用于I / O引脚抽象的C ++类

我正在寻找硬件I / O点或引脚的C ++抽象。诸如in_pin，out_pin，inout_pin或open_collector_pin之类的东西。

我当然可以自己提出这样的一组抽象，所以我不是在寻找“嘿，您可能会用这种方式”类型的答案，而是在“看一下在此库中使用的该库”。这个项目'。

Google没做任何事情，也许是因为我不知道其他人怎么称呼它。

我的目标是建立基于这些点的I / O库，但也要提供这些点，因此例如将HD44780 LCd连接到芯片的IO引脚或I2C（或SPI）将很容易I / O扩展器或可以通过其他方式控制的任何其他点，而无需更改LCD类。

我知道这是电子/软件方面的问题，很抱歉，如果它不属于这里。

@leon：接线这是一大包软件，我需要仔细看。但是似乎他们没有像我想要的那样使用pin抽象。例如在键盘实现中，我看到

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

这意味着存在一个知道如何写入I / O引脚的函数（digitalWrite）。这使得在不重写digitalWrite函数的情况下，无法添加新型的I / O引脚（例如，MCP23017上的一个，因此必须通过I2C对其进行写入）。

@Oli：我在Arduino IO示例中进行了搜索，但是似乎使用了与Wiring库相同的方法：

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

简短的回答：遗憾的是，没有图书馆可以做您想要的事情。我自己做过很多次，但总是在非开源项目中做过。我正在考虑在github上放一些东西，但我不确定何时可以。

为什么要使用C ++？

1. 编译器可以自由使用动态字长表达式评估。C传播到int。您的字节掩码/移位可以更快或更小。
2. 内联。
3. 模板化操作使您可以使用类型安全性来更改字长和其他属性。

请允许我无耻地插入我的开源项目https://Kvasir.io。Kvasir :: Io部分提供了引脚操纵功能。您必须首先使用Kvasir :: Io :: PinLocation定义您的密码，如下所示：

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

注意，由于这些是constexpr变量，因此实际上并没有使用RAM。

在整个代码中，您可以在“动作工厂”功能中使用这些引脚位置，例如makeOpenDrain，set，clear，makeOutput等。“动作工厂”实际上并不执行动作，而是返回可以使用Kvasir :: Register :: apply（）执行的Kvasir :: Register :: Action。原因是apply（）合并了传递给它的动作，当它们作用于一个相同的寄存器时，这样可以提高效率。

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

由于动作的创建和合并是在编译时完成的，因此产生的汇编代码应与典型的手工编码等效代码相同：

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

接线项目使用这样的抽象：

http://wiring.org.co/

并且编译器是用C ++编写的。您应该在源代码中找到很多示例。Arduino软件基于Wiring。

在C ++中，可以编写一个类，以便您可以将I / O端口当作变量使用，例如

  PORTB = 0x12; / *写入8位端口* /
  如果（RB3）LATB4 = 1; / *读取一个I / O位，并有条件地写入另一个* /

不考虑基础实施。例如，如果使用的硬件平台不支持位级操作，但支持字节级寄存器操作，则可以（可能借助某些宏）使用内联读写定义静态类IO_PORTS属性bbRB3和bbLATB4，这样上面的最后一条语句将变成

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

依次将其处理为：

  如果（!!（PORTB＆8））（1？（PORTB | = 16）：（PORTB＆=〜16））;

编译器应该能够注意到？：运算符中的常量表达式，并且只需包含“ true”部分即可。通过将宏扩展为以下内容，可以减少创建的属性的数量：

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

要么

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

但是我不确定编译器是否能够很好地内联代码。

我绝不希望暗示将I / O端口当作变量使用是一个好主意，但是既然您提到C ++，这是一个有用的窍门。我自己对C或C ++的偏好是，如果不需要与使用上述样式的代码兼容，则可能是为每个I / O位定义某种类型的宏，然后为“ readBit”，“ writeBit”定义宏， “ setBit”和“ clearBit”附带条件，即传递给这些宏的位识别参数必须是打算用于此类宏的I / O端口的名称。例如，上面的示例将写为

  如果（readBit（RB3））setBit（LATB4）;

并翻译为

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

与C ++样式相比，预处理器的工作量要多一些，但是对于编译器，则要少一些。它还将为许多I / O实现提供最佳代码生成，并为几乎所有实现良好的代码实现。

如果您正在寻找某种非常棒的抽象硬件的方法，并且对C ++技巧有信心，则应该尝试以下模式：

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

我曾经尝试过将它抽象为Cortex-M0芯片的硬件。我还没有写任何有关这种经验的文章（有一天我会做），但是我相信它非常有用，因为它具有静态多态性：对不同芯片使用相同的方法，无需花费任何费用（与动态多态性相比）。