升级刘姥姥驱动有感

1. 背景

GDK8和幽兰中的刘姥姥驱动程序是一个经典的小例子。第一个版本写在十年前，没有硬件依赖，2021年，移植到GDK8时，增加了一些针对GDK8硬件的功能，比如观察系统寄存器，读芯片温度等。今年移植到幽兰代码本时，再次进行改进，增加了对RK3588芯片的支持。

2. 条件编译方法

在从GDK8移植到幽兰时，为了处理硬件差异，引入了编译宏，通过宏来隔离两套代码。

宏具有许多优点，比如代码复用和模块化：宏允许你将一段重复使用的代码片段抽象为一个宏，并在多个地方进行调用，从而避免了代码的重复书写，并提高了代码的复用性和模块化程度。简化代码：使用宏可以减少冗长或复杂的表达式，在编码过程中能够以更简洁和易读的方式来描述逻辑和操作，等等。同时也有许多缺点，比如难以调试和跟踪：由于宏在编译时被展开，它们往往不具备标准函数的调试能力。在调试过程中，很难直接跟踪宏内部的执行流程和变量值。错误定位困难：宏展开后代码的行号可能与原始代码不一致，当出现编译错误时，很难根据错误信息快速定位到具体的源代码位置。

具体来说，下面是使用预定义宏方式的代码。通过判断该宏是否定义，条件选择定义哪一种硬件所需要的宏。

从上面的代码可以看出来，我们只能在编译时通过宏来选择一套代码。如果在使用驱动时定义错了宏，那么在不同硬件中会就有严重的错误，因为访问无效的外设地址而导致整个系统挂死。

同时，宏的方式也非常不灵活，可拓展性很低，每添加一种硬件，就需要添加一种硬件的宏定义，同时执行函数中也需要添加一种宏定义，导致代码冗长累赘。

3. 动态检查方法

针对上述问题，我们对症下药，设计了一种在运行期动态检查硬件，选择代码逻辑的方法。下面是这种方法的细节。

首先，定义了一个结构体，归纳硬件的特征，如下：

它是所有硬件的通用体(成员可以添加),可以赋予不同的值代表不同的硬件。

接下来，定义一个全局变量，实例化上述结构体。在模块进行初始化时，检查硬件，给这个去全局变量赋予合适的值。

之后进行各种操作时，只需将它传入即可。用它的成员变量值去计算，即可完成所有操作，又免去了多个if，else的条件编译及判断。

这是选择动态选择方法改进后的代码：

从中我们可以看出来执行函数完全不用在进行选择了，只需应用传入的结构体变量成员即可，不仅方便函数调用，而且减少了代码量，对于以后更多的硬件，也只需在初始化的时候多加一种硬件即可，可拓展性极强。

4. 总结

最后我们看看刘姥姥模块在不同硬件中的执行效果。

a. 在ULAN版本中，使用刘姥姥模块执行温度函数。效果如下：

b. 在ULAN版本中，使用刘姥姥模块执行温度函数。效果如下：

可以看到执行模块初始化的时候也会打印出当前的版本，同时它也可以流畅的进行温度函数执行。

经过改进，在代码数量和可拓展性两方面都是优于条件编译方法的。

回过头看，虽然两种方法都可以解决硬件差异的问题，但是我们对于代码质量，应该要精益求精。一种问题总是可以找到多种解决方法，我们应该选择最优，最简洁明了的方法。

苏轼曾说：横看成岭侧成峰，远近高低各不同。这两句诗告诉我们，从不同的角度去看事和解决问题，会有不同的结果！处理硬件差异是软件工程中的一个典型任务，动态监测的方法具有更好的动态适应性和可维护性。