嵌入式系统中的C语言设计模式主要包括以下几种:
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状态机模式:状态机模式是一种常用的嵌入式系统设计模式,可以用于处理多状态的控制逻辑。状态机模式将系统的状态和状态转换定义为一组状态和转换规则,通过状态转换来实现控制逻辑。
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观察者模式:观察者模式是一种常用的事件处理模式,可以用于处理系统中的事件通知。观察者模式将事件处理和事件通知分离开来,通过注册和通知机制来实现事件处理。
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适配器模式:适配器模式是一种常用的接口转换模式,可以用于处理系统中的接口兼容问题。适配器模式将不兼容的接口转换为兼容的接口,从而实现系统的兼容性。
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单例模式:单例模式是一种常用的对象创建模式,可以用于控制系统中的对象数量。单例模式通过限制对象创建数量来实现系统的控制和优化。
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工厂模式:工厂模式是一种常用的对象创建模式,可以用于处理系统中的对象创建和管理。工厂模式将对象的创建和管理分离开来,通过工厂来实现对象的创建和管理。
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策略模式:策略模式是一种常用的算法处理模式,可以用于处理系统中的算法选择和执行。策略模式将不同的算法实现定义为一组策略,通过策略选择来实现算法的处理。
以上是常用的嵌入式系统中的C语言设计模式,不同的设计模式适用于不同的应用场景,需要根据具体的需求进行选择和应用。
采用嵌入式 C 语言设计模式,写STC89C52,P2口8个按键的C51应用实例
状态机模式
好的,以下是一个简单的状态机模式的例子,用于控制STC89C52芯片的P2口8个按键。请注意,这只是一个基本的示例,实际上,您可能需要根据您的具体需求进行修改和优化。
#include <reg52.h>
#define KEY_PORT P2 // 按键端口
sbit LED = P1^0; // LED端口
typedef enum{
IDLE_STATE = 0,
KEY1_PRESSED,
KEY2_PRESSED,
KEY3_PRESSED,
KEY4_PRESSED,
KEY5_PRESSED,
KEY6_PRESSED,
KEY7_PRESSED,
KEY8_PRESSED
} KeyState;
void key_scan(void)
{
static KeyState state = IDLE_STATE;
switch(state){
case IDLE_STATE:
if(KEY_PORT != 0xFF){
// 检测到按键按下
switch(KEY_PORT){
case 0xFE:
state = KEY1_PRESSED;
break;
case 0xFD:
state = KEY2_PRESSED;
break;
case 0xFB:
state = KEY3_PRESSED;
break;
case 0xF7:
state = KEY4_PRESSED;
break;
case 0xEF:
state = KEY5_PRESSED;
break;
case 0xDF:
state = KEY6_PRESSED;
break;
case 0xBF:
state = KEY7_PRESSED;
break;
case 0x7F:
state = KEY8_PRESSED;
break;
default:
break;
}
}
break;
case KEY1_PRESSED:
LED = ~LED; // LED取反
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY2_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY3_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY4_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY5_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY6_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY7_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
case KEY8_PRESSED:
// do something
state = IDLE_STATE;
break;
default:
state = IDLE_STATE;
break;
}
}
void main()
{
while(1)
{
key_scan(); // 扫描按键
}
}
在上面的代码中,我们使用了一个枚举类型(KeyState)来表示状态机的状态。在 key_scan()
函数中,我们使用一个静态变量 state
来表示当前状态,并根据按键的状态来切换状态。当检测到按键按下时,我们根据按键的值来切换到不同的状态,然后执行相应的操作。当状态执行完毕后,我们将状态切换回 IDLE_STATE
,等待下一次按键事件的发生。
请注意,上面的代码只是一个简单的示例,您需要根据您的具体需求进行修改和优化。同时,如果您使用的是不同的开发板,您需要根据您的开发板来修改代码中的引脚定义和端口号。
观察者模式
好的,下面是基于观察者模式的STC89C52 P2口8个按键的C51代码:
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
// 定义观察者模式的接口
typedef struct {
void (*press)(uchar key); // 按键按下事件
void (*release)(uchar key); // 按键释放事件
} KeyObserver;
// 定义按键
typedef struct {
uchar state; // 按键状态,0表示未按下,1表示按下
uchar code; // 按键编码,从0开始
KeyObserver* observer; // 观察者,可以为空
} Key;
// 定义按键数组
Key keys[8];
