用AWTK和AWPLC快速开发嵌入式应用程序（4）自定义功能

　　AWPLC目前还处于开发阶段的早期，写这个系列文章的目的，除了用来验证目前所做的工作外，还希望得到大家的指点和反馈。如果您有任何疑问和建议，请在评论区留言。1。背景
　　AWTK全称ToolkitAnyWhere，是ZLG开发的开源GUI引擎，旨在为嵌入式系统、WEB、各种小程序、手机和PC打造的通用GUI引擎，为用户提供一个功能强大、高效可靠、简单易用、可轻松做出炫酷效果的GUI引擎
　　AWPLC是ZLG自主研发的PLC系统（兼容IEC611313），其中AWPLC的运行时库（Runtime）基于ZLGTKC开发，可以移植到到任何主流RTOS和嵌入式系统。AWPLC的集成开发环境（IDE）基于AWTK开发，可以运行在Windows、MacOS和Linux系统之上。AWPLC的主要目标之一是把PLC中低代码开发方法引入到嵌入式软件，从而提高嵌入式软件的开发效率和可靠性。2。简介
　　在前一篇文章中，我们说过，AWPLC的重要特色之一就是高度可扩展，而且会内置ZLG多年在嵌入式系统开发中积累的功能块，包括各种算法、协议和实用功能，这将大大简化嵌入式软件的开发。
　　那怎么去开发自定义的功能块呢？本文以ZTIMER为例介绍一下开发自定义功能块的方法。ZTIMER是一个带计数功能的定时器，在前一篇文章中，我们用它实现了一个走马灯的演示，其使用方法如下：
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　　在AWPLC中，自定义功能块和内置功能块具有同等待遇，因为它们都是按同样的方式加入进来的。在进入正题前，我们先聊一下，系统的可扩展性以及实现方法。2。1可扩展性的好处
　　在设计一个复杂软件的架构时，可扩展性是必须考虑的因素。可扩展性至少带来以下几个好处：可扩展性将软件的框架与具体的实现分离开来，有助于降低系统的复杂度。系统的复杂性太高，会带来一系列的问题，比如让可理解性、可维护性和可靠性的降低，很多项目因此陷入无法挣脱的焦油坑里，最后士气低落，人员流失，项目取消，公司蒙受巨大损失。在设计复杂软件时，一定要存有敬畏之心。可扩展性将软件变化的部分隔离开来，不但可以让扩展的功能独立变化，也可以方便的扩展新功能。在AWPLC中，以后会扩展各种协议和算法的功能块，必须保证AWPLC框架和这些扩展的功能块是独立的，才能让开发工作顺利进行。可扩展性有利于团队的协作。不同的通讯协议和算法，需要不同团队的专家去开发，可扩展性让大家只要按相应的接口去实现，就可以方便的集成起来，不需要太多跨团队的交互。2。2如何保证可扩展性
　　让软件系统具有可扩展性，通常并不是什么难事，只要做到下面两点就可以了：针对接口编程。这个是大家都知道的，在《软件设计模式》等书里，都反复强调了，这里不再赘述。利用工厂模式隔离组件的创建。工厂模式也是人人都知道的，而且大家都觉得很简单。但是能把工厂模式用好的程序员其实并不多见，一个主要原因就是很多人只会套用《软件设计模式》的工厂模式，而《软件设计模式》里几个工厂模式在现实中并不实用。利用这些这些工厂模式，无法满足SOLID原则中的开放封闭原则，增加一个新的扩展时，仍然需要修改对应的工厂。3。AWPLC功能块的接口
　　要让AWPLC支持扩展各种自定义的功能块，首要条件条件是定义好功能块的接口。3。1功能块的基类
　　在面向对象的C语言编程中，我们用结构（struct）来模拟类和接口。这里所说的接口是广义的接口，而不是C或其它语言中只包含纯虚函数的interface，因为除了虚函数指针外，这里还有一些数据成员。classawplcfbtAWPLC功能块接口。structawplcfbt｛property｛boolt｝en是否启用。uint8ten：1；property｛boolt｝eno是否启用输出。uint8teno：1；privateconstawplcfbvtabletvt；｝；3。2功能块的虚函数
　　在功能块的虚函数表中，还定义了一些描述性的常量，让对象具有一点反射的能力，方便在运行时查询它的一些状态。顺便说一下，在定义接口的虚函数时，通常不会有创建函数，因为创建之前对象之前，是拿不到这个虚表对象的。但也不是绝对的，有时为了方便clone，也可能提供一个clone函数或者create函数。
