算法 单片机 嵌入式硬件 mcu 【智能家居】5、主流程设计以及外设框架编写与测试

目录

 一、主流程设计

1、工厂模式结构体定义

 （1）指令工厂 inputCmd.h

（2）外设工厂 controlDevices.h

二、外设框架编写

1、创建外设工厂对象bathroomLight

2、编写相关函数框架

3、将浴室灯相关操作插入外设工厂链表等待被调用

三、外设框架测试

1、配置IO口输出状态

2、将函数加入到controlDevices.h

3、main函数编写

四、编写完成后拷贝到树莓派运行

1、创建一个文件夹用于保存上面所编写的三个代码

2、查看使用的GPIO口位于第几个引脚

3、编译运行

五、四盏灯控制

1、main函数增加读取用户输入并点灯代码

2、四盏灯相关代码

3、测试

 一、主流程设计

#include

int main(){

//指令工厂初始化

//控制外设工厂初始化

//线程池

return 0;

}

1、工厂模式结构体定义

 （1）指令工厂 inputCmd.h

struct InputCmd{

char cmdName[128];//指令名称

char cmd[32];//指令

int (*Init)(char *name,char *ipAdresschar *port);//初始化函数

int (*getCmd)(char *cmd);//获取指令函数

char *log[1024];//日志

struct InputCmd *next;

};

定义一个名为 `InputCmd` 的结构体，包含以下成员：

char cmdName[128]：一个长度为128的字符数组，用于存储指令名称。char cmd[32]：一个长度为32的字符数组，用于存储指令。int (*Init)(char *name, char *ipAdress, char *port)：一个初始化相关指令操作的函数指针，它指向一个返回值为整型，接受三个字符指针类型的参数（名称、IP地址、端口号）的函数。int (*getCmd)(char *cmd)：一个用于获取指令的函数指针，它指向一个返回值为整型，接受一个字符指针类型的参数（指令）的函数。char *log[1024]：一个长度为1024的字符指针数组，用于存储日志信息。struct InputCmd *next：一个指向 `struct InputCmd` 类型的指针，用于链表的连接。

（2）外设工厂 controlDevices.h

struct Devices{

char devicesName[128];//设备名称

int status;//状态：开&关

int pinNum;//引脚号

int (*open)(int pinNum);//打开设备

int (*close)(int pinNum);//关闭设备

int (*devicesInit)(int pinNum);//设备初始化

int (*readStatus)();//读取设备状态

int (*changeStatus)(int status);//改变设备状态

struct Devices *next;

};

定义一个名为 `Devices` 的结构体，包含以下成员：

char devicesName[128]：一个长度为128的字符数组，用于存储设备名称。int status：一个整型变量，用于存储设备的状态（如开/关等）。int pinNum：一个整型变量，用于存储设备的引脚号。int (*open)(int pinNum)：一个用于打开相关设备的函数指针，它指向一个返回值为整型、接受一个整型的参数（引脚号）的函数。int (*close)(int pinNum)：一个用于关闭相关设备的函数指针，它指向一个返回值为整型、接受一个整型的参数（引脚号）的函数。int (*devicesInit)(int pinNum)：一个用于初始化相关设备的函数指针，它指向一个返回值为整型、接受一个整型的参数（引脚号）的函数。int (*readStatus)()：一个用于读取设备当前状态的函数指针，它指向一个返回值为整型、无参数的函数。int (*changeStatus)(int status)：一个用于更改设备状态的函数指针，它指向一个返回值为整型，接受一个字符指针类型的参数（设备状态）的函数。struct Devices *next：一个指向 `struct Devices` 类型的指针，通常链表的连接。

二、外设框架编写

以浴室灯模块为例

bathroomLight.c

1、创建外设工厂对象bathroomLight

struct Devices bathroomLight={

.name="bathroomLight",

.pinNum=你选择的引脚号,

.open=bathroomLight_open,

.close=bathroomLight_close,

.devicesInit=bathroomLight_init,

.changeStatus=bathroomLight_status

};