// 定义状态机
typedef enum {
IDLE, PRESSED, RELEASED
} KeyState;
// 定义状态机转移表
KeyState stateTable[3][2] = {
{
PRESSED, IDLE}, // IDLE状态下按下按键,转移到PRESSED状态
{
PRESSED, RELEASED}, // PRESSED状态下释放按键,转移到RELEASED状态
{
IDLE, IDLE} // RELEASED状态下不做任何事情,转移到IDLE状态
};
// 定义按键扫描函数
void scanKeys() {
uchar i;
for (i = 0; i < 8; i++) {
// 设置P2口为输入
P2 = P2 & ~(1 << i);
_nop_();
_nop_();
_nop_();
keys[i].state = (P2 >> i) & 1; // 读取P2口状态
// 设置P2口为输出
P2 = P2 | (1 << i);
}
}
// 定义按键状态机处理函数
void handleKeys() {
uchar i;
for (i = 0; i < 8; i++) {
Key* key = &keys[i];
KeyState prevState = key->state;
KeyState nextState = stateTable[prevState][key->state];
key->state = nextState;
if (prevState == IDLE && nextState == PRESSED) {
// 触发按键按下事件
if (key->observer != NULL && key->observer->press != NULL) {
key->observer->press(key->code);
}
} else if (prevState == PRESSED && nextState == RELEASED) {
// 触发按键释放事件
if (key->observer != NULL && key->observer->release != NULL) {
key->observer->release(key->code);
}
}
}
}
// 定义状态机模式的例子,用于控制P2口8个按键
void main() {
uchar i;
// 初始化按键数组
for (i = 0; i < 8; i++) {
keys[i].state = 0;
keys[i].code = i;
keys[i].observer = NULL;
}
// 设置P2口为输出
P2 = 0xff;
// 循环扫描按键并处理状态机
while (1) {
scanKeys();
handleKeys();
}
}
在这个例子中,我们定义了一个观察者模式的接口KeyObserver
,用于定义按键按下和释放事件的回调函数。然后定义了一个按键结构体Key
,包含了按键的状态、编码和观察者。接着定义了一个按键数组keys
,用于存储8个按键的状态。然后定义了一个状态机KeyState
,包含了三个状态:IDLE、PRESSED和RELEASED。接着定义了一个状态机转移表stateTable
,用于根据当前状态和输入状态计算下一个状态。然后定义了按键扫描函数scanKeys()
,用于读取P2口的状态并更新按键的状态。接着定义了按键状态机处理函数handleKeys()
,用于根据当前状态和下一个状态触发按键事件。最后在main()
函数中初始化按键数组,并循环调用scanKeys()
和handleKeys()
函数来处理按键事件。
请注意,这只是一个简单的例子,仅用于演示如何使用观察者模式设计嵌入式系统中的按键处理程序。实际应用中,可能需要根据具体情况进行修改和优化。
适配器模式
好的,以下是一个使用嵌入式C语言设计模式中的适配器模式来设计STC89C52芯片P2口8个按键的C51完整代码:
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit K1 = P2^0;
sbit K2 = P2^1;
sbit K3 = P2^2;
sbit K4 = P2^3;
sbit K5 = P2^4;
sbit K6 = P2^5;
sbit K7 = P2^6;
sbit K8 = P2^7;
/* 适配器模式 */
typedef struct {
void (*init)(void);
uint (*read)(void);
} KeyAdapter;
/* 适配器实现 */
void P2AdapterInit(void) {
P2 = 0xff;
}
uint P2AdapterRead(void) {
return P2;
}
/* 状态机模式 */
typedef enum {
IDLE = 0,
PRESS,
RELEASE
} KeyState;
/* 状态机结构体 */
typedef struct {
KeyState state;
uint cnt;
} KeyFSM;
/* 状态机初始化 */
void KeyFSMInit(KeyFSM* fsm) {
fsm->state = IDLE;
fsm->cnt = 0;
}
/* 状态机更新 */
void KeyFSMUpdate(KeyFSM* fsm, uint input) {
switch(fsm->state) {
case IDLE:
if(input != 0xff) {
fsm->state = PRESS;
fsm->cnt = 0;
}
break;
case PRESS:
if(input == 0xff) {
fsm->state = RELEASE;
fsm->cnt = 0;
}
else {
fsm->cnt++;
if(fsm->cnt == 100) {
fsm->cnt = 0;
/* 按键按下 */
if(input & 0x01) {
/* K1被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x02) {
/* K2被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x04) {
/* K3被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x08) {
/* K4被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x10) {
/* K5被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x20) {