　　任何接口都要定义析构函数（destroy），在对象需要销毁时，框架可以以统一的方式销毁它。typedefstructawplcfbvtablet｛功能块的类型名constchartype；输入参数名称列表，以NULL结束的字符串数组constcharconstins；输出参数名称列表，以NULL结束的字符串数组constcharconstouts；输入输出参数名称列表，以NULL结束的字符串数组constcharconstinouts；执行函数awplcfbexectexec；执行函数（带参数）awplcfbexecextexecex；获取属性（输入输出参数）的值awplcfbgetproptgetprop；获取输出的值awplcfbgetoutputtgetoutput；设置输出的值awplcfbsetinputtsetinput；析构函数awplcfbdestroytdestroy；｝awplcfbvtablet；
　　这个虚函数表和AWTKTKC中的object虚函数表很相似，考虑到object为了做得通用，有点臃肿了，所以决定重新定义一套。4。AWPLC功能块的工厂
　　前面我们说过，可扩展性除了针对接口编程外，离不开工厂模式的支持。功能块的工厂其任务当然是创建功能块了，所以提供了一个创建功能块的函数。参数type指定功能块的类型，函数返回对应类型的功能块：methodawplcfbfactorycreatefb创建fb。param｛constchar｝type类型。return｛awplcfbt｝返回fb对象。awplcfbtawplcfbfactorycreatefb（constchartype）；
　　有了这个创建函数，确实把创建任务与功能块的实现分开了。但是请想一下，如果每次增加新的功能块，都要修改这个创建函数，而这个函数又属于框架的一部分，框架是不是还是依赖于具体实现了呢？为了解决这个问题，我们需要提供一种注册机制来实现依赖倒置，让功能块的实现者主动将创建函数注册进来：methodawplcfbfactoryregister注册创建函数。param｛constchar｝type类型。param｛awplcfbcreatet｝create创建函数。return｛rett｝返回RETOK表示成功，否则表示失败。rettawplcfbfactoryregister（constchartype，awplcfbcreatetcreate）；
　　这种机制非常好用，真正满足了SOLID原则中的开放封闭原则（OCP）：扩展新的功能无需修改框架代码。在ZLG开源GUI引擎中，也大量使用了这种带注册功能的工厂模式，有兴趣的朋友可以去看看AWTK的代码。5。ZTIMER5。1ZTIMER的结构
　　在C语言中，一般用结构来模拟类，把基类作为结构的第一个成员来模拟继承。这里必须让awplcfbt作为awplcfbztimert的第一个成员。classawplcfbztimertparentawplcfbtannotation〔fb〕循环定时器。当输入IN为TRUE时，开始计时，输出Q为FALSE，ET开始记录过去的时间。定时时间到时，COUNT增加1，输出Q在本次循环为TRUE，ET重置为0。输入IN为FALSE时重置定时器。typedefstructawplcfbztimert｛awplcfbtfb；property｛boolt｝inannotation〔in〕为TRUE开始计时，为FALSE时重置定时器。booltin：1；property｛iectimet｝ptannotation〔in〕预设时间（ms）。iectimetpt；。。。｝awplcfbztimert；
　　这里的API注释采用了AWTK中定义的格式，但是对annotation做了一点扩展，增加了3个新的取值：fb表示这是一个功能块。in表示这是一个输入参数。out表示这是一个输出参数。5。2ZTIMER的实现
　　每个功能块必须提供虚函数表中定义的函数，不过主要代码集中exec函数里（其它函数可以自动生成出来）：staticrettawplcfbztimerexec（awplcfbtfb）｛awplcfbztimertztimerAWPLCFBZTIMER（fb）；if（awplcfbbeforeexec（fb）RETOK）｛ztimercurrenttimeawplcnowms（）；if（ztimerstate0！ztimerprevinztimerin）｛ztimerