表驱动法在STM32中的应用

2022-11-05 23:39 由 Fireflycjd 发表于 #操作系统

1、概念

所谓表驱动法(Table-Driven Approach)简而言之就是用查表的方法获取数据。此处的“表”通常为数组，但可视为数据库的一种体现。根据字典中的部首检字表查找读音未知的汉字就是典型的表驱动法，即以每个字的字形为依据，计算出一个索引值，并映射到对应的页数。相比一页一页地顺序翻字典查字，部首检字法效率极高。

具体到编程方面，在数据不多时可用逻辑判断语句(if…else或switch…case)来获取值；但随着数据的增多，逻辑语句会越来越长，此时表驱动法的优势就开始显现。

2、简单示例

上面讲概念总是枯燥的，我们简单写一个C语言的例子。下面例子功能：传入不同的数字打印不同字符串。

使用if…else逐级判断的写法如下

void fun(int day)
{
    if (day == 1)
    {
        printf("Monday\n");
    }
    else if (day == 2)
    {
        printf("Tuesday\n");
    }
    else if (day == 3)
    {
        printf("Wednesday\n");
    }
    else if (day == 4)
    {
        printf("Thursday\n");
    }
    else if (day == 5)
    {
        printf("Friday\n");
    }
    else if (day == 6)
    {
        printf("Saturday\n");
    }
    else if (day == 7)
    {
        printf("Sunday\n");
    }
}

使用switch…case的方法写

void fun(int day)
{
    switch (day)
    {
    case 1:
        printf("Monday\n");
        break;
    case 2:
        printf("Tuesday\n");
        break;
    case 3:
        printf("Wednesday\n");
        break;
    case 4;
        printf("Thursday\n");
        break;
        case 5:
        printf("Friday\n");
        break;
    case 6:
        printf("Saturday\n");
        break;
    case 7:printf("Sunday\n");
        break;
    default:
        break;
    }
}

使用表驱动法实现

char weekDay[] = {Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday,Sunday};
void fun(int day)
{
  printf("%s\n",weekDay[day]);
}

看完示例，可能“恍然大悟”，一拍大腿，原来表驱动法就是这么简单啊。是的，它的核心原理就是这个简单，如上面例子一样。

如果上面的例子还没get这种用法的好处，那么再举一个栗子。

统计用户输入的一串数字中每个数字出现的次数。

常规写法

int32_t aDigitCharNum[10] = {0}; /* 输入字符串中各数字字符出现的次数 */
int32_t dwStrLen = strlen(szDigits);

int32_t dwStrIdx = 0;
for (; dwStrIdx < dwStrLen; dwStrIdx++)
{
    switch (szDigits[dwStrIdx])
    {
    case '1':
        aDigitCharNum[0]++;
        break;
    case '2':
        aDigitCharNum[1]++;
        break;
    //... ...
    case '9':
        aDigitCharNum[8]++;
        break;
    }
}

表驱动法

for(; dwStrIdx < dwStrLen; dwStrIdx++)
{
    aDigitCharNum[szDigits[dwStrIdx] - '0']++;
}

偶尔在一些开源项目中看到类似的操作，惊呼“骚操作”，其实他们有规范的叫法：表驱动法。

3、在MCU中应用

在MCU中的应用示例，怎么少的了点灯大师操作呢？首先来点一下流水LED灯吧。

常规写法

void LED_Ctrl(void)
{
    static uint32_t sta = 0;

    if (0 == sta)
    {
        LED1_On();
    }
    else
    {
        LED1_Off();
    }

    if (1 == sta)
    {
        LED2_On();
    }
    else
    {
        LED2_Off();
    }

    /* 两个灯，最大不超过2 */
    sta = (sta + 1) % 2;
}

/* 主函数运行 */
int main(void)
{
    while (1)
    {
        LED_Ctrl();
        os_delay(200);
    }
}

表驱动法

extern void LED1_On(void);
extern void LED1_Off(void);
extern void LED2_On(void);
extern void LED2_Off(void);

/* 把同一个灯的操作封装起来 */
struct tagLEDFuncCB
{
    void (*LedOn)(void);
    void (*LedOff)(void);
};

/* 定义需要操作到的灯的表 */
const static struct tagLEDFuncCB LedOpTable[] =
{
        {LED1_On, LED1_Off},
        {LED2_On, LED2_Off},
};

void LED_Ctrl(void)
{
    static uint32_t sta = 0;
    uint8_t i;

    for (i = 0; i < sizeof(LedOpTable) / sizeof(LedOpTable[0]); i++)
    {
        (sta == i) ? (LedOpTable[i].LED_On()) : (LedOpTable[i].LED_Off());
    }