/* K6被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x40) {
/* K7被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
else if(input & 0x80) {
/* K8被按下 */
// TODO: 在这里添加相应的处理代码
}
}
}
break;
case RELEASE:
if(input != 0xff) {
fsm->state = PRESS;
fsm->cnt = 0;
}
break;
default:
break;
}
}
/* 主函数 */
void main() {
KeyAdapter adapter = {
.init = P2AdapterInit,
.read = P2AdapterRead
};
KeyFSM fsm;
KeyFSMInit(&fsm);
adapter.init();
while(1) {
uint input = adapter.read();
KeyFSMUpdate(&fsm, input);
}
}
在这段代码中,我们使用了适配器模式来适配STC89C52芯片的P2口输入,使得我们可以将其当做一个普通的按键输入来处理。然后,我们使用状态机模式来处理按键的按下和弹起事件,并在按键按下时调用相应的处理代码。在这里,我们只是留下了一些TODO标记,你需要根据具体的需求来编写相应的处理代码。
单例模式
好的,以下是一个基于状态机模式的单例模式设计的STC89C52芯片P2口8个按键的C51完整代码,供您参考:
#include <reg52.h>
// 定义按键的状态
#define KEY_UP 0
#define KEY_DOWN 1
// 定义状态机的状态
typedef enum {
STATE_IDLE,
STATE_PRESS,
STATE_RELEASE
} State;
// 定义单例模式实例
static State state = STATE_IDLE;
// 定义按键的状态数组
static unsigned char key_states[8] = {
0};
// 定义按键的状态更新函数
void update_key_states() {
// 读取P2口的值
unsigned char p2_value = P2;
// 遍历8个按键
for (int i = 0; i < 8; i++) {
// 判断按键状态是否改变
if ((p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_UP) {
key_states[i] = KEY_DOWN;
} else if (!(p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_DOWN) {
key_states[i] = KEY_UP;
}
}
}
// 定义状态机的状态转换函数
void transition_state() {
switch (state) {
case STATE_IDLE:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
state = STATE_PRESS;
break;
}
}
break;
case STATE_PRESS:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_UP) {
state = STATE_RELEASE;
break;
}
}
break;
case STATE_RELEASE:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
state = STATE_PRESS;
break;
}
}
if (state == STATE_RELEASE) {
state = STATE_IDLE;
}
break;
}
}
// 定义主函数
void main() {
while (1) {
update_key_states();
transition_state();
// 按键按下时的处理
if (state == STATE_PRESS) {
// TODO: 在此处编写按键按下时的处理代码
}
// 按键释放时的处理
if (state == STATE_RELEASE) {
// TODO: 在此处编写按键释放时的处理代码
}
}
}
需要注意的是,以上代码只是一个示例,您需要根据具体需求进行修改和完善。另外,您还需要根据硬件连接情况修改按键状态更新函数中的P2口读取代码。
工厂模式
好的,以下是一个基于工厂模式的STC89C52芯片P2口8个按键的C51完整代码,供您参考:
#include <reg52.h>
// 定义按键的状态
#define KEY_UP 0
#define KEY_DOWN 1
// 定义状态机的状态
typedef enum {
STATE_IDLE,
STATE_PRESS,
STATE_RELEASE
} State;
// 定义按键的状态数组
static unsigned char key_states[8] = {
0};
// 定义按键处理器接口
typedef void (*KeyHandler)(void);
// 定义按键处理器工厂
typedef struct {
KeyHandler press_handler;
KeyHandler release_handler;
} KeyHandlerFactory;
// 定义按键处理器
static void handle_key_1_press(void) {
// TODO: 在此处编写按键1按下时的处理代码
}
static void handle_key_1_release(void) {
// TODO: 在此处编写按键1释放时的处理代码
}
static void handle_key_2_press(void) {
// TODO: 在此处编写按键2按下时的处理代码
}
static void handle_key_2_release(void) {
// TODO: 在此处编写按键2释放时的处理代码
}
// 定义按键处理器工厂实例
static KeyHandlerFactory key_handler_factory[8] = {
{
handle_key_1_press, handle_key_1_release },
{
handle_key_2_press, handle_key_2_release },
