คลาส C ++ สำหรับ Abstraction pin I / O

ฉันกำลังมองหา abstractions C ++ สำหรับจุดหรือพิน I / O ของฮาร์ดแวร์ สิ่งต่างๆเช่น in_pin, out_pin, inout_pin, open_collector_pin เป็นต้น

แน่นอนว่าฉันสามารถสร้างชุด abstractions ของตัวเองขึ้นมาได้ดังนั้นฉันจึงไม่ได้มองหาคำตอบประเภท 'เฮ้คุณอาจทำแบบนี้' แต่ตอบว่า 'ดูที่ห้องสมุดนี้ซึ่งถูกใช้ในสิ่งนี้และสิ่งนี้และ โครงการนี้'.

Google ไม่ได้ทำอะไรเลยอาจเป็นเพราะฉันไม่รู้ว่าคนอื่นจะเรียกสิ่งนี้อย่างไร

จุดประสงค์ของฉันคือการสร้างไลบรารี I / O ที่ยึดตามจุดดังกล่าว แต่ยังให้คะแนนเช่นนั้นดังนั้นจึงง่ายต่อการเชื่อมต่อ HD44780 LCd กับทั้ง IO IO ของชิปหรือ I2C (หรือ SPI) ตัวขยาย I / O หรือจุดอื่นใดที่สามารถควบคุมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนคลาส LCD

ฉันรู้ว่านี่อยู่บนขอบของอิเล็กทรอนิกส์ / ซอฟต์แวร์ขออภัยถ้ามันไม่ได้อยู่ที่นี่

@ leon: การเดินสายนั่นเป็นซอฟต์แวร์ถุงใหญ่ฉันจะต้องดูให้ดี แต่ดูเหมือนว่าพวกเขาไม่ได้ใช้สิ่งที่เป็นนามธรรมเช่นฉันต้องการ เช่นในการใช้แผงปุ่มกดฉันเห็น

digitalWrite(columnPins[c], LOW);   // Activate the current column.

นี่หมายความว่ามีหนึ่งฟังก์ชั่น (digitalWrite) ที่รู้วิธีเขียนไปยังพิน I / O สิ่งนี้ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะเพิ่มพิน I / O ชนิดใหม่ (ตัวอย่างเช่นอันที่อยู่ใน MCP23017 ดังนั้นจึงต้องเขียนผ่าน I2C) โดยไม่ต้องเขียนฟังก์ชั่น digitalWrite ใหม่

@Oli: ฉันได้ทดลองใช้ Arduino IO แต่ดูเหมือนว่าจะใช้วิธีการเดียวกันกับห้องสมุด Wiring:

int ledPin = 13;                 // LED connected to digital pin 13
void setup(){
    pinMode(ledPin, OUTPUT);      // sets the digital pin as output
}

คำตอบสั้น ๆ : เศร้าไม่มีห้องสมุดที่จะทำสิ่งที่คุณต้องการ ฉันทำด้วยตัวเองหลายครั้ง แต่มักจะไม่ใช่ในโครงการโอเพนซอร์ซ ฉันกำลังคิดจะวางอะไรบน github แต่ฉันไม่แน่ใจว่าจะทำได้

ทำไมต้อง C ++

1. คอมไพเลอร์มีอิสระที่จะใช้การประเมินผลการแสดงออกขนาดคำแบบไดนามิก C แพร่กระจายไปยัง int หน้ากาก / กะไบต์ของคุณสามารถทำได้เร็วขึ้น / เล็กลง
2. การจัด
3. การดำเนินการ Templatizing ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนขนาดคำและคุณสมบัติอื่น ๆ ด้วยความปลอดภัยประเภท

ให้ผมเสียบลงคอโครงการที่มาเปิดของฉันhttps://Kvasir.io ส่วน Kvasir :: Io มีฟังก์ชันการจัดการพิน คุณต้องกำหนดพินของคุณก่อนโดยใช้ Kvasir :: Io :: PinLocation ดังนี้:

constexpr PinLocation<0,4> led1;    //port 0 pin 4
constexpr PinLOcation<0,8> led2;

ขอให้สังเกตว่านี่ไม่ได้ใช้ RAM จริง ๆ เพราะเป็นตัวแปร constexpr

ตลอดรหัสของคุณคุณสามารถใช้ตำแหน่งพินเหล่านี้ในฟังก์ชั่น 'action factory' เช่น makeOpenDrain, set, clear, makeOutput และอื่น ๆ 'โรงงานการกระทำ' ไม่ได้ดำเนินการการกระทำจริง ๆ แต่จะส่งกลับ Kvasir :: ลงทะเบียน :: การกระทำซึ่งสามารถดำเนินการได้โดยใช้ Kvasir :: ลงทะเบียน :: Apply () เหตุผลสำหรับสิ่งนี้คือนำไปใช้ () ผสานการกระทำที่ส่งไปเมื่อดำเนินการกับหนึ่งและการลงทะเบียนเดียวกันดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

apply(makeOutput(led1),
    makeOutput(led2),
    makeOpenDrain(led1),
    makeOpenDrain(led2));

เนื่องจากการสร้างและการรวมการกระทำเสร็จสิ้นในเวลารวบรวมจึงควรให้รหัสแอสเซมเบลอร์เดียวกับรหัสทั่วไปที่เทียบเท่า:

