周立功教授新書(shū)《面向AMetal框架與接口的編程（上）》，對(duì)AMetal框架進(jìn)行了詳細(xì)介紹，通過(guò)閱讀這本書(shū)，你可以學(xué)到高度復(fù)用的軟件設(shè)計(jì)原則和面向接口編程的開(kāi)發(fā)思想，聚焦自己的“核心域”，改變自己的編程思維，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和個(gè)人的共同進(jìn)步。

第八章為深入理解AMetal，本文內(nèi)容為8.1 LED 通用接口。

第八章導(dǎo)讀

面向通用接口的編程使得應(yīng)用程序與具體硬件無(wú)關(guān)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)復(fù)用。但究其本質(zhì)如何，具體是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？

8.1 LED 通用接口

本節(jié)將以LED 通用接口為例，詳細(xì)介紹通用接口的設(shè)計(jì)方法。

>>> 8.1.1 定義接口

合理的接口應(yīng)該是易閱讀的、職責(zé)明確的，下面將從接口的命名、參數(shù)和返回值三個(gè)方面闡述在AMetal 中定義接口的一般方法。

1． 接口命名

在AMetal 中，所有通用接口均以“am_”開(kāi)頭，緊接著是操作對(duì)象的名字，對(duì)于LED控制接口來(lái)說(shuō)，所有接口應(yīng)該以“am_led_”為前綴。

當(dāng)接口的前綴定義好之后，需要考慮定義哪些功能性接口，然后根據(jù)功能完善接口名。對(duì)于LED 來(lái)說(shuō)，核心的操作是控制LED 的狀態(tài)，點(diǎn)亮或熄滅LED，因此需要提供一個(gè)設(shè)置（set）LED 狀態(tài)的函數(shù)，比如：

• am_led_set

顯然，通過(guò)該接口可以設(shè)置LED 的狀態(tài)，為了區(qū)分是點(diǎn)亮還是熄滅LED，需要通過(guò)一個(gè)參數(shù)指定具體的操作。

在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中，可能需要頻繁地開(kāi)燈和關(guān)燈操作，每次開(kāi)關(guān)燈都需要通過(guò)傳遞參數(shù)給am_led_set()接口實(shí)現(xiàn)開(kāi)燈和關(guān)燈，這樣做會(huì)非常繁瑣。因此可以為常用的開(kāi)燈和關(guān)燈操作定義專用的接口，也就不再需要額外參數(shù)區(qū)分具體的操作。比如，使用on 和off 分別表示開(kāi)燈和關(guān)燈，則定義開(kāi)燈和關(guān)燈的接口名為：

• am_led_on

• am_led_off

在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合種，比如，LED 閃爍，其可能并不關(guān)心具體的操作是開(kāi)燈還是關(guān)燈，它僅僅需要LED 的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。此時(shí)，可以定義一個(gè)用于翻轉(zhuǎn)（toggle）LED 狀態(tài)的接口，其接口名為：

• am_led_toggle

2． 接口參數(shù)

在AMetal 中，通用接口的第一個(gè)參數(shù)表示要操作的具體對(duì)象。顯然，一個(gè)系統(tǒng)可能有多個(gè)LED，為了確定操作的LED，最簡(jiǎn)單的方法是為每個(gè)LED 分配一個(gè)唯一編號(hào)，即ID號(hào)，然后通過(guò)ID 號(hào)確定需要操作的LED。ID 號(hào)是一個(gè)從0 開(kāi)始的整數(shù)，其類(lèi)型為int，基于此，所有接口的第一個(gè)參數(shù)定義為int 類(lèi)型的led_id。

對(duì)于am_led_set 接口來(lái)說(shuō)，除使用led_id 確定需要控制的LED 外，還需要使用一個(gè)參數(shù)區(qū)分是點(diǎn)亮LED 還是熄滅LED。由于是二選一的操作，因此該參數(shù)的類(lèi)型使用布爾類(lèi)型：am_bool_t。當(dāng)值為真（AM_TRUE）時(shí)，則點(diǎn)亮LED；當(dāng)值為假（AM_FALSE）時(shí)，則熄滅LED。基于此，包含參數(shù)的am_led_set 接口函數(shù)原型為（還未定義返回值）：