// TODO: 在此处添加剩余按键的处理器
};
// 定义按键的状态更新函数
void update_key_states() {
// 读取P2口的值
unsigned char p2_value = P2;
// 遍历8个按键
for (int i = 0; i < 8; i++) {
// 判断按键状态是否改变
if ((p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_UP) {
key_states[i] = KEY_DOWN;
} else if (!(p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_DOWN) {
key_states[i] = KEY_UP;
}
}
}
// 定义状态机的状态转换函数
void transition_state() {
static State state = STATE_IDLE;
switch (state) {
case STATE_IDLE:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
state = STATE_PRESS;
break;
}
}
break;
case STATE_PRESS:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_UP) {
state = STATE_RELEASE;
break;
}
}
break;
case STATE_RELEASE:
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
state = STATE_PRESS;
break;
}
}
if (state == STATE_RELEASE) {
state = STATE_IDLE;
}
break;
}
// 调用对应的按键处理器
if (state == STATE_PRESS) {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
key_handler_factory[i].press_handler();
}
}
} else if (state == STATE_RELEASE) {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (key_states[i] == KEY_UP) {
key_handler_factory[i].release_handler();
}
}
}
}
// 定义主函数
void main() {
while (1) {
update_key_states();
transition_state();
}
}
需要注意的是,以上代码只是一个示例,您需要根据具体需求进行修改和完善。另外,您还需要根据硬件连接情况修改按键状态更新函数中的P2口读取代码,并根据实际需求添加按键处理器工厂中的处理器函数。
策略模式
好的,以下是一个基于策略模式的STC89C52芯片P2口8个按键的C51完整代码,供您参考:
#include <reg52.h>
// 定义按键的状态
#define KEY_UP 0
#define KEY_DOWN 1
// 定义按键处理器接口
typedef void (*KeyHandler)(void);
// 定义按键处理器策略
typedef struct {
KeyHandler press_handler;
KeyHandler release_handler;
} KeyHandlerStrategy;
// 定义按键处理器
static void handle_key_1_press(void) {
// TODO: 在此处编写按键1按下时的处理代码
}
static void handle_key_1_release(void) {
// TODO: 在此处编写按键1释放时的处理代码
}
static void handle_key_2_press(void) {
// TODO: 在此处编写按键2按下时的处理代码
}
static void handle_key_2_release(void) {
// TODO: 在此处编写按键2释放时的处理代码
}
// 定义按键处理器策略数组
static KeyHandlerStrategy key_handler_strategies[8] = {
{
handle_key_1_press, handle_key_1_release },
{
handle_key_2_press, handle_key_2_release },
// TODO: 在此处添加剩余按键的处理器策略
};
// 定义按键状态数组
static unsigned char key_states[8] = {
0};
// 定义按键状态更新函数
void update_key_states() {
// 读取P2口的值
unsigned char p2_value = P2;
// 遍历8个按键
for (int i = 0; i < 8; i++) {
// 判断按键状态是否改变
if ((p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_UP) {
key_states[i] = KEY_DOWN;
} else if (!(p2_value & (1 << i)) && key_states[i] == KEY_DOWN) {
key_states[i] = KEY_UP;
}
}
}
// 定义按键状态处理函数
void handle_key_states() {
// 遍历8个按键
for (int i = 0; i < 8; i++) {
// 判断按键状态
if (key_states[i] == KEY_DOWN) {
// 调用按键按下处理器
key_handler_strategies[i].press_handler();
} else if (key_states[i] == KEY_UP) {
// 调用按键释放处理器
key_handler_strategies[i].release_handler();
}
}
}
// 定义主函数
void main() {
while (1) {
update_key_states();
handle_key_states();
}
}
需要注意的是,以上代码只是一个示例,您需要根据具体需求进行修改和完善。另外,您还需要根据硬件连接情况修改按键状态更新函数中的P2口读取代码,并根据实际需求添加按键处理器策略。