PORT0DIR |= (1<<4) | (1<<8);
PORT0OD |= (1<<4) | (1<<8);

โครงการ Wiring ใช้สิ่งที่เป็นนามธรรมเช่นนั้น:

http://wiring.org.co/

และคอมไพเลอร์เขียนใน C ++ คุณควรพบตัวอย่างมากมายในซอร์สโค้ด ซอฟต์แวร์ Arduino ใช้สายไฟ

ใน C ++ เป็นไปได้ที่จะเขียนคลาสเพื่อให้คุณสามารถใช้พอร์ต I / O เสมือนเป็นตัวแปรเช่น

  PORTB = 0x12; / * เขียนไปยังพอร์ต 8 บิต * /
  if (RB3) LATB4 = 1; / * อ่านหนึ่ง I / O bit และเขียนอีกหนึ่งเงื่อนไข * /

โดยไม่คำนึงถึงการใช้งานพื้นฐาน ตัวอย่างเช่นหากมีใครกำลังใช้แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่ไม่สนับสนุนการดำเนินการระดับบิต แต่รองรับการดำเนินการลงทะเบียนระดับไบต์หนึ่งสามารถ (อาจด้วยความช่วยเหลือของแมโครบางส่วน) กำหนดคลาส IO_PORTS แบบคงที่กับการอ่านแบบเขียนแบบอินไลน์ คุณสมบัติที่เรียกว่า bbRB3 และ bbLATB4 เช่นนั้นคำสั่งสุดท้ายข้างต้นจะกลายเป็น

  if (IO_PORTS.bbRB3) IO_PORTS.bbLATB4 = 1;

ซึ่งจะถูกประมวลผลในสิ่งที่ชอบ:

  ถ้า (!! (PORTB & 8)) (1? (PORTB | = 16): (PORTB & = ~ 16));

คอมไพเลอร์ควรสังเกตเห็นนิพจน์คงที่ในตัวดำเนินการ?: และรวมส่วน "true" เท่านั้น อาจเป็นไปได้ที่จะลดจำนวนของคุณสมบัติที่สร้างโดยให้แมโครขยายไปยังสิ่งที่ต้องการ:

  if (IO_PORTS.ppPORTB [3]) IO_PORTS.ppPORTB [4] = 1;

หรือ

  if (IO_PORTS.bb (addrPORTB, 3)) IO_PORTS.bbPORTB (addrPORTB, 4) = 1;

แต่ฉันไม่แน่ใจว่าคอมไพเลอร์จะสามารถอินไลน์โค้ดได้ดี

ฉันไม่เคยต้องการที่จะบอกเป็นนัยว่าการใช้พอร์ต I / O ราวกับว่าพวกเขาเป็นตัวแปรเป็นความคิดที่ดี แต่เนื่องจากคุณพูดถึง C ++ มันเป็นกลอุบายที่มีประโยชน์ที่จะรู้ การกำหนดค่าตามความชอบของฉันเองใน C หรือ C ++ หากไม่จำเป็นต้องใช้ความเข้ากันได้กับโค้ดที่ใช้สไตล์ดังกล่าวข้างต้นอาจเป็นการกำหนดแมโครบางประเภทสำหรับแต่ละบิต I / O แล้วกำหนดแมโครสำหรับ "readBit", "writeBit" "setBit" และ "clearBit" พร้อมเงื่อนไขว่าอาร์กิวเมนต์การระบุบิตที่ส่งไปยังมาโครเหล่านั้นจะต้องเป็นชื่อของพอร์ต I / O ที่มีไว้สำหรับใช้กับมาโครดังกล่าว ตัวอย่างข้างต้นจะเขียนเป็น

  if (readBit (RB3)) setBit (LATB4);

และแปลว่า

  ถ้า (!! (_ PORT_RB3 & _BITMASK_RB3)) _PORT_LATB4 | = _BITMASK_LATB4;

นั่นจะเป็นการทำงานที่มากขึ้นสำหรับตัวประมวลผลล่วงหน้ากว่าสไตล์ C ++ แต่มันจะทำงานน้อยลงสำหรับคอมไพเลอร์ นอกจากนี้ยังจะช่วยให้การสร้างรหัสที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งาน I / O จำนวนมากและการใช้รหัสที่เหมาะสมสำหรับเกือบทั้งหมด

หากคุณกำลังมองหาบางสิ่งที่ยอดเยี่ยมมากที่จะทำให้ฮาร์ดแวร์เป็นนามธรรมและคุณมั่นใจในทักษะ C ++ ของคุณคุณควรลองรูปแบบนี้:

https://en.wikipedia.org/wiki/Curiously_recurring_template_pattern

ฉันใช้มันในความพยายามครั้งเดียวเพื่อฮาร์ดแวร์นามธรรมสำหรับชิป Cortex-M0 ฉันยังไม่ได้เขียนอะไรเกี่ยวกับประสบการณ์นี้ (ฉันจะทำมันสักวัน) แต่เชื่อฉันว่ามันมีประโยชน์มากเพราะลักษณะ polymorphic คงที่: วิธีการเดียวกันสำหรับชิปที่แตกต่างกันไม่มีค่าใช้จ่าย (เทียบกับไดนามิกหลากหลาย)