STM32 C++ 底层封装的尝试[1]

现在在伊顿公司实习，用的是freescale的mpc563处理器。开发流程大致是：应用层在Matlab建模，然后通过matlab的code generation自动生成代码，得到应用层的*.cpp和*.h文件。然后手打底层代码，同样是*.h和*.cpp文件。然后写Makefile，matlab掉脚本，gmake下调wind river的diab编译器，编译出*.32b文件。就相当于单片机的*.hex文件。然后download到控制器里去。

然后学长创业的公司，用的dsp28335，也是全部用c++。

因此意识到c++在底层也是有一定的应用前景的。

因而就有了封装stm32底层驱动类的想法。

大致的构思是：

保留stm32原有的官方C语言库。在C语言库基础上，将一些1初始化工作 2一些不常修改的配置 3一些需要查手册的配置都封装到库里。下面细讲。

1、初始化工作。STM32的外设的初始化非常类似。大部分都是：使能时钟，配置IO口，配置外设对应的功能。选择是否开中断和DMA。

2、不常修改的配置。比如串口通信，数据长度基本都是8,停止位1，无校验位。大部分时候波特率都在115200。因此把这些都设置为默认参数。在初始化时将省去大量工作

3、需要查手册的配置。还是串口通信，比如TX1 RX1 基本都用PA9 PA10， 定时器选定了通道就选定了IO口，每次查手册效率低。直接封装到类里边，虽然耗flash，初始化时多占点时间，但是开发效率高。

其实优劣无所谓，主要还是想练练手，也能尽快读懂公司的底层的代码的实现。

现在实现的架构如下：

1、对于除中断和DMA的外设，都由基类CPeriph派生来。CPeriph包含了构造函数，外设的初始化函数，DMA 和中断的指针。

2、对于所有中断，即INTE，都由CInte_Base派生来。CInte_Base的本质是NVIC_IRQChannel_。即这个中断类是针对哪条中断线的。其次还包含了一个NvicConfig()函数。对于所有的外设的cpp文件，还应派生出一个对应的针对该类的CInte_Periph。里面包含该外设自己特有的中断配置函数。

3、对于所有DMA，都由CDma_Base派生来。CDma_Base的本质是DMAy_Channelx_，即DMA通道。与INTE不同的地方在于：对于一个外设，比如串口，USART1，它只可能有一条中断线，但有可能有多个DMA通道，比如Txd通道和Rxd通道。因此我们需要可变数量的DMA对象（可变长度：链表），并且可以根据需要操作改对象（类似map的key和item）。
因此，在CPeriph.cpp文件，还封装了一个类，叫做CDmaKit。 Kit类的命名来自伊顿HCM底层数据结构的命名，原理上和map类似，即输入一个枚举变量key（DMA通道），返回一个对象的引用item（DMA类）。而Kit是基于双向链表的，加入一个节点时，即add(key, item)。按照C++ stl 的做法，理论上map的搜索是通过红黑二叉树实现的，在stm32里重写一个对我来说太难了。按照伊顿HCM的做法，Kit寻找一个item是通过遍历链表，匹配Key来实现的。重写一个难度不大。因此参照伊顿的代码写了一个CDmaKit。大致的操作就是DMA.add(key,
item)添加一个DMA通道。 然后DMA.handle(key)， 返回Key所对应的DMA通道的对象，可以进行该DMA通道重启等操作。而Key为外设的DMA通道枚举值，比如对USART，分别为TXD和RXD，这两个枚举量在CUsart中定义。那么此时可以看到CDmaKit是模板类Kit<T>继承而来的。这个T表示Kit中的item的数据类型。那么如果对于串口，即应该是CDma_Usart，若是定时器，则是CDma_Timer。因此在每个外设的cpp文件下，还需要有一个继承自CDma_Base的CDma_Periph类。

这里插入解释一下，为什么外设的构造函数的初始化函数要分开：

由于外设的类实例化之后，通常要作为全局变量。比如：串口COM1，我在main函数中要用COM1.printf()，在中断函数中也要COM1.printf()。因此COM1必然是要作为全局变量的。那么全局变量的声明就必须在Main函数之外了。要知道在main函数之外的全局变量，如果在不同的cpp文件，其构造函数的执行顺序是不可控的。如果我们在构造函数里进行了很多重要的比如指针的操作，需要限定某几个类的顺序，那这样将是无法实现的（因为顺序不可控，可能出现指针指飞）。因此，这里的实现是在构造函数里做一些简单的变量的初始化。主要的外设的初始化工作放在init()函数里进行操作。而init()函数统一在main函数一开始执行。

此外，DMA和中断为什么使用指针：

由于并不是每个外设都要开启中断或者DMA，但是作为一个类，一既然要包含这个成员，那么所有实例化对象都会有这个成员。为了突出DMA和INTE这两个功能的选择行，我选择以指针的形式来实现。即如果需要开启INTE，则在栈上new一个INTE出来使用。