對(duì)于am_led_on、am_led_off 和am_led_toggle 接口來(lái)說(shuō)，它們的職責(zé)單一，僅僅需要指定控制的LED，即可完成點(diǎn)亮、熄滅或翻轉(zhuǎn)操作，無(wú)需額外的其它參數(shù)。因此對(duì)于這類(lèi)接口，參數(shù)僅僅只需要led_id。其函數(shù)原型如下：

實(shí)際上，在AMetal 通用接口的第一個(gè)參數(shù)中，除使用ID 號(hào)表示操作的具體對(duì)象外，還可能直接使用指向具體對(duì)象的指針，或者表示具體對(duì)象的一個(gè)句柄來(lái)表示，它們的作用在本質(zhì)上是完全一樣的。

3． 返回值

對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，調(diào)用通用接口后，應(yīng)該可以獲取本次執(zhí)行的結(jié)果，成功還是失敗，或一些其它的有用信息。比如，當(dāng)調(diào)用接口時(shí)，如果指定的led_id 超過(guò)有效范圍時(shí)，由于沒(méi)有與led_id 對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備，操作必定會(huì)失敗，此時(shí)必須返回錯(cuò)誤，告知用戶操作失敗，且失敗的原因是led_id 不在有效范圍內(nèi)，無(wú)與之對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備。

在AMetal 中，通過(guò)返回值返回接口執(zhí)行的結(jié)果，其類(lèi)型為int，返回值的含義為：若返回值為AM_OK，則表示操作成功；若返回值為負(fù)數(shù)，則表示操作失敗，失敗原因可根據(jù)返回值，查找am_errno.h 文件中定義的宏，根據(jù)宏的含義確定失敗的原因；若返回值為正數(shù)，其含義與具體接口相關(guān)，由具體接口定義，無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，表明不會(huì)返回正數(shù)。

AM_OK 在am_common.h 文件中定義，其定義如下：

錯(cuò)誤號(hào)在am_errno.h 文件中定義，幾個(gè)常見(jiàn)錯(cuò)誤號(hào)的定義詳見(jiàn)表8.1。比如，在調(diào)用LED 通用接口時(shí)，若led_id 不在有效范圍內(nèi)，則該led_id沒(méi)有對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備，此時(shí)接口應(yīng)該返回-AM_ENODEV。注意：M_ENODEV 的前面有一個(gè)負(fù)號(hào)，以返回負(fù)值。

表8.1 常見(jiàn)錯(cuò)誤號(hào)定義（am_errno.h）

基于此，將所有LED 控制接口的返回值定義為int，LED 控制接口的完整定義詳見(jiàn)表8.2，其對(duì)應(yīng)的類(lèi)圖詳見(jiàn)圖8.1。

表8.2 LED 通用接口（am_led.h）

圖8.1 LED 對(duì)應(yīng)的類(lèi)圖

>>> 8.1.2 實(shí)現(xiàn)接口

當(dāng)完成接口定義后，還需要提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)這些接口，才能使用這些接口操作LED。

1． 實(shí)現(xiàn)接口初探

LED 有4 個(gè)通用接口函數(shù)，其中的am_led_on()和am_led_off()接口是基于am_led_set()接口實(shí)現(xiàn)的，詳見(jiàn)程序清單8.1。

程序清單8.1 am_led_on()和am_led_off()接口的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)接口的核心是實(shí)現(xiàn)am_led_set()和am_led_toggle()接口，通用接口在于屏蔽底層的差異性，即無(wú)論底層硬件如何變化，用戶都可以調(diào)用通用接口操作LED。但對(duì)于不同的硬件電路，比如，GPIO 和HC595 控制LED 的硬件電路，設(shè)置LED 狀態(tài)和LED 翻轉(zhuǎn)的具體實(shí)現(xiàn)是不同的。下面以設(shè)置LED 狀態(tài)的具體實(shí)現(xiàn)為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

對(duì)于GPIO 控制LED 的硬件電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用GPIO 控制AM824-Core 的兩個(gè)板載LED時(shí)，LED0 通過(guò)J9 與MCU 的PIO0_20 相連，LED1 通過(guò)J10 與MCU 的PIO0_21 相連。使用短路冒將J9 和J10 短路后即可使用PIO0_20 和PIO0_21 控制LED0 和LED1，當(dāng)引腳輸出低電平時(shí)，則點(diǎn)亮LED；當(dāng)引腳輸出高電平時(shí)，則熄滅LED，直接使用GPIO 通用接口實(shí)現(xiàn)am_led_set()接口詳見(jiàn)程序清單8.2。

