Question

我有一种情况，我在微控制器上有一个处理脉冲宽度调制的课程。非常简化的例子：

class MotorDriver
{
    int pin_;
public:
    MotorDriver(int pin);
    void init();
    void start();
    void stop();
    void changeDutyCycle(int dc);
};

它具有初始化，启动，停止和更改pwm的功能。如果我将4个电机连接到微控制器，我将创建该类的4个实例并将它们放入一个数组中，然后调用类似

的函数

motors[0].changeDutyCycle(50);
motors[1].changeDutyCycle(40);
....

问题出现是因为没有通用的方法在所述微控制器上配置定时器。例如，一个电机必须使用Timer3，而另一个电机必须使用Timer4。不同的定时器有不同的位大小，寄存器，通道，引脚......我希望能够为每个定时器编写自定义函数，但仍然能够将所有对象放入相同的数组并调用它们的函数，即

class MotorDriver
{
    void changeDutyCycle(int dc) = 0;
};

class MotorDriver1 : public MotorDriver
{
    void changeDutyCycle(int dc)
    {
        TIM3->CCR2 = dc;
    }
};

class MotorDriver2 : public MotorDriver
{
    void changeDutyCycle(int dc)
    {
        TIM4->CCR1 = dc;
    }
};

MotorDriver1 md1();
MotorDriver2 md2();
MotorDriver* mds[] = { &md1, &md2 };

int main()
{
    mds[0]->changeDutyCycle(10);
    mds[1]->changeDutyCycle(20);
}

我知道我可以通过虚拟功能实现我想要的功能。此功能很短并且会经常调用，因此虚拟功能的价格很高。有没有办法在这种情况下避免它们或不同的设计模式？目标是拥有易于在外部使用的可重用代码。在数组中拥有我需要的所有内容会使事情变得更加容易。

编辑：我知道这篇文章Avoiding virtual functions，但答案与我需要的内容有关：

如果您处于每次通话的每个周期都很重要的情况，那就是你在函数调用中做的很少，你正在调用它来自你在性能关键应用程序中的内循环可能需要一个完全不同的方法。

Answer 1

定时器之间的差异通常非常小，特别是在配置实际输出宽度时 - 初始化可能不同，但您可以使用虚拟功能。只需在类中存储对基础TIM寄存器和通道索引的引用，这似乎只需要做。如果您使用“互补”渠道之类的东西，那么您可以将它们存储为负面索引。

检查此代码 - 它是用于STM32F4的非常相似的目的（驱动步进电机），但应该给你一个想法。

namespace
{

/// array with all CCR registers
const decltype(&TIM_TypeDef::CCR1) ccrs[]
{
        &TIM_TypeDef::CCR1,
        &TIM_TypeDef::CCR2,
        &TIM_TypeDef::CCR3,
        &TIM_TypeDef::CCR4
};

constexpr bool isAdvancedControlTimer(const TIM_TypeDef& tim)
{
    return &tim == TIM1 || &tim == TIM8;
}

}   // namespace

TIM_TypeDef& HardwareTimer::getTim() const
{
    //  "timBase_" is "uintptr_t timBase_;"
    // initialized with TIM1_BASE, TIM2_BASE, ...
    return *reinterpret_cast<TIM_TypeDef*>(timBase_);
}

int HardwareTimer::start(const int8_t channel, const uint16_t compare) const
{
    if (channel == 0)
        return EINVAL;
    const auto complementaryChannel = channel < 0;
    const auto channelShift = (complementaryChannel == true ? -channel : channel) - 1;
    if (channelShift >= 4)
        return EINVAL;
    auto& tim = getTim();
    const auto advancedControlTimer = isAdvancedControlTimer(tim);
    if (complementaryChannel == true && advancedControlTimer == false)
        return EINVAL;

    tim.*ccrs[channelShift] = compare;
    if (advancedControlTimer == true)
        tim.BDTR |= TIM_BDTR_MOE;
    tim.CR1 |= TIM_CR1_CEN | TIM_CR1_URS;

    return 0;
}

不要太担心性能 - 实际上微控制器非常快，只需使用适当的架构（如RTOS或事件驱动）就会导致它们在80-90％的时间内无聊！

如果实现简单代码并且实际上会导致应用程序太慢，那么 - 假设您无法改进算法或整体架构 - 只需预先计算构造函数中start()的大部分值并且可能会丢弃错误检查（或将其移动到其他地方，从循环中移出）。

或者只是使用虚函数，间接调用的影响通常可以忽略不计。

Answer 2

您可以使用单个定时器中断，然后您不会受限于定时器的数量。您可以更改变量，而不是更改定时器的占空比设置，而是可以说每个X刻度切换/设置/重置与此电机对应的引脚。在定时器例程中，您只需创建简单的for循环，迭代次数等于连接的电机数量，如果现在是更改引脚的时间，则检查每个模数运算。在这种情况下，使用定时器中断的软件PWM是不错的选择。

在这种情况下如何避免虚函数？

2 个答案: