我們學習MCU開發，大部分都是面向過程的開發，但實際項目一般要求我們有面向對象（模塊化）的方式來開發。

剛學習C語言開發的朋友，應該常常聽說面向對象，但實際對于面向對象開發可能還是不太了解。

為了初學者進一步理解，本文結合實際項目（LEDs狀態燈）給大家帶來比較基礎的模塊化設計。

Ⅰ關于C語言的模塊化

對于MCU的開發，大部分人都還是習慣性用的C語言，原因之一在于C語言具有高效的特點。

可以了解一下，許多操作系統的內核使用的編程語言，其實都用到了C語言，這就是C語言的優點，也是C語言這么多年不衰敗的原因。

說回來，對于MCU的開發，除了C語言，當然還可以其它語言，像C++有許多人就用上了。

C++語言本身就是面向對象的開發語言，定義一個類，可以包含許多成員。站在C語言的角度，可以理解成定義一個結構體，里面包含許多數據類型。如下面要說的LEDs數據結構體:

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常滅 常亮 閃爍) uint8_t Status; //當前狀態(滅 亮) uint16_t OffTimes; //滅時間(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮時間 uint16_t Counter; //計數(計時) void (*OffFun)(void); //滅函數接口 void (*OnFun)(void); //亮函數接口 }LED_TypeDef;

可以看到，結構體里面包含整型變量，函數指針。

補充，指針函數與函數指針的區別：

1、指針函數：本質是一個函數，函數返回類型是某一類型的指針。

格式： 類型標識符 *函數名(參數表)

如：int *f(x，y);

2、函數指針：本質是一個指針，指向函數的指針變量。

格式：類型說明符 (*函數名)(參數)

如：int (*f) (int x);

Ⅱ為什么要模塊化設計

假如一個系統中做的事情非常多，比如：采集兩個增量式編碼器、兩個絕對值編碼器、控制4個電機、控制多個LED狀態燈、通信收發數據，采集溫度、濕度、超聲波雷達等···許多模塊，那么問題來了，這么多模塊，你的軟件該如何設計？

答案就是需要模塊化設計。

模塊化設計，包含底層驅動，中間接口函數，應用程序等。對于MCU級別的開發，為了規范，建議大家從底層設計到應用層設計都按照模塊化的方式來設計。

簡單的來說，模塊化就是源文件、數據結構、變量、函數命名等需要按照模塊的方式來設計。比如LEDs狀態燈：IO口的定義用LED（模塊），文件名用led，變量、函數名抬頭用LED，定義一個LED數據結構（模塊的數據結構）等。

模塊化的設計優點在于：便于源代碼管理、移植、理解等等。（相信有許多自己寫的代碼，放一段時間之后，重新再次閱讀，可能看了半天都不明白源代碼的意思。）

ⅢLEDs實例講述

為方便大家理解，拿一個簡單的LEDs狀態燈的實例來分析。里面使用到了RTOS簡單系統延時（本文不講述關于RTOS的知識）。文末提供例程下載地址。

1.描述

綠、黃、紅三個（可以自己添加許多個）LED狀態燈，可獨自實現常滅、常亮、閃爍三個模式。

閃爍：滅、亮時間可設置（提供函數接口修改）。

在一個線程（任務）里面執行。

3個LED不同亮滅時間效果：

2.數據結構

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常滅 常亮 閃爍) uint8_t Status; //當前狀態(滅 亮) uint16_t OffTimes; //滅時間(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮時間 uint16_t Counter; //計數(計時) void (*OffFun)(void); //滅函數接口 void (*OnFun)(void); //亮函數接口 }LED_TypeDef;

為了方便理解，只使用一個數據結構（實際大的項目可能有多個包含，類似C++繼承關系）。

3.底層LED函數接口

void LEDGreen_Off(void);

void LEDGreen_On(void);

void LEDYellow_Off(void);

void LEDYellow_On(void);

void LEDRed_Off(void);

void LEDRed_On(void);

主要就是亮滅函數接口，這里提供三組LED（根據需求可添加）。

4.定義局部變量

static LED_TypeDef sLEDG_Structure; //綠燈 static LED_TypeDef sLEDY_Structure; //黃燈 static LED_TypeDef sLEDR_Structure; //紅燈

5.初始化變量

/************************************************函數名稱 ： LED_Data_Init功 能 ： 數據初始化參 數 ： 無返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Data_Init(void){ /* 綠燈 */ sLEDG_Structure.Mode = LED_MODE_FLICKER; //初始化為閃爍 sLEDG_Structure.OffTimes = 50; //滅亮時間 sLEDG_Structure.OnTimes = 50; sLEDG_Structure.Counter = 0; //計數歸零 sLEDG_Structure.OffFun = LEDGreen_Off; //滅函數接口 sLEDG_Structure.OnFun = LEDGreen_On; //亮函數接口 /* 黃燈 */ sLEDY_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化為常亮 sLEDY_Structure.OffTimes = 0; //滅亮時間 sLEDY_Structure.OnTimes = 0; sLEDY_Structure.Counter = 0; //計數歸零 sLEDY_Structure.OffFun = LEDYellow_Off; //滅函數接口 sLEDY_Structure.OnFun = LEDYellow_On; //亮函數接口 /* 紅燈 */ sLEDR_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化為常亮 sLEDR_Structure.OffTimes = 0; //滅亮時間 sLEDR_Structure.OnTimes = 0; sLEDR_Structure.Counter = 0; //計數歸零 sLEDR_Structure.OffFun = LEDRed_Off; //滅函數接口 sLEDR_Structure.OnFun = LEDRed_On; //亮函數接口 /* 對外調用接口(例子) */ LEDG_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 50); LEDY_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 10); LEDR_Set(LED_MODE_FLICKER, 20, 30);}

這里重要的就是要初始化滅亮函數接口。

6.LEDs任務（線程）

/************************************************函數名稱 ： LED_Task_Proc功 能 ： 狀態燈任務程序參 數 ： pvParameters --- 可選參數返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Task_Proc(void *pvParameters){ static TickType_t xLastWakeTime; xLastWakeTime = xTaskGetTickCount(); for(;;) { //間隔固定計數周期(采樣時間) vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, LED_COUNT_PERIOD); /* 瀏覽LEDs */ LED_Scan(&sLEDG_Structure); LED_Scan(&sLEDY_Structure); LED_Scan(&sLEDR_Structure); }}

流程圖：

7.LED瀏覽（或者說處理）

/************************************************函數名稱 ： LED_Scan功 能 ： 狀態燈掃描(修改狀態)參 數 ： LED_Struct --- 狀態燈數據結構返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Scan(LED_TypeDef *LED_Struct){ /* 1.常滅模式 */ if(LED_MODE_OFF == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態置為"滅" LED_Struct->OffFun(); //滅燈 } /* 2.常亮模式 */ else if(LED_MODE_ON == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //狀態置為"亮" LED_Struct->OnFun(); //亮燈 } /* 3.閃爍模式 */ else if(LED_MODE_FLICKER == LED_Struct->Mode) { /* 在滅的狀態 */ if(LED_STATUS_OFF == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OffTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OnFun(); //亮燈 LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //狀態置為"亮" } } /* 在亮的狀態 */ else if(LED_STATUS_ON == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OnTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OffFun(); //滅燈 LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態置為"滅" } } else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態置為"滅" } } /* 4.未知模式 */ else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態置為"滅" LED_Struct->OffFun(); //滅燈 }}

源代碼工程下載地址：

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密碼：kk74