程序清單8.2 am_led_set()的實(shí)現(xiàn)（GPIO 控制LED）

對(duì)于HC595 控制LED 的硬件電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)將MiniPort-595 和MiniPort-LED 聯(lián)合使用時(shí)，通過(guò)控制HC595 的輸出，可以達(dá)到控制LED 點(diǎn)亮和熄滅的效果，當(dāng)相應(yīng)引腳輸出低電平時(shí)，則點(diǎn)亮LED；當(dāng)相應(yīng)輸出高電平時(shí)，則熄滅LED，直接使用HC595 通用接口實(shí)現(xiàn)am_led_set()接口詳見(jiàn)程序清單8.3。

程序清單8.3 am_led_set()的實(shí)現(xiàn)（HC595 控制LED）

在實(shí)際的應(yīng)用中，__g_hc595_handle 需要賦值后才能使用。通過(guò)程序清單8.2 和程序清單8.3 比較發(fā)現(xiàn)，它們?cè)O(shè)置LED 狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)是完全不同的。顯然，在同一個(gè)應(yīng)用中，一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)代碼只能有一份，因此程序清單8.2 和程序清單8.3 所示的實(shí)現(xiàn)是不能在一個(gè)應(yīng)用程序中共存的。在這種情況下，要么選擇使用GPIO 控制LED，要么使用HC595 控制LED。

2． 抽象的LED 設(shè)備類(lèi)

在使用不同方式控制LED 時(shí)，雖然它們對(duì)應(yīng)am_led_set()和am_led_toggle()的實(shí)現(xiàn)方法不同，但它們要實(shí)現(xiàn)的功能卻是一樣的，這是它們的共性：均要實(shí)現(xiàn)設(shè)置LED 狀態(tài)和翻轉(zhuǎn)LED 狀態(tài)的功能。由于一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)代碼只能有一份，因此它們的實(shí)現(xiàn)不能直接作為通用接口的實(shí)現(xiàn)代碼。為此，可以對(duì)它們的共性進(jìn)行抽象，即抽象為如下兩個(gè)方法：

相對(duì)通用接口來(lái)說(shuō)，抽象方法多了一個(gè)p_cookie 參數(shù)。在面向?qū)ο蟮木幊讨校瑢?duì)象中的方法都能通過(guò)隱形指針p_this 訪問(wèn)對(duì)象自身，引用自身的一些私有數(shù)據(jù)。而在C 語(yǔ)言中則需要顯式的聲明，這里的p_cookie 就有相同的作用。

為了節(jié)省內(nèi)存空間，將所有抽象方法放在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中，形成一個(gè)虛函數(shù)表，比如：

這里定義了一個(gè)虛函數(shù)表，包含了兩個(gè)方法，分別用于設(shè)置LED 的狀態(tài)和翻轉(zhuǎn)LED。針對(duì)不同的硬件設(shè)備，都可以根據(jù)自身特性實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法。GPIO 控制LED 的偽代碼詳見(jiàn)程序清單8.4，HC595 控制LED 的偽代碼詳見(jiàn)程序清單8.5。

程序清單8.4 抽象方法的實(shí)現(xiàn)（GPIO 控制LED）

程序清單8.5 抽象方法的實(shí)現(xiàn)（HC595 控制LED）

顯然，__g_led_gpio_drv_funcs 和__g_led_hc595_drv_funcs 分別是使用GPIO 和HC595控制LED 的一種具體實(shí)現(xiàn)，它們?cè)谛问缴鲜莾蓚€(gè)不同的結(jié)構(gòu)體常量，在同一系統(tǒng)中是可以共存的。當(dāng)有了針對(duì)不同硬件的驅(qū)動(dòng)后，在am_led_set()接口的實(shí)現(xiàn)中，就需要根據(jù)實(shí)際情況找到對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，然后調(diào)用其中實(shí)現(xiàn)的pfn_led_set 方法。在調(diào)用pfn_led_set()方法時(shí)，由于該方法的第一個(gè)參數(shù)為p_cookie，p_cookie 代表了具體的對(duì)象，實(shí)際上驅(qū)動(dòng)函數(shù)和p_cookie一起唯一地確定了一個(gè)具體的LED 設(shè)備?；诖丝梢詫Ⅱ?qū)動(dòng)函數(shù)和p_cookie 定義在一起，形成一個(gè)新的LED 設(shè)備類(lèi)型。即：

