
delayMicroseconds( 2 );
digitalWrite( TRIG(), HIGH );
delayMicroseconds( 10 );
digitalWrite( TRIG(), HIGH );
return 0.017 * pulseIn( ECHO(), HIGH );
}2.描述
在这个阶段，程序员应该“插入”表上的所有实际设备，方法是在派生自相应的类描述的子类中重载引脚函数。
2.1超声波传感器(实设备)
2.1.1 US.cpp
#include "Uno.h"
#include "HC_SR04.h"
class US : public HC_SR04
{
public :
uint8_t VCC() { return 0; }//What to do with this pin
uint8_t GND() { return 0; }//What to do with this pin
uint8_t TRIG() { return Uno::D10; }//wire between TRIG-pin on US and 10th digital pin on Uno
uint8_t ECHO() { return Uno::D11; }//...
};3.主文件(.ino文件)
#include "US.cpp"//bad line?
US us;//Create ultrasonic device plugged in as descripted in US.cpp file
void setup()
{
Serial.begin( 9600 );
us.setup();
}
void loop()
{
Serial.println( us.get_distance() );
delay( 1000 );
}4.项目目录结构
5.讨论
下面是我对上述方法的看法。当然，可能是错的。
缺点：
- 额外的抽象级别=(可能)对低内存控制器不利
- 整个程序分为几个部分。各部分负责与具体设备的通信。(可能)对有依赖设备的项目不利
优势：
- 整个程序分为几个部分。各部分负责与具体设备的通信。适合于具有许多独立外设的项目。
- 自描述代码
- 用于类似设备或具有相同设备的其他项目的可重用代码
请告诉我你怎么想的。一如既往，任何想法、更正、批评等都将不胜感激。
要将程序上传到Arduino，我使用Arduino的Makefile。
回答 1
Code Review用户
发布于 2018-09-10 06:10:50
你描述了你做了什么，但你没有充分描述你为什么这么做。你想通过你的设计来解决什么问题？我在你的设计中发现了一些主要的问题。
Uno.h
- 不需要
inttypes.h。uint8_t在stdint.h。 - 名称空间而不是类就足够了。将这些常量定义为纯int
constexpr。 - 永远不要将像
A0这样的引脚定义为A5不完整、虚假和/或重叠。这会在运行时编译并产生严重的错误。如果你不知道密码，或者你的董事会不支持一些，你想知道在编译时。
主文件(.ino文件)
#include "US.cpp"//bad line? --答案是“是”。但这并不是你的错，因为阿迪诺套房“要求”这一点。对于常规设计(可以使用普通的cpp套件)，您可以拆分头文件和cpp文件以获得编译速度。然而，arduino并没有提供一个make项目，但是建议您应该在一个文件中工作，并且只包含一个文件。您可以将此大小的项目的代码放在头文件中。参见下面的示例(构造函数、安装程序)。
HC_SR04.h
virtual uint8_t VCC() = 0;//???--即使你也不知道它会是什么。其他人应该怎么做？你想解决什么问题？除非您想自动绘制示意图，否则不需要电源引脚号，并且应该删除???-lines。virtual uint8_t TRIG() = 0;，如果它是专为继承而设计的，那么它应该是protected。但在这里，我们再次错过了这种继承设计的理由。我更喜欢在建筑时间设置一个简单的私人会员。
HC_SR04.cpp
- 在中，最后一个
digitalWrite( _trig_pin, HIGH );是冗余的
继承-这样的设计.
..。都坏了。
- 板上的第二个感应器要求你写第二类。
- 不同板上的同一传感器要求您用相同的代码编写另一个类，但为板编写一个修改后的包含行。
你最终会得到一个完整的矩阵，所有的板针组合类。对于不同的传感器，同样的矩阵。
如果您想要将多个传感器连接到一个单板上，您肯定不希望在一个类层次结构中编写多个类，这些类只根据引脚号不同。您需要多次实例化具有不同参数的单个类。
所以我们改变了传感器计划
- 对板和/或销完全不可知
- 在最后一个可能的级别上对模块进行耦合。在我们的例子中，这是(测试)应用程序级别。
我们将类更改为
class HC_SR04
{
public :
HC_SR04(int trig_pin, echo_pin)
: _trig_pin(trig_pin)
, _echo_pin(echo_pin)
{}
//device specific functions
void setup() {
pinMode( _trig_pin, OUTPUT );
pinMode( _echo_pin, INPUT );
}
long get_distance() {
digitalWrite( _trig_pin, LOW );
delayMicroseconds( 2 );
digitalWrite( _trig_pin, HIGH );
delayMicroseconds( 10 );
return 0.017 * pulseIn( _echo_pin, HIGH );
}
private:
int _trig_pin;
int _echo_pin;
};然后把它当作
#include "HC_SR04.h"
HC_SR04 us(Uno::D10, Uno::D11);https://codereview.stackexchange.com/questions/203439
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