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通过数组和枚举简化GPIO操作编码

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

         在工作中,经常遇到大量使用GPIO作为数字量输入输出来控制设备或采集状态,每次定义操作不同的GPIO针脚既麻烦又容易出错,于是就想要简化操作过程。对于数字量输入来说就是采集对应针脚的状态;而输出则是根据逻辑关系置位或复位对应得针脚。


为了使用方便,我们按可复用和经常变化的部分叫软件的实现划分为2个部分。相对固定的部分我们封装成操作函数供调用,对于经常变化的部分(如硬件配置等)我们另外实现,并调用前面封装的函数实现功能。


现在我们只要实现了通用性较好的函数封装,剩下就是调用来实现具体控制的问题。那么怎么封装这些函数呢?


我们首先定义两个枚举类型分别定义如下:


//定义数字量输出通道枚举类型,规定通道的范围


typedef enum {


DOChannel1,


DOChannel2,


DOChannel3,


DOChannel4,


DOChannel5,


DOChannelNum


} DigitalOutput;



//定义数字量输入通道枚举类型,规定通道的范围


typedef enum {


DIChannel1,


DIChannel2,


DIChannel3,


DIChannel4,


DIChannel5,


DIChannelNum


} DigitalInput;



数字量输入输出的枚举主要是为了方便操作和识别,通道数量出现变化时只需要增加枚举两种的通道定义即可。此处数字量输入输出均定义了5个通道。枚举量的最后一个成员代表了通道的数量,在枚举全部通道时能够很好的避免超出范围的错误。


同时还要定义如下的结构体,用于定义需要操作GPIO目标。


//定义用于针脚操作的目标针脚类型


typedef struct{


GPIO_TypeDef* GPIOx;


  uint16_tGPIO_Pin;


}TargetPin;



有了上述的定义则可以实现前面设想的操作了,接下来我们还需要定义两个数字量输入输出通道的TargetPin类型的数组,用于存放想要操作的目标通道,和前面枚举两种定义的通道一致,此处也是5个通道。


//定义DI通道的全部目标针脚数组


TargetPindiPin[]={{GPIOE,GPIO_Pin_2},{GPIOE,GPIO_Pin_3},{GPIOE,GPIO_Pin_4}


                 ,{GPIOE,GPIO_Pin_5},{GPIOE,GPIO_Pin_6}};



//定义DO通道的全部目标针脚数组


TargetPindoPin[]={{GPIOD,GPIO_Pin_3},{GPIOD,GPIO_Pin_4},{GPIOD,GPIO_Pin_5}


                 ,{GPIOD,GPIO_Pin_6},{GPIOD,GPIO_Pin_7}};


有了以上2个数组就可以在避免在操作过程中大量使用条件分支语句(Switch或if语句),简化编码和避免在增加通道时号要修改函数的情况。现在如果通道数量出现变化则只需要修改枚举量和数组的值就可。或者操作的管脚出现变化则只需要修改数组的值就可以了。而不需要去修改函数体,而且函数体的编码也非常简单。


对数字量输出的操作如下,在操作全部通道时,以枚举变量作为循环变量,以枚举的最后定义的数量来控制,并以枚举量的取值作为数组下标,有效避免出现超出范围的错误,同时在通道数量和通道对应的具体针脚发生变化时,无需修改函数。


//操作全部继电器DO通道


//输入参数TargetPin *doPin为要操作的DO通道列表


//输入参数BOOL *commands欲写给DO通道的值列表


void OperationAllRelayChannel(TargetPin*doPin,BOOL *commands)


{


DigitalOutput DOChannel;


for(DOChannel=DOChannel1;DOChannel<DOChannelNum;DOChannel++)


  {


   OperationSingleRelayChannel(doPin[DOChannel],commands[DOChannel]);


  }


}



//操作单个继电器DO通道


//输入参数TargetPin doPin为要操作的DO通道


//输入参数BOOL command欲写给DO通道的值


void OperationSingleRelayChannel(TargetPindoPin,BOOL command)


{


if(command==True)


  {


   GPIO_SetBits(doPin.GPIOx,doPin.GPIO_Pin);


  }


  else


  {


   GPIO_ResetBits(doPin.GPIOx,doPin.GPIO_Pin);


  }


}


对数字量输入的操作函数的编写采用与数字量输出相同的思路。对于枚举之所以可以用作数组下标,是因为枚举没被指定值时,总是从0开始向上累加,正好与数组下标是一致的。这要做还有一个好处是,通道与具体的GPIO引脚是由TargetPin数组的赋值顺序决定的,修改非常方便。


//获取全部DI量状态输入值


//输入参数TargetPin *diPin为需要读取的DI通道列表


//输入参数BOOL *result为读取的通道值返回列表


void GetAllDIStatusInput(TargetPin *diPin,BOOL*result)


{


DigitalInput DIChannel;


for(DIChannel=DIChannel1;DIChannel<DIChannelNum;DIChannel++)


  {


   result[DIChannel]=GetSingleDIStatusInput(diPin[DIChannel]);


  }


}



//获取单个DI量状态输入值


//输入参数TargetPin diPin是需要读取的DI通道


//返回值为读取的通道值


BOOL GetSingleDIStatusInput(TargetPin diPin)


{


  uint8_treadValue;


  readValue= GPIO_ReadInputDataBit(diPin.GPIOx,diPin.GPIO_Pin);


  return(readValue>0)?True:False;


}



通过以上的编码操作DI、DO已经很方便了,但在操作单个DO通道的函数中还有一个if…else语句给人的感觉比较不太好。因为操作简单就是置位和复位,所以我们定义一个指向函数的指针数组,如下:


/*定义操作GPIO管脚的函数指针*/


void (*OperationGPIOBits[])(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)={GPIO_ResetBits,GPIO_SetBits};


有了这个指向函数的指针数组我们可以将上面的操作单个DO通道的函数简化为如下:


//操作单个继电器DO通道


//输入参数TargetPin doPin为要操作的DO通道


//输入参数BOOL command欲写给DO通道的值


void OperationSingleRelayChannel(TargetPindoPin,BOOL command)


{


OperationGPIOBits[command](doPin.GPIOx,doPin.GPIO_Pin);


}


其中command是一个布尔变量取值为0和1,正好与指向函数的指针数组对应,实现在command取不同值时,调用复位或置位函数。


以上代码在IAR EWARM和STM32F103VET平台测试正确。


库函数就是如此

看了两遍,似乎有点动,还是看实际应用

其实就是使用了函数指针数组来操作。

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