其中，p_funcs 為指向驅(qū)動(dòng)虛函數(shù)表的指針，比如，指向__g_led_gpio_drv_funcs 或__g_led_hc595_drv_funcs，p_cookie 為指向設(shè)備的指針，即傳遞給驅(qū)動(dòng)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)。

此時(shí)，在am_led_set()接口的實(shí)現(xiàn)中，無(wú)需完成真實(shí)的設(shè)置LED 狀態(tài)的操作，僅需調(diào)用設(shè)備中的pfn_led_set 方法即可，其范例程序詳見(jiàn)程序清單8.6。

程序清單8.6 am_led_set()實(shí)現(xiàn)（1）

假定LED 設(shè)備為全局變量__gp_led_dev 指向的設(shè)備，展示了pfn_led_set 方法的調(diào)用形式。而實(shí)際上LED 設(shè)備往往不止一個(gè)，比如，用GPIO 控制LED 的設(shè)備和使用HC595 控制LED 的設(shè)備，就需要在系統(tǒng)中管理多個(gè)LED 設(shè)備。由于它們的具體數(shù)目無(wú)法確定，因此需要使用單向鏈表進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。在am_led_dev_t 中增加一個(gè)p_next 成員，用于指向下一個(gè)設(shè)備。即：

此時(shí)，系統(tǒng)中的多個(gè)LED 設(shè)備使用鏈表的形式管理。那么在通用接口的實(shí)現(xiàn)中，如何確定該使用哪個(gè)LED 設(shè)備呢？在定義通用接口時(shí)，使用了led_id 區(qū)分不同LED，若將一個(gè)LED 設(shè)備和該設(shè)備對(duì)應(yīng)的led_id 綁定在一起，則在通用接口的實(shí)現(xiàn)中，就可以根據(jù)led_id找到對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備，然后使用驅(qū)動(dòng)中提供的相應(yīng)方法完成LED 的操作。

顯然，一個(gè)LED 設(shè)備可能包含多個(gè)LED，在AM824-Core 中，GPIO 控制了2 個(gè)LED，HC595 控制了8 個(gè)LED。如果兩個(gè)設(shè)備同時(shí)使用，則整個(gè)系統(tǒng)中共有10 個(gè)LED，編號(hào)為0~9。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)設(shè)備中的所有LED 編號(hào)是連續(xù)的，比如，兩個(gè)LED 設(shè)備的編號(hào)分別為 0~1，2~9。如需獲得一個(gè)LED 設(shè)備中所有LED 的編號(hào)，僅需知道LED 的起始編號(hào)和結(jié)束編號(hào)即可，為此定義LED 設(shè)備對(duì)應(yīng)的led_id 信息為：

在設(shè)備中新增指向LED 信息的p_info 指針，便于在通用接口實(shí)現(xiàn)中根據(jù)led_id 查找到對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備，即：

基于此，am_led_set()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單8.7。

程序清單8.7 am_led_set()實(shí)現(xiàn)（2）

其中，__led_dev_find_with_id()的作用就是遍歷設(shè)備鏈表，與各個(gè)設(shè)備中的ID 信息一一比對(duì)，以找到led_id 對(duì)應(yīng)的LED 設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單8.8。

程序清單8.8 查找指定led_id 的LED 設(shè)備

其中，__gp_head 是一個(gè)全局變量，初始為NULL，表示初始時(shí)系統(tǒng)中無(wú)任何LED 設(shè)備。同理，可得到am_led_toggle()接口的實(shí)現(xiàn)，詳見(jiàn)程序清單8.9。

程序清單8.9 am_led_toggle()實(shí)現(xiàn)

至此，實(shí)現(xiàn)了所有通用接口。由于當(dāng)前沒(méi)有任何LED 設(shè)備，因此__led_dev_find_with_id()為NULL，通用接口的返回值也始終為-AM_ENODEV。

為了使通用接口能夠操作到具體有效的LED，就必須向系統(tǒng)中添加一個(gè)有效的LED 設(shè)備。根據(jù)LED 設(shè)備類(lèi)型的定義，添加一個(gè)設(shè)備時(shí)，需要完成p_funcs、p_cookie 和p_info 的正確賦值，這些成員的賦值需要具體的LED 設(shè)備對(duì)象來(lái)完成，如GPIO 控制LED 的設(shè)備。為此，可以為驅(qū)動(dòng)提供一個(gè)添加LED 設(shè)備的接口。比如：