2、编写相关函数框架

int bathroomLight_open(int pinNum){

}

int bathroomLight_close(int pinNum){

}

int bathroomLight_init(int pinNum){

}

int bathroomLight_status(int status){

}

3、将浴室灯相关操作插入外设工厂链表等待被调用

sturct Devices *addbathroomLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead==NULL){

ruturn &bathroomLight;

}else{

bathroomLight.next=phead;

phead=&bathroomLight;

}

}

三、外设框架测试

1、配置IO口输出状态

pinMode()和digitalWrite()都是WiringPi库的函数，要包含wiringPi.h头文件(我在controlDevices.h里面包含了）

bathroomLight.c

#include "controlDevices.h"

int bathroomLight_open(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,LOW);

}

int bathroomLight_close(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int bathroomLight_init(int pinNum){

pinMode(pinNum,OUTPUT);

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int bathroomLight_status(int status){

}

struct Devices bathroomLight={

.devicesName="bathroomLight",

.pinNum=1,

.open=bathroomLight_open,

.close=bathroomLight_close,

.devicesInit=bathroomLight_init,

.changeStatus=bathroomLight_status

};

struct Devices* addbathroomLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead== NULL){

return &bathroomLight;

}else{

bathroomLight.next=phead;

phead=&bathroomLight;

}

}

2、将函数加入到controlDevices.h

controlDevices.h

#include

#include

struct Devices{

char devicesName[128];

int status;

int pinNum;

int (*open)(int pinNum);

int (*close)(int pinNum);

int (*devicesInit)(int pinNum);

int (*readStatus)();

int (*changeStatus)(int status);

struct Devices *next;

};

struct Devices *addbathroomLightToDevicesLink(struct Devices *phead);

3、main函数编写

（1）判断树莓派接口是否初始化成功

（2）将浴室灯模块加入到工厂模式的链表中等待被调用

 （3）判断+实现

mainPro.c

#include

#include

#include "controlDevices.h"

struct Devices *findDevicesName(char *name,struct Devices *phead){

struct Devices *tmp=phead;

if(phead==NULL){

return NULL;

}else{

while(tmp!=NULL){

if(strcmp(tmp->devicesName,name)==0){

return tmp;

}

tmp=tmp->next;

}

return NULL;

}

}

int main(){

if(wiringPiSetup()==-1){

return -1;

}

struct Devices *pdevicesHead=NULL;

pdevicesHead=addbathroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);

char *name="bathroomLight";

struct Devices *tmp=findDevicesName(name,pdevicesHead);

if(tmp!=NULL){

tmp->devicesInit(tmp->pinNum);

tmp->open(tmp->pinNum);

}

return 0;

}

四、编写完成后拷贝到树莓派运行

1、创建一个文件夹用于保存上面所编写的三个代码

2、查看使用的GPIO口位于第几个引脚

我是用继电器进行测试

3、编译运行

小插曲

 编译

运行后可以听见继电器“哒” 的一声

输入gpio readall后查看发现GPIO1已经变为OUT

五、四盏灯控制

前面编写了bathroomLight的代码，对于upstairLight、reastaurantLight、livingroomLight的实现代码我们复制粘贴修改名字和对应GPIO口即可，主要是在main函数里面增加读取用户输入从而控制指定灯的代码

我使用的是GPIO1~4控制四盏灯:

GPIO1-bathroomLight   GPIO2-upstairLight   GPIO3-livingLight  GPIO4-restaurantLiht

1、main函数增加读取用户输入并点灯代码

将四个模块加入到工厂模式链表中

 获取用户输入并打开对应的灯

 mainPro.c

#include

#include

#include "controlDevices.h"

struct Devices *findDevicesName(char *name,struct Devices *phead){

struct Devices *tmp=phead;

if(phead==NULL){

return NULL;

}else{

while(tmp!=NULL){

if(strcmp(tmp->devicesName,name)==0){

return tmp;

