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嵌入式设计模式之策略模式（2）

news 2026/4/14 14:54:39

场景描述

假设有一个嵌入式设备需要与多种外部传感器通信（如温湿度传感器、加速度计、显示屏），这些传感器分别使用UART、I2C、SPI协议。设备需要根据当前连接的传感器类型，动态选择通信协议。

策略模式实现

1. 定义策略接口（通信协议通用接口）

// communication_strategy.h typedef struct { int (*init)(void); // 初始化协议 int (*send)(uint8_t *data, uint32_t len); // 发送数据 int (*receive)(uint8_t *buffer, uint32_t len); // 接收数据 void (*deinit)(void); // 释放资源 } CommunicationStrategy;

2. 实现具体策略类（UART/I2C/SPI）

UART策略实现

// uart_strategy.c #include "hal_uart.h" static int uart_init(void) { return uart_initialize(115200, UART_PARITY_NONE); // 初始化UART } static int uart_send(uint8_t *data, uint32_t len) { return uart_transmit(data, len); // UART发送数据 } static int uart_receive(uint8_t *buffer, uint32_t len) { return uart_receive(buffer, len); // UART接收数据 } static void uart_deinit(void) { uart_deinitialize(); // 关闭UART } // UART策略对象 const CommunicationStrategy uart_strategy = { uart_init, uart_send, uart_receive, uart_deinit };

I2C策略实现

// i2c_strategy.c #include "hal_i2c.h" static int i2c_init(void) { return i2c_configure(I2C_SPEED_100KHZ); // 初始化I2C } static int i2c_send(uint8_t *data, uint32_t len) { return i2c_write(SENSOR_ADDRESS, data, len); // I2C发送（需设备地址） } static int i2c_receive(uint8_t *buffer, uint32_t len) { return i2c_read(SENSOR_ADDRESS, buffer, len); // I2C接收 } static void i2c_deinit(void) { i2c_disable(); } // I2C策略对象 const CommunicationStrategy i2c_strategy = { i2c_init, i2c_send, i2c_receive, i2c_deinit };

SPI策略实现

// spi_strategy.c #include "hal_spi.h" static int spi_init(void) { return spi_configure(SPI_MODE_0, 1000000); // 初始化SPI } static int spi_send(uint8_t *data, uint32_t len) { spi_select_device(DEVICE_CS); // 片选使能 int ret = spi_transmit(data, len); spi_deselect_device(DEVICE_CS); // 片选禁用 return ret; } static int spi_receive(uint8_t *buffer, uint32_t len) { spi_select_device(DEVICE_CS); int ret = spi_receive(buffer, len); spi_deselect_device(DEVICE_CS); return ret; } static void spi_deinit(void) { spi_disable(); } // SPI策略对象 const CommunicationStrategy spi_strategy = { spi_init, spi_send, spi_receive, spi_deinit };

3. 上下文类（通信管理器）

// communication_manager.c typedef struct { const CommunicationStrategy *strategy; // 当前使用的协议策略 } CommunicationManager; // 设置通信策略 void comm_set_strategy(CommunicationManager *mgr, const CommunicationStrategy *strategy) { if (mgr->strategy) { mgr->strategy->deinit(); // 先释放当前协议资源 } mgr->strategy = strategy; mgr->strategy->init(); // 初始化新协议 } // 发送数据（委托给当前策略） int comm_send_data(CommunicationManager *mgr, uint8_t *data, uint32_t len) { if (mgr->strategy) { return mgr->strategy->send(data, len); } return -1; // 错误：未设置策略 } // 接收数据 int comm_receive_data(CommunicationManager *mgr, uint8_t *buffer, uint32_t len) { if (mgr->strategy) { return mgr->strategy->receive(buffer, len); } return -1; }

使用示例

int main() { CommunicationManager comm_mgr = {0}; uint8_t tx_data[] = {0x01, 0x02, 0x03}; uint8_t rx_data[10]; // 场景1：连接温湿度传感器（使用I2C） comm_set_strategy(&comm_mgr, &i2c_strategy); comm_send_data(&comm_mgr, tx_data, sizeof(tx_data)); comm_receive_data(&comm_mgr, rx_data, sizeof(rx_data)); // 场景2：切换至GPS模块（使用UART） comm_set_strategy(&comm_mgr, &uart_strategy); comm_send_data(&comm_mgr, tx_data, sizeof(tx_data)); // 场景3：连接显示屏（使用SPI） comm_set_strategy(&comm_mgr, &spi_strategy); comm_send_data(&comm_mgr, tx_data, sizeof(tx_data)); return 0; }