其中，為了方便驅(qū)動(dòng)直接添加一個(gè)設(shè)備，避免直接操作LED 設(shè)備的各個(gè)成員，將需要賦值的成員通過(guò)參數(shù)傳遞給接口函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單8.10。

程序清單8.10 向系統(tǒng)中添加LED 設(shè)備

該程序首先通過(guò)判斷新設(shè)備的起始LED 編號(hào)和結(jié)束LED 編號(hào)是否已經(jīng)存在于系統(tǒng)之中來(lái)判斷ID 是否是有效范圍，確保添加的各個(gè)LED 設(shè)備的ID 不沖突，即保證了LED 編號(hào)的唯一性，然后將設(shè)備中的各個(gè)成員賦值，最后通過(guò)程序清單8.10的21~22 行共計(jì)2 行代碼將新設(shè)備添加到鏈表首部。

顯然，接下來(lái)需要在具體的LED 設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)中，使用am_led_dev_add()接口向系統(tǒng)中添加設(shè)備，使得用戶可以使用LED 通用接口操作到具體有效的LED。

在上述分析的過(guò)程中，定義了LED 設(shè)備類(lèi)，在其中完成了LED 通用接口的實(shí)現(xiàn)，可以用類(lèi)圖來(lái)表示這個(gè)關(guān)系，詳見(jiàn)圖8.2。

圖8.2 抽象的LED 設(shè)備類(lèi)

LED 設(shè)備中存在抽象方法pfn_led_set 和pfn_led_toggle，這兩個(gè)抽象方法是以虛函數(shù)表的形式存在LED 設(shè)備類(lèi)中的。由于存在抽象方法，因此LED 設(shè)備類(lèi)是一個(gè)抽象類(lèi)，它本身不能夠直接實(shí)例化，必須由其派生的具體類(lèi)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)抽象方法。為了便于查閱，如程序清單8.11 所示展示了LED 設(shè)備的接口文件am_led_dev.h 的內(nèi)容。

程序清單8.11 am_led_dev.h 文件內(nèi)容

3． 具體的LED 設(shè)備類(lèi)

前面定義的抽象LED 設(shè)備類(lèi)中包含了兩個(gè)抽象方法：pfn_led_set 和pfn_led_toggle。為了使用戶可以通過(guò)LED 通用接口操作LED，就必須根據(jù)實(shí)際硬件連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)抽象方法，然后將具體設(shè)備添加到系統(tǒng)設(shè)備鏈表中。

下面分別以GPIO 控制LED 的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)和HC595 控制LED 的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)為例，闡述LED設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的一般方法，如果后續(xù)有其它類(lèi)型的LED 控制電路，可以按照此方法添加自定義的LED 驅(qū)動(dòng)。

（1） GPIO 控制LED 的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

具體LED 設(shè)備的核心功能是實(shí)現(xiàn)抽象設(shè)備類(lèi)中定義的方法，首先應(yīng)該基于抽象設(shè)備類(lèi)派生一個(gè)具體的設(shè)備類(lèi)，其類(lèi)圖詳見(jiàn)圖8.3。

圖8.3 具體設(shè)備類(lèi)（GPIO）

可直接定義具體的LED 設(shè)備類(lèi)。比如：

am_led_gpio_dev_t 即為具體的LED 設(shè)備類(lèi)。具有該類(lèi)型后，即可使用該類(lèi)型定義一個(gè)具體的LED 設(shè)備實(shí)例：

在使用GPIO 控制LED 時(shí)，需要知道對(duì)應(yīng)的引腳信息和LED 點(diǎn)亮的電平信息，為了便于修改配置，這些信息往往由用戶傳遞給驅(qū)動(dòng)。此外，還需要提供LED 設(shè)備的ID 信息，包含起始ID 和結(jié)束ID，以確定的為設(shè)備中的每個(gè)LED 分配一個(gè)唯一ID?；诖耍梢詫⑿枰捎脩籼峁┑脑O(shè)備相關(guān)信息存放到一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體類(lèi)型中，將其作為需要由用戶提供的設(shè)備信息。即：

對(duì)于AM824_Core 的兩個(gè)板載LED 來(lái)說(shuō)，若編號(hào)為0~1，則可以使用該類(lèi)型定義其對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)例信息如下

