使用C++构建嵌入式开发框架
驱动等);应用程序中调用的驱动是针对具体设备的;RTOS所需要的驱动就是系统的BSP部分。
EFC的静态结构图(类图)如图2所示。类图是在UML(统一建模语言)中用类和它们之间的关系描述系统的一种图示。类用类名、类的属性以及操作来表示,在图中为简单起见,省略了属性和操作;类与类之间的关系使用不同的连线表示,图中带空心三角箭头的连线表示继承关系,两端带数字的连线表示关联关系。在类图中,类的属性/方法的可见性使用“+”、“-”及“#”表示:“+”表示公共的(public),“-”表示私有的(private),“#”表示受保护的(protected)。
从图2中可以看出,CMessage、CRTApp、CDevice、Cboard及Cinterface都派生于公共的类CRTObject。CRTApp对象中有受保护的CMessage、CEventLog、Cuser及CDevice各一个。CDevice对象中有一个或多个CBoard对象,相应的每个CBorad对象中有0个到多个CxxxInterace对象。
2.1基本数据类型
构建一个框架,需要一些基本的元素,这些元素要在框架的构造以及应用程序开发中大量使用。这些基本数据类型包括字符串类CString、集合类CArray、Clist及Cmap。CString包括一个长度可变的字符序列,提供使用非常直观方便的运算符(例如+,+=,=,==,!=)和一些Todouble()、Tolong()、Tohex()等);CArray是具有内建索元素很快的检索速度;Clist为其所存储的每一个元素,都提供了两个指针,分别指向位于其前和其后的元素,形成一个双向链表,这使得插入和删除操作十分快捷;CMap为其存储的每个数据都附带一个关键字,并以关键字所组成的一个hash表作为索引,从而使得元素搜索、增加和删除操作都具有很高的效率。
2.2RTOS的抽象和封装
CRTObject是一个EFC中最基础的类,它不但是EFC中CRTApp、CDevice等类的基类,而且可以作为所有使用EFC的嵌入式开发人员定义新的类的超类。CRTObject类在EFC中主要承担RTOS抽象和封装任务。它提供了下面一些最基本的功能:
*CRTObject对RTOS的常用对象进行了封装,提供包括Task、Driver、Timer、EventGroup、Semaphore、Queue、Pipe、Mailbox等的创建、删除、查找等功能的成员函数。这些函数提供了一个简单有效的方法来使用RTOS的对象。使用这些函数能够保证对象创建与销毁的安全性,而不会造成内存泄漏。
*CRTObject提供了对RTTI(Run-TimeTypeInformation,运行时类型信息)的支持,在新的C++标准中,RTTI已经是C++的一个功能,但并不是所有的编译器都提供支持这些新特性,ADS1.2就不支持。所以在这里参考MFC,通过宏的方式为每个类定义一个CRuntimeClass类型的静态常量和相关的成员函数。CRuntimeClass结构保证了类型的静态常量和相关的成员函数。CRuntimeClass结构保存了类的名称、大小等信息,这样我们就能在程序运行时确定对象的具体类型。
*CRTObject还提供了把类的成员函数作为任务及定时器的回调函数的功能。在Nucleus中,任务和定时器的回调函数只能是全局函数或者类的静态成员函数,这在面向对象的开发中很不方便。这里通过把成员函数指针和对象的this指针作为参数传递给RTOS,在RTOS调用公共回调函数时再取出来。通过函数指针的方式去调用类的成员函数,这样把有派生于CRTObject的类就可方便地使用成员函数作为任务、定时器等对象的回调函数。
2.3应用程序类CRTApp
CRTApp类用来定义整个应用程序对象,提供系统初始化、管理其它对象以及运行应用程序的功能。任何使用EFC框架的应用程序有且只能有一个派生于此类的对象。CRTApp对象中包含了动态创建的CMessage、CEventLog、CDevice及Cuser对象。
通过在Nucleus的入口函数Application_Initialize中创建系统初始化任务(回调函数为CRTApp类的成员函数InitTask),来把系统控制权交给CRTApp对象,在其中完成其它对象的创建、系统的配置以及初始化任务。
2.4文件系统
在嵌入式设备中通常使用Fl 《使用C++构建嵌入式开发框架(第2页)》
