使用 C 语言的设备驱动程序组织程序

Question

假设我有两个设备驱动程序，我希望它们共享同一个接口，这样调用者就不会知道它正在与哪个驱动程序准确通信。我将如何在 C 中组织它？我想了几个办法：

首先：为两个具有相同接口的驱动创建一对.c/.h文件，并在调用者中创建一个开关：

//main.c:

#ifdef USING_DRIVER_1
 #include "driver_1.h"
#else
 #include "driver_2.h"
#endif // USING_DRIVER_1

第二：使用单个标头并在驱动程序的源文件中创建一个文件长开关，如下所示：

//driver_1.c:

#ifdef USING_DRIVER_1
#include "driver.h"

bool func(uint32_t var)
{
    foo(var);
}
#endif // USING_DRIVER_1

//driver_2.c:

#ifndef USING_DRIVER_1
#include "driver.h"

bool func(uint32_t var)
{
    bar(var);
}
#endif // !USING_DRIVER_1

第三个：这个很像第二个，但不是在文件本身中使用 switch 语句，而是在 makefile 或 IDE 等效项中选择特定的驱动程序：

#makefile:

SRC = main.c
#SRC += driver_1.c
SRC += driver_2.c

我确信其中之一优于其他人，并且可能有一些我没有想到。在实践中是如何做到的？

编辑：

关于我的特定系统的详细信息：我的目标是 ARM 微控制器和我的开发人员。环境是一个IDE。设备驱动程序用于两个不同的版本，并且永远不会同时使用，因此每个版本应该只包含一个版本。设备本身就是通过 AT 命令运行的调制解调器。

Answer 1

所有三个变体实际上都是有用的。选择哪一个取决于您的实际需要：

1. 从调用方选择驱动程序会将两个驱动程序添加到代码中。只有在运行时切换驱动程序才有意义。那么这将是（唯一）要走的路。使用例如提供接口的函数指针或两个相同的const structs（函数指针和可能的其他数据）。
2. 全局开关很丑陋，而且不可能跨函数和声明。更好的是使用#if .. #elif #end 进行条件编译。如果两个驱动程序只有很小的差异，这是有道理的，例如不同的 SPI 接口（SPI1 与 SPI2 ...）。那么这就是要走的路。通过构建工具的一些努力，您甚至可以将其用于案例 1。（一个文件用于两个不同的驱动程序，但我不建议这样做）。
3. 如果两个驱动程序的实现有很大不同，但具有相同的接口，请采用第三种方法，但使用单个标头或两个驱动程序（见下文）。

请注意，除了第一种方法之外，两个驱动程序都必须为应用程序提供一个相同的接口。第一种方法实际上允许差异，但这实际上需要用户代码对它们进行不同的处理，这可能不是您想要的。 为两个驱动程序使用单个头文件（例如：“spi_memory.h”和“spi_flash.c”与“spi_eeprom.c”）确实确保应用程序看不到实际差异 - 只要驱动程序也 当然，行为完全相同。界面中的变量（例如extern size_t memory_size;）或函数（更好的方法）可以捕捉到细微的差异。

Answer 2

我建议使用指向函数的指针。例如：

struct driver_api {
    bool (*pFunc)(uint32_t);
} DriverApi;
void initializeApi(struct driver_api *pApi);

// driver1.c:
void initializeApi(struct driver_api *pApi)
{
    pApi->pFunc = bar;
}
// driver2.c:
void initializeApi(struct driver_api *pApi)
{
    pApi->pFunc = foo;
}

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您可能会考虑的另一件事是从源文件中删除#ifndef USING_DRIVER_1 检查。使用构建系统（例如 make）并指定项目中应包含哪些源文件。然后，基于某些编译时选项（例如命令行参数）包含driver1.c 或driver2.c，但绝不会同时包含两者。

指针的“优点”是您可以编译这两个 API，然后在运行时决定（甚至在运行中更改它，无论出于何种原因）。