為了便于通過(guò)設(shè)備直接找到對(duì)應(yīng)的設(shè)備信息，在設(shè)備類(lèi)中往往直接維持一個(gè)指向設(shè)備信息的指針。即：

顯然，在使用GPIO 控制LED 前，引腳需要初始化為輸出模式，此外，在完成初始化后，還需要將具體的LED 設(shè)備添加到系統(tǒng)中，便于使用通用接口操作LED。這些工作通常在驅(qū)動(dòng)的初始化函數(shù)中完成，初始化函數(shù)的原型為：

其中，p_dev 指向am_led_gpio_dev_t 類(lèi)型的設(shè)備，p_info 為指向am_led_gpio_info_t 類(lèi)型實(shí)例信息的指針，其調(diào)用形式如下：

初始化函數(shù)的的實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單8.12。

程序清單8.12 初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)（GPIO 控制LED）

程序中，首先通過(guò)LED 的起始編號(hào)和結(jié)束編號(hào)，得到了LED 的數(shù)目，由于GPIO 的引腳數(shù)目與LED 數(shù)目相等，因此，也就得到了GPIO 引腳的數(shù)目。然后將所有引腳配置為了輸出模式，并根據(jù)是否為低電平點(diǎn)亮，初始時(shí)使所有LED 處于熄滅狀態(tài)。最后，通過(guò)am_led_dev_add()函數(shù)，將具體的LED 設(shè)備添加到了系統(tǒng)之中。

在添加LED 設(shè)備時(shí)，LED 的 ID 信息直接使用了設(shè)備信息中的ID 信息，抽象方法的實(shí)現(xiàn)使用了__g_led_gpio_drv_funcs 中實(shí)現(xiàn)的方法（其定義詳見(jiàn)程序清單8.4），p_cookie 直接設(shè)置為了指向設(shè)備自身的指針，正因?yàn)槿绱?，在抽象方法的?shí)現(xiàn)中，p_cookie 參數(shù)即為指向設(shè)備自身的指針，可以通過(guò)p_cookie 得到具體設(shè)備相關(guān)的信息，如GPIO 信息等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED 的相關(guān)操作，完善程序清單8.4 中實(shí)現(xiàn)的抽象方法，詳見(jiàn)程序清單8.13。

程序清單8.13 抽象方法的實(shí)現(xiàn)（GPIO 控制LED）

在抽象方法的實(shí)現(xiàn)中，首先通過(guò)類(lèi)型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換將p_cookie 轉(zhuǎn)換為指向具體設(shè)備的指針。然后通過(guò)它找到相應(yīng)的引腳信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED 的相關(guān)操作。在設(shè)置LED 狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)中，巧妙的使用了“異或（^）”預(yù)算。因?yàn)?a target="_blank">active_low 的值與實(shí)際的點(diǎn)亮電平是恰好相反的，即若active_low 為AM_TRUE，表明輸出低電平點(diǎn)亮，反之，輸出高電平點(diǎn)亮。state 及active_low 的值都將影響本次GPIO 的輸出電平，GPIO 的輸出電平與state 和active_low 的真值表詳見(jiàn)表8.3。由此可見(jiàn)，當(dāng)state 與active_low 相同時(shí)，則GPIO 輸出0；當(dāng)state 與active_low 不同時(shí)，則GPIO 輸出1，恰好是異或關(guān)系。

表8.3 GPIO 輸出增值表

為了便于查閱，如程序清單8.14 所示展示了LED 設(shè)備接口文件am_led_gpio.h 的內(nèi)容。

程序清單8.14 am_led_gpio.h 文件內(nèi)容

（2） HC595 控制LED 的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

同樣，首先基于抽象設(shè)備類(lèi)派生一個(gè)具體的設(shè)備類(lèi)，其類(lèi)圖詳見(jiàn)圖8.4，可直接定義具體的LED 設(shè)備類(lèi)：

am_led_hc595_dev_t 為具體的LED 設(shè)備類(lèi)，當(dāng)具有該類(lèi)型后，即可使用該類(lèi)型定義一個(gè)具體的LED 設(shè)備實(shí)例：

圖8.4 具體設(shè)備類(lèi)（HC595）

在使用HC595 控制LED 時(shí)，需要知道LED 和HC595相關(guān)的信息，如LED 點(diǎn)亮的電平信息和HC595 的數(shù)目。雖然MiniPort-595 只有一個(gè)HC595，但作為一個(gè)通用的驅(qū)動(dòng)，應(yīng)考慮到這些基礎(chǔ)的擴(kuò)展，以便驅(qū)動(dòng)可以盡可能的支持更多的硬件電路。