    /* 跑下个灯 */
    sta = (sta + 1) % (sizeof(LedOpTable) / sizeof(LedOpTable[0]));
}

int main(void)
{
    while (1)
    {
        LED_Ctrl();
        os_delay(200);
    }
}

这样的代码结构紧凑，因为和结构体结合起来了，方便添加下一个LED灯到流水灯序列中，这其中涉及到函数指针，详细请看《回调函数》，只需要修改LedOpTable如下

const static struct tagLEDFuncCB LedOpTable[] =
{
    {LED1_On, LED1_Off},
    {LED2_On, LED2_Off},
    {LED3_On, LED3_Off},
};

这年头谁还把流水灯搞的这么花里胡哨的啊，那么就举例在串口解析中的应用，之前的文章推送过《回调函数在命令解析中的应用》，下面只贴一下代码

typedef struct
{
    rt_uint8_t CMD;
    rt_uint8_t (*callback_func)(rt_uint8_t cmd, rt_uint8_t *msg, uint8_t len);
} _FUNCCALLBACK;

_FUNCCALLBACK callback_list[] =
{
    {cmd1, func_callback1},
    {cmd2, func_callback2},
    {cmd3, func_callback3},
    {cmd4, func_callback41},
    ...
};

void poll_task(rt_uint8_t cmd, rt_uint8_t *msg, uint8_t len)
{
    int cmd_indexmax = sizeof(callback_list) / sizeof(_FUNCCALLBACK);
    int cmd_index = 0;

    for (cmd_index = 0; cmd_index < cmd_indexmax; cmd_index++)
    {
        if (callback_list[cmd_index].CMD == cmd)
        {
            if (callback_list[cmd_index])
            {
                /* 处理逻辑  */
                callback_list[cmd_index].callback_func(cmd, msg, len);
            }
        }
    }
}

除上述例子，表驱动法在UI界面中也有良好的应用，如下

结构体封装

typedef enum
{
    stage1 = 0,
    stage2,
    stage3,
    stage4,
    stage5,
    stage6,
    stage7,
    stage8,
    stage9,
} SCENE;
typedef struct
{
    void (*current_operate)(); //当前场景的处理函数
    SCENE Index;               //当前场景的标签
    SCENE Up;                  //按下Up键跳转的场景
    SCENE Down;                //按下Down键跳转的场景
    SCENE Right;               //按下Left键跳转的场景
    SCENE Left;                //按下Right键跳转的场景
} STAGE_TAB;

函数映射表

STAGE_TAB stage_tab[] = {
    //operate        Index   Up      Down    Left    Right
    {Stage1_Handler, stage1, stage4, stage7, stage3, stage2},
    {Stage2_Handler, stage2, stage5, stage8, stage1, stage3},
    {Stage3_Handler, stage3, stage6, stage9, stage2, stage1},
    {Stage4_Handler, stage4, stage7, stage1, stage6, stage5},
    {Stage5_Handler, stage5, stage8, stage2, stage4, stage6},
    {Stage6_Handler, stage6, stage9, stage3, stage5, stage4},
    {Stage7_Handler, stage7, stage1, stage4, stage9, stage8},
    {Stage8_Handler, stage8, stage2, stage5, stage7, stage9},
    {Stage9_Handler, stage9, stage3, stage6, stage8, stage7},
};

定义两个变量保存当前场景和上一个场景

char current_stage=stage1;
char prev_stage=current_stage;

按下Up按键跳转到指定场景current_stage的值根据映射表改变

current_stage =stage_tab[current_stage].Up;

场景改变后根据映射表执行相应的函数Handler

if(current_stage!=prev_stage)
{
  stage_tab[current_stage].current_operate();
  prev_stage=current_stage;
}

这是一个简单的菜单操作，结合了表驱动法。在MCU中表驱动法有很多很多用处，本文的例子已经过多了，如果在通勤路上用手机看到这里，已经很难了。关于UI操作，大神figght在github开源了zBitsView仓库，单片机实现屏幕界面,多层菜单。很牛，很优秀的代码，有兴趣的同学可以学习一下。https://github.com/figght/zBitsView

4、后记

这篇文章我也看到网上一遍表驱动法的后总结的笔记，可能也有很多同学和我一样，在自己的项目中熟练应用了这种“技巧”，但今天才知道名字：表驱动法。

这篇文章多数都是代码示例，实在因为表驱动法大家应该都熟练应用了，这篇文章算是总结一下吧。

学习知识，可以像在学校从概念一点点学习，也可以在工作中慢慢积累，然后总结记录，回归最初的概念，丰富自己的知识框架。

祝大家变得更强！

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