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EFC的静态结构图(类图)如图2所示。类图是在UML(统一建模语言)中用类和它们之间的关系描述系统的一种图示。类用类名、类的属性以及操作来表示,在图中为简单起见,省略了属性和操作;类与类之间的关系使用不同的连线表示,图中带空心三角箭头的连线表示继承关系,两端带数字的连线表示关联关系。在类图中,类的属性/方法的可见性使用“+”、“-”及“#”表示:“+”表示公共的(public),“-”表示私有的(private),“#”表示受保护的(protected)。
从图2中可以看出,CMessage、CRTApp、CDevice、Cboard及Cinterface都派生于公共的类CRTObject。CRTApp对象中有受保护的CMessage、CEventLog、Cuser及CDevice各一个。CDevice对象中有一个或多个CBoard对象,相应的每个CBorad对象中有0个到多个CxxxInterace对象。
2.1基本数据类型
构建一个框架,需要一些基本的元素,这些元素要在框架的构造以及应用程序开发中大量使用。这些基本数据类型包括字符串类CString、集合类CArray、Clist及Cmap。CString包括一个长度可变的字符序列,提供使用非常直观方便的运算符(例如+,+=,=,==,!=)和一些Todouble()、Tolong()、Tohex()等);CArray是具有内建索元素很快的检索速度;Clist为其所存储的每一个元素,都提供了两个指针,分别指向位于其前和其后的元素,形成一个双向链表,这使得插入和删除操作十分快捷;CMap为其存储的每个数据都附带一个关键字,并以关键字所组成的一个hash表作为索引,从而使得元素搜索、增加和删除操作都具有很高的效率。
2.2RTOS的抽象和封装
CRTObject是一个EFC中最基础的类,它不但是EFC中CRTApp、CDevice等类的基类,而且可以作为所有使用EFC的嵌入式开发人员定义新的类的超类。CRTObject类在EFC中主要承担RTOS抽象和封装任务。它提供了下面一些最基本的功能:
*CRTObject对RTOS的常用对象进行了封装,提供包括Task、Driver、Timer、EventGroup、Semaphore、Queue、Pipe、Mailbox等的创建、删除、查找等功能的成员函数。这些函数提供了一个简单有效的方法来使用RTOS的对象。使用这些函数能够保证对象创建与销毁的安全性,而不会造成内存泄漏。
*CRTObject提供了对RTTI(Run-TimeTypeInformation,运行时类型信息)的支持,在新的C++标准中,RTTI已经是C++的一个功能,但并不是所有的编译器都提供支持这些新特性,ADS1.2就不支持。所以在这里参考MFC,通过宏的方式为每个类定义一个CRuntimeClass类型的静态常量和相关的成员函数。CRuntimeClass结构保证了类型的静态常量和相关的成员函数。CRuntimeClass结构保存了类的名称、大小等信息,这样我们就能在程序运行时确定对象的具体类型。
*CRTObject还提供了把类的成员函数作为任务及定时器的回调函数的功能。在Nucleus中,任务和定时器的回调函数只能是全局函数或者类的静态成员函数,这在面向对象的开发中很不方便。这里通过把成员函数指针和对象的this指针作为参数传递给RTOS,在RTOS调用公共回调函数时再取出来。通过函数指针的方式去调用类的成员函数,这样把有派生于CRTObject的类就可方便地使用成员函数作为任务、定时器等对象的回调函数。
2.3应用程序类CRTApp
CRTApp类用来定义整个应用程序对象,提供系统初始化、管理其它对象以及运行应用程序的功能。任何使用EFC框架的应用程序有且只能有一个派生于此类的对象。CRTApp对象中包含了动态创建的CMessage、CEventLog、CDevice及Cuser对象。
通过在Nucleus的入口函数Application_Initialize中创建系统初始化任务(回调函数为CRTApp类的成员函数InitTask),来把系统控制权交给CRTApp对象,在其中完成其它对象的创建、系统的配置以及初始化任务。
2.4文件系统
在嵌入式设备中通常使用Fl 《使用C++构建嵌入式开发框架(第2页)》