特別地，HC595 的每次輸出都是完整的輸出，如對(duì)于單個(gè)HC595，其每次輸出都只能輸出完整的8 位數(shù)據(jù)，不能單獨(dú)輸出1 位數(shù)據(jù)，而LED 的控制又是對(duì)單個(gè)LED 進(jìn)行的，因此，為了在控制一個(gè)LED 時(shí)，不影響到其它LED，必須使其他位的輸出保持不變，這就需要實(shí)時(shí)保存當(dāng)前的輸出，為了保存當(dāng)前所有HC595 的輸出信息，需要用戶提供一個(gè)緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的大小與HC595 的個(gè)數(shù)相等。

此外，還需要提供包含起始ID 和結(jié)束ID 的ID 信息?；诖耍梢詫⑿枰捎脩籼峁┑脑O(shè)備相關(guān)信息存放到一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體類(lèi)型中，將其作為需要由用戶提供的設(shè)備信息：

對(duì)于使用MiniPort-595 和MiniPort-LED 聯(lián)合使用的情況，共計(jì)8 個(gè)LED，若分配的編號(hào)為2~9，則可以使用該類(lèi)型定義其對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)例信息如下：

同理，在設(shè)備類(lèi)中需要維持一個(gè)指向設(shè)備信息的指針。此外，由于使用HC595 驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，需要使用HC595 的句柄handle 來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此，用戶還需要提供一個(gè)595 的句柄。handle 需要保存到設(shè)備中：

注意，由于句柄往往需要通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)用實(shí)例初始化函數(shù)獲得，比如，HC595 的句柄可通過(guò)如下語(yǔ)句獲得：

而設(shè)備信息往往在系統(tǒng)啟動(dòng)后不會(huì)改變，可以定義為常量，因此，handle 往往由用戶單獨(dú)提供，不存放在設(shè)備信息中。

顯然，在使用GPIO 控制LED 前，需要完成設(shè)備中各成員的賦值，并熄滅所有LED，此外，在初始化完成后，還需要將具體的LED 設(shè)備添加到系統(tǒng)中。這些工作通常在驅(qū)動(dòng)的初始化函數(shù)中完成，初始化函數(shù)的原型為：

其中， p_dev 為指向am_led_hc595_dev_t 類(lèi)型實(shí)例的指針， p_info 為指向am_led_hc595_info_t 類(lèi)型實(shí)例信息的指針，其調(diào)用形式如下：

初始化函數(shù)的的實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單8.15。

程序清單8.15 初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)（HC595 控制LED）

首先將緩存中的值設(shè)置為使所有LED 熄滅的值，然后使用am_hc595_send()將緩存中的值輸出，使所有LED 處于熄滅狀態(tài)。最后，通過(guò)am_led_dev_add()函數(shù)，將具體的LED 設(shè)備添加到了系統(tǒng)之中。

在添加LED 設(shè)備時(shí)，LED 的 ID 信息直接使用了設(shè)備信息中的ID 信息，抽象方法的實(shí)現(xiàn)使用了__g_led_hc595_drv_funcs 中實(shí)現(xiàn)的方法（其定義詳見(jiàn)程序清單8.5），p_cookie 直接設(shè)置為了指向設(shè)備自身的指針，正因?yàn)槿绱?，在抽象方法的?shí)現(xiàn)中，p_cookie 參數(shù)即為指向設(shè)備自身的指針，可以通過(guò)p_cookie 得到具體設(shè)備相關(guān)的信息，如HC595 句柄，HC595 緩存等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED 的相關(guān)操作，完善程序清單8.5 中實(shí)現(xiàn)的抽象方法詳見(jiàn)程序清單8.16。

程序清單8.16 抽象方法的實(shí)現(xiàn)（HC595 控制LED）

在抽象方法的實(shí)現(xiàn)中，首先通過(guò)類(lèi)型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換將p_cookie 轉(zhuǎn)換為指向具體設(shè)備的指針。然后通過(guò)它找到相關(guān)的信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED 的相關(guān)操作。為了便于查閱，如程序清單8.17所示展示了LED 設(shè)備接口文件am_led_hc595.h 的內(nèi)容。

程序清單8.17 am_led_hc595.h 文件內(nèi)容