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来源 | 果果小师弟
看别人的单片机程序的时候，你可能会崩溃，因为整体变量满天飞，不知道哪个在哪里用，哪个表示什么，写作极其不规范。当你自己写单片机程序时，也许你也会崩溃。总觉得重新开始一个项目，之前写的类似代码不能用，要重新敲。代码重用性不高，编程效率低，代码无法积累。而且感觉写这个代码没有思想，没有灵魂，没有框架，只是一堆功能代码，很空洞。
此时，您可能应该在单片机中引入面向对象的想法，使代码更加标准化。
一、单片机程序框架
1、轮流执行
intmain(void) { while(1) { sing(); dance(); play(); } }函数sing如果执行时间长，函数dance不能很快执行。任何函数死亡都会影响整个系统。
2、前后台
在使用 51、AVR、STM32 单片机裸机一般是在main函数里面用while(1)做一个大循环来完成所有的处理，即应用程序是一个无限的循环，并在循环中调用相应的函数来完成所需的处理。有时我们也需要中断来完成一些处理。与多任务系统相比，这是一个单任务系统，也被称为前后系统，中断服务函数作为前台程序，大循环while(1)作为后台程序。
对应的编程代码大概是这样的:
voidEXTI_IRQHandler() { flag=1; } intmain(void) { while(1) { if(flag=1) { do_something(); flag=0; } } }有什么问题？
前后台系统系统的实时性较差。前台和后台系统的所有任务（应用程序）都在排队等待轮流执行。无论你的程序现在有多紧急，你都只能在没有轮到的情况下等待！相当于所有任务（应用程序）的优先级是相同的。但前后台系统很简单，资源消耗也很少！在稍大的嵌入式应用程序中，前后台系统显然无法做到。
3、多任务
voidfirst_task() { while(1) { if(has_data()) put_data(); } } voidsecond_task() { while(1) { if(get_data()) do_something(); } } intmain(void) { create_task(first_task); create_task(second_task); start_scheduler(); }多任务系统将分解一个大问题，将大任务分为许多小问题，逐步解决小任务，大任务将解决，这些任务并发处理。请注意，这并不意，这并不意味着许多任务在同一时间一起执行，而是因为每个任务的执行时间很短，这似乎在同一时间执行了许多任务。
二、执行程序怎么写？
以按钮为例，点亮一盏小灯！
1.常规写法
intmian(void) { while(1) { if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_SET) { printf("按键按下\r\n"); } } }2.面向对象的写法
首先，我们把每个按钮都看作是一个对象，因为它必须有属性和行为，比如我们定义一个学生，那么这个学生的属性是什么呢？
必须有名字、年龄、身高、体重，这些都是一些基本属性，我们可以用一些单独的变量来定义它，例如：
typedefstruct { uint8_t*name;///姓名(变量) uint8_tage;///年龄(变量) uint8_theight;///身高(变量) uint8_tweight;///体重(变量) }student_t;但是一个学生有很多行为，对吧？它会唱歌、跳舞、打篮球。，所以我们可以这样定义:
typedefstruct { uint8_t*name;///姓名(变量) uint8_tage;///年龄(变量) uint8_theight;///身高(变量) uint8_tweight;///体重(变量) void(*Sing_song)(void);///会唱歌(函数指针) void(*Dance_latin)(void);//会跳舞(函数指针) void(*Wechat_zhiguoxin)(void);//会关注果果的微信官方账号(函数指针) }student_t;这里我们提到了函数指针，所以我们来谈谈函数指针。
函数指针，顾名思义，它是一个指针，但它是一个函数指针，所以它指向一个函数。与一般的变量指针相比，指针变量本质上是一个变量，但这个变量存储在一个地址，在32个单片机中，任何类型的指针变量都存储在一个大小为4字节的地址。
！！！为什要记住函数指针，因为在单片机面向对象编程中，结构体的成员不是变量就是函数指针这两种类型。变量就不用说了，函数指针理解就好。
其实函数指针可以类比一般变量，看下面:
inta;<=>voidSing_song(void); int*p; < = > void (*zhiguoxin)(void);
p=&a; < = > zhiguoxin = &Sing_song;左边走义变量
a，右边定义函数Sing_song;左边定义
int指针，右边定义函数指针;左边赋值指针，右边赋值函数指针;
那么函数指针怎么用呢？我们还是以单片机为例，把按键类比为一个对象，这个按键有按键标志位，有长按或者短按，按键还有行为：按键初始化、按键循环检测等。
所以我们创建下面这样一个结构体，当然这个结构体不一定仅仅有这些变量和函数，这完全取决于你自己的定义，你想怎么定义就怎么定义，你甚至可以定义按键的颜色都。
typedef struct
{
uint8_t KEY_Flag; //标志位(变量)
uint8_t Click;//按下(变量)
void (*KEY_Init)(void); //按键初始化(函数指针)
void (*KEY_Detect)(void); //按键检测(函数指针)
} KEY_t;现在已经定义了KEY_t这种类型的结构体，处理器还没有分配给这个结构体内存，因为我们只是声明这样一个类型，而类型是不占用内存的，。
那么怎么定义一个结构体类型的变量呢？
KEY_t KEY1;然后就要初始化结构体的成员变量了。
KEY_t KEY1 = {0,0,KEY_init,KEY_detect};这里要注意了现在结构体有四个成员，前两个普通的变量，我们初始化为0，还有两个函数指针，我们是不是要把我们想写得函数的函数名字放在这里啊。
