Comments / Profile of evgeniy1294 / Habr

User

Profile Publications Comments 24Bookmarks 18

Снова про шаблоны C++ в микроконтроллерах

evgeniy1294 Jan 30 2021 at 20:28

Шаблонное программирование — это не просто кодогенерация, а программирование в пространстве типов. Поэтому вместо страшного кода с кучей параметров проще создать новый тип:

struct ExampleTrait {
  constexpr static std::uint32_t  kParam1 = 0;
  constexpr static std::uint32_t  kParam2 = 1;
};

template < class Trait > 
class Bar {
  constexpr static std::uint32_t  kParam1 = Trait::kParam1;
  constexpr static std::uint32_t  kParam2 = Trait::kParam2;

  // Далее идут другие константы и набор статических функций
};

Похожим образом сделана стандартная библиотека с++, хотя мой пример упрощен. Обрати внимание на наличие списка констант — это очень удобная фича.

Далее, необходимо четко разделять сущности. uart — это uart, gpio — это gpio. Мой опыт показывает, что смешивать разные сущности по возможности не стоит, гораздо проще сгруппировать родственную периферию, а потом настроить её одной строкой:

template < class... dev >
  class DeviceSet
  {
    public:
      inline constexpr static void Init()  { ( dev::Init(), ... ); };   
  };

  template < class... IO >
  class IoSet final: public DeviceSet< IO... >
  {
    public:
      inline constexpr static void Set()   { ( IO::Set(), ... ); };
      inline constexpr static void Reset() { ( IO::Reset(), ... ); };
      inline constexpr static void Toggle(){ ( IO::Toggle(), ... ); };
  };

Этот класс довольно туповат и неоптимален, по-крайней мере для stm32 (есть микроконтроллеры, у которых каждый gpio настраивается своей группой регистров, там быстрее не будет)
Оптимизириванный вариант, если таковой возможен, должен использовать маски для группы gpio (пример)

А применение этого добра классическое:

using Leds = mpp::gpio::IoGroup < LedBlue, LedRed, LedOrange, LedGreen >;
bsp::Leds::Init();
bsp::Leds::Toggle();

Uart же более правильно проинициализировать отдельно, включение прерываний также стоит сделать отдельно. Исключения, конечно бывают, Clock Tree и Flash в тех же stm-ках зависят друг от друга, поэтому при натройки ClockTree должен знать о конфиге флеша.

Что касается статей lamerok, в них много интересного, но шаблонная обертка над каждым битом просто лишена смысла. Технически, она может привести к проблемам компиляции при многоуровневой специализации шаблонов.

_Regs::CR1Pack<_Regs::CR1::UE, _Regs::CR1::RE, _Regs::CR1::TE>::Set();
    // Еще какие-то настройки.

UART->CR1 = UART->CR1 | UART_CR1_UE | UART_CR1_RE | UART_CR1_TE;

Результат эквивалентен, тем более он будет упакован в функцию Init, вызываемую нами в коде. У меня в этом случае четкая ассоциация с блоками unsafe из Rust — я знаю, что здесь может быть ошибка, и найти её легко, тем более библиотечный код интенсивно тестируется.

Гораздо эффективнее сделать и отладить библиотеку для работы с ip-ядрами, тем более генерация обертки над каждым битом не всегда возможна (TI иногда несколько отходит от стандарта CMSIS).