I / O 핀 추상화를위한 C ++ 클래스

하드웨어 I / O 포인트 또는 핀에 대한 C ++ 추상화를 찾고 있습니다. in_pin, out_pin, inout_pin, 아마도 open_collector_pin 등과 같은 것들

나는 분명히 그런 추상화 세트를 스스로 만들 수 있으므로 '이봐, 너는 이런 식으로 할 수있다'유형의 답변을 찾고 있지 않고 오히려 이것과 이것에 사용 된이 라이브러리를보고 이 프로젝트 '.

다른 사람들이 이것을 어떻게 부를지 모르겠 기 때문에 Google은 아무것도하지 않았습니다.

저의 목표는 이러한 점을 기반으로하지만 그러한 점을 제공하는 I / O 라이브러리를 구축하는 것입니다. 예를 들어 HD44780 LCd를 칩의 IO 핀 또는 I2C (또는 SPI)에 쉽게 연결할 수 있습니다. I / O 익스텐더 또는 LCD 클래스를 변경하지 않고 어떻게 든 제어 할 수있는 다른 지점.

나는 이것이 전자 / 소프트웨어 가장자리에 있다는 것을 알고 있습니다. 여기에 속하지 않으면 죄송합니다.

@leon : 배선 소프트웨어의 큰 가방입니다. 자세히 살펴 봐야합니다. 그러나 그들이 원하는 것처럼 핀 추상화를 사용하지 않는 것 같습니다. 예를 들어 키패드 구현에서

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

이는 I / O 핀에 쓰는 방법을 알고있는 하나의 기능 (digitalWrite)이 있음을 의미합니다. 따라서 digitalWrite 함수를 다시 작성하지 않고 새로운 유형의 I / O 핀 (예 : MCP23017에있는 핀)을 추가 할 수 없습니다.

@Oli : Arduino IO 예제를 봤지만 Wiring 라이브러리와 동일한 접근 방식을 사용하는 것 같습니다.

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

짧은 대답 : 안타깝게도 원하는 것을 할 수있는 라이브러리가 없습니다. 나는 스스로 여러 번 해왔지만 항상 오픈 소스 프로젝트가 아닙니다. github에 무언가를 올려 놓고 고려하고 있지만 언제 할 수 있는지 잘 모르겠습니다.

왜 C ++인가?

1. 컴파일러는 동적 단어 크기 표현 평가를 자유롭게 사용할 수 있습니다. C는 int로 전파됩니다. 바이트 마스크 / 시프트는 더 빠르고 더 작게 수행 할 수 있습니다.
2. 인라인.
3. 템플릿 작업을 통해 유형 안전을 통해 단어 크기 및 기타 속성을 변경할 수 있습니다.

오픈 소스 프로젝트 https://Kvasir.io 를 부끄럽게 꽂을 수 있습니다 . Kvasir :: Io 부분은 핀 조작 기능을 제공합니다. 먼저 Kvasir :: Io :: PinLocation을 사용하여 핀을 정의해야합니다.

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

이것은 constexpr 변수이기 때문에 실제로 RAM을 사용하지 않습니다.

코드 전체에서 이러한 핀 위치를 makeOpenDrain, set, clear, makeOutput 등과 같은 '액션 팩토리'기능에 사용할 수 있습니다. '액션 팩토리'는 실제로 액션을 실행하지 않고 Kvasir :: Register :: apply ()를 사용하여 실행할 수있는 Kvasir :: Register :: Action을 반환합니다. 그 이유는 apply ()가 하나의 동일한 레지스터에서 작동 할 때 전달 된 동작을 병합하여 효율성이 향상되기 때문입니다.

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

액션 생성 및 병합은 컴파일 타임에 수행되므로 일반적인 수작업으로 코딩 된 것과 동일한 어셈블러 코드가 생성됩니다.

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

배선 프로젝트는 다음과 같은 추상화를 사용합니다.

http://wiring.org.co/

컴파일러는 C ++로 작성되었습니다. 소스 코드에서 많은 예제를 찾아야합니다. Arduino 소프트웨어는 배선을 기반으로합니다.

C ++에서는 I / O 포트를 변수처럼 사용할 수 있도록 클래스를 작성할 수 있습니다. 예 :

  PORTB = 0x12; / * 8 비트 포트에 쓰기 * /
  (RB3) LATB4 = 1 인 경우; / * 하나의 I / O 비트를 읽고 다른 하나를 조건부로 쓰기 * /

기본 구현에 관계없이. 예를 들어, 비트 수준 작업을 지원하지 않지만 바이트 수준 레지스터 작업을 지원하는 하드웨어 플랫폼을 사용하는 경우 (일부 매크로를 사용하여) 인라인 읽기 / 쓰기로 정적 클래스 IO_PORTS를 정의 할 수 있습니다 bbRB3 및 bbLATB4라는 속성은 위의 마지막 문장이

  (IO_PORTS.bbRB3) IO_PORTS.bbLATB4 = 1 인 경우;

차례로 다음과 같이 처리됩니다.

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

컴파일러는? : 연산자에서 상수 표현식을 확인하고 "true"부분 만 포함하면됩니다. 매크로를 다음과 같이 확장하여 생성 된 속성 수를 줄일 수 있습니다.

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

또는

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

그러나 컴파일러가 코드를 멋지게 인라인 할 수 있는지 확실하지 않습니다.

나는 I / O 포트를 변수처럼 사용하는 것이 반드시 좋은 아이디어라는 것을 결코 암시하고 싶지는 않지만 C ++을 언급했기 때문에 알아야 할 유용한 트릭입니다. 위에서 언급 한 스타일을 사용하는 코드와의 호환성이 필요하지 않은 경우 C 또는 C ++에서의 선호 사항은 아마도 각 I / O 비트에 대해 일부 유형의 매크로를 정의한 다음 "readBit", "writeBit"에 대한 매크로를 정의하는 것입니다. 매크로에 전달 된 비트 식별 인수는 해당 매크로에 사용하기위한 I / O 포트의 이름이어야한다는 점에서 "setBit"및 "clearBit"입니다. 예를 들어 위의 예는

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

로 번역

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

그것은 C ++ 스타일보다 전 처리기에서 약간 더 많은 작업이지만 컴파일러에서는 덜 작동합니다. 또한 많은 I / O 구현을위한 최적의 코드 생성과 거의 모든 것에 대한 적절한 코드 구현을 허용합니다.

하드웨어를 추상화하기 위해 정말 멋진 것을 찾고 있고 C ++ 기술에 확신이 있다면 다음 패턴을 시도해야합니다.

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

Cortex-M0 칩의 하드웨어를 추상화하기 위해 한 번의 시도로 사용했습니다. 나는 아직이 경험에 대해 아무 것도 쓰지 않았지만 (언젠가 할 것임), 정적 다형성으로 인해 매우 유용하다고 생각합니다.