那么聪明的你肯定知道还要定义KEY_init();和KEY_detect();这两个函数。这两个函数可以这样写。
static void KEY_init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
static void KEY_detect()
{
uint8_t i = 0;
if(KEY1.KEY_Flag == 1)
{
HAL_Delay(100);
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
{
printf("按键按下\r\n");
}
KEY1.KEY_Flag = 0;
}
}好了具体函数中的代码我就不需要解释了。这样一个按键的对象我们就定义好了，。
这样我们在主函数就可以这样的调用，来实现相应的功能了。按键使用了中断，这里并没有讲解。
void main(void)
{
KEY1.KEY_Init();//初始化按键
while(1)
{
KEY1.KEY_Detect();//按键检测
}
}如果理解了这些，那么面向对象的精髓你基本已经掌握了，接下来就是不断地去练习和实践了。
三、为什么要面向对象？
我们知道，
对于流程清晰的简单程序，一般只有一条流程主线，很容易被划分成顺序执行的几个步骤，面向对象编程和面向过程编程没有太大差别，并且面向过程编程常常比面向对象编程更加直观高效。
但当我们面对一个大型的复杂程序，由于其错综复杂的流程和交互关系，很难将其简单地拆分成一条主线串成的简单步骤，而通常表现为一个网状关系结构。这个时候，面向过程编程的这种流程化和线性化的思维方式就会显得比较吃力，而面向对象编程的优势就比较明显了。
面向对象编程风格的代码更容易复用、扩展和维护、更高级、更人性化、更适合大规模复杂程序的开发。在Linux中就是用的面向对象编程，里面有很多的结构体、指针、链表等等。如果还没有接触到面向对象编程只能说明你做的东西还不够复杂。
在单片机举一个例子，一块开发板可能会适配不同的屏幕:
那么每一块板子肯定有不同的代码适配，在程序中我们可以读出屏幕的ID，然后通过if判断来执行不同的指令，就行这样。
如果使用面向对象编程，那么就可以这样写代码。
typedef struct lcd{
uint8_t type;
void (*LCD_Init)(void)
}lcd_t, *plcd_t;
int Read_id()
{
/* 0: LCDA
* 1: LCDB
*/
return 0;
}
int Get_Lcd_Type(void)
{
return Read_id();
}
void LCDA_Init(void)//屏幕A初始化
{
LCD_WR_REG(0xCF);
LCD_WR_DATA(0x00);
LCD_WR_DATA(0xC1);
LCD_WR_DATA(0X30);
}
void LCDB_Init(void)//屏幕B初始化
{
LCD_WR_REG(0X11);
delay_ms(20);
LCD_WR_REG(0XD0);
LCD_WR_DATA(0X07);
}
lcd_t openedv_com_lcds[] = {
{0, LCDA_Init},
{1, LCDB_Init},
};
plcd_t get_lcd(void)//获取到屏幕类型
{
int type = Get_Lcd_Type();
return &openedv_com_lcds[type];
}
int main(void )
{
plcd_t lcd;
lcd = get_lcd();//获取到屏幕类型
lcd-> LCD_Init();//初始化对应屏幕
while (1)
{}
}这里只是伪代码处理办法，原理就和上面所讲的一样，在结构体中使用变量和函数。
到这里你应该掌握了面向对象得单片机编程方法，一起来试验几个例子：
LED灯
typedef struct
{
void (*LED_ON)(uint8_t LED_Num); //打开
void (*LED_OFF)(uint8_t LED_Num); //关闭
void (*LED_Flip)(uint8_t LED_Num); //翻转
} LED_t;按键KEY
typedef struct
{
uint8_t KEY_Flag; //标志位(变量)
uint8_t Click; //按下(变量)
void (*KEY_Init)(void); //按键初始化(函数指针)
void (*KEY_Detect)(void); //按键检测(函数指针)
} KEY_t;蜂鸣器BEEP
typedef struct
{
uint8_t Status; //状态
void (*ON)(void); //打开
void (*OFF)(void); //关闭
} BEEP_t;串口UART
typedef struct
{
USART_TypeDef *uart;/* STM32内部串口设备指针 */
uint8_t *pTxBuf; /* 发送缓冲区 */
uint8_t *pRxBuf; /* 接收缓冲区 */
uint16_t usTxBufSize; /* 发送缓冲区大小 */
uint16_t usRxBufSize; /* 接收缓冲区大小 */
uint16_t usTxWrite; /* 发送缓冲区写指针 */
uint16_t usTxRead; /* 发送缓冲区读指针 */
uint16_t usTxCount; /* 等待发送的数据个数 */
uint16_t usRxWrite; /* 接收缓冲区写指针 */
uint16_t usRxRead; /* 接收缓冲区读指针 */
uint16_t usRxCount; /* 还未读取的新数据个数 */
void (*RS485_Set_SendMode)(void); //RS-485接口设置为发送模式
void (*RS485_Set_RecMode)(void); //RS-485接口设置为接收模式
}UART_T;------------ ------------
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