C 中设备驱动程序的程序组织

Question

假设我有两个设备 driver，我希望它们共享同一个接口，这样调用者就不知道它正在与哪个 driver 通话。我将如何在 C 中组织这个？我想到了几个方法：

首先：为具有相同接口的driver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 header 并在 driver 源文件中创建一个 file-long 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：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 中选择特定的 driver 或 IDE 等价物：

#makefile:

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

我确信其中之一优于其他，并且可能还有一些我没有想到。它在实践中是如何实现的？

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 IDE。设备 driver 用于两个不同的修订版，绝不会同时使用，因此每个构建应仅包含一个版本。设备本身是通过 AT 命令运行的调制解调器。

Answer 1

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;
}

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）包括 driver1.c 或 driver2.c，但绝不会同时包含两者。

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

Answer 2

这三种变体实际上都很有用。选择哪个取决于您的实际需要：

从调用方选择 driver 会将两个 driver 添加到代码中。只有在 run-time 处切换 drivers 才有意义。那么这将是（唯一的）方法。使用例如函数指针或两个相同的 const struct 提供接口（函数指针和可能的其他数据）。
全局开关非常丑陋，并且不可能跨函数和声明。更好的方法是使用 #if .. #elif #end 进行条件编译。如果两个 driver 之间只有细微差别，例如不同的 SPI 接口（SPI1 与 SPI2 ...）。那么这就是要走的路。通过 build-tool 中的一些努力，您甚至可以将其用于案例 1。（一个文件用于两个不同的 driver，但我不推荐）。
如果两个 driver 在实现上有很大不同，但具有相同的接口，则采用第三种方法，但使用一个 header 或两个 driver（参见下面）。

注意除第一种方法外的所有方法，两种driver都必须为应用程序提供相同的接口。第一种方法实际上允许存在差异，但这实际上需要用户代码将它们区别对待，而这可能不是您想要的。对两个 driver 使用单个 header 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 -当然，只要 driver 也表现相同。界面中的变量（例如 extern size_t memory_size;）或函数（更好的方法）可以捕获细微差别。

C 中设备驱动程序的程序组织

Program organization with device drivers in C

c

driver

organization