}

tmp=tmp->next;

}

return NULL;

}

}

int main(){

if(wiringPiSetup()==-1){

return -1;

}

struct Devices *pdevicesHead=NULL;

pdevicesHead=addbathroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);

pdevicesHead=addupstairLightToDevicesLink(pdevicesHead);

pdevicesHead=addlivingroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);

pdevicesHead=addrestaurantLightToDevicesLink(pdevicesHead);

char name[128];

struct Devices *tmp=NULL;

while(1){

printf("INPUT:\n");

scanf("%s",name);

tmp=findDevicesName(name,pdevicesHead);

if(tmp!=NULL){

tmp->devicesInit(tmp->pinNum);

tmp->open(tmp->pinNum);

tmp->readStatus();

}

}

return 0;

}

2、四盏灯相关代码

bathroomLight.c

#include "controlDevices.h"

int bathroomLight_open(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,LOW);

}

int bathroomLight_close(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int bathroomLight_init(int pinNum){

pinMode(pinNum,OUTPUT);

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int bathroomLight_status(int status){

printf("bathroomLight-OPEN\n");

}

struct Devices bathroomLight={

.devicesName="bathroomLight",

.pinNum=1,

.open=bathroomLight_open,

.close=bathroomLight_close,

.devicesInit=bathroomLight_init,

.readStatus=bathroomLight_status

};

struct Devices* addbathroomLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead== NULL){

return &bathroomLight;

}else{

bathroomLight.next=phead;

phead=&bathroomLight;

}

}

upstairLight.c

#include "controlDevices.h"

int upstairLight_open(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,LOW);

}

int upstairLight_close(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int upstairLight_init(int pinNum){

pinMode(pinNum,OUTPUT);

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int upstairLight_status(int status){

printf("upstairLight-OPEN\n");

}

struct Devices upstairLight={

.devicesName="upstairLight",

.pinNum=2,

.open=upstairLight_open,

.close=upstairLight_close,

.devicesInit=upstairLight_init,

.readStatus=upstairLight_status

};

struct Devices* addupstairLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead== NULL){

return &upstairLight;

}else{

upstairLight.next=phead;

phead=&upstairLight;

}

}

livingroomLight.c

#include "controlDevices.h"

int livingroomLight_open(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,LOW);

}

int livingroomLight_close(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int livingroomLight_init(int pinNum){

pinMode(pinNum,OUTPUT);

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int livingroomLight_status(int status){

printf("livingroomLight-OPEN\n");

}

struct Devices livingroomLight={

.devicesName="livingroomLight",

.pinNum=3,

.open=livingroomLight_open,

.close=livingroomLight_close,

.devicesInit=livingroomLight_init,

.readStatus=livingroomLight_status

};

struct Devices* addlivingroomLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead== NULL){

return &livingroomLight;

}else{

livingroomLight.next=phead;

phead=&livingroomLight;

}

}

restaurantLight.c

#include "controlDevices.h"

int restaurantLight_open(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,LOW);

}

int restaurantLight_close(int pinNum){

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int restaurantLight_init(int pinNum){

pinMode(pinNum,OUTPUT);

digitalWrite(pinNum,HIGH);

}

int restaurantLight_status(int status){

printf("restaurantLight-OPEN\n");

}

struct Devices restaurantLight={

.devicesName="restaurantLight",

.pinNum=4,

.open=restaurantLight_open,

.close=restaurantLight_close,

.devicesInit=restaurantLight_init,

.readStatus=restaurantLight_status

};

struct Devices* addrestaurantLightToDevicesLink(struct Devices *phead){

if(phead== NULL){

return &restaurantLight;

}else{

restaurantLight.next=phead;

phead=&restaurantLight;

}

}

3、测试

继电器1闭合通电，浴室灯被点亮，可以 听见继电器“哒” 的一声

继电器3闭合通电，房间灯被点亮，可以 听见继电器“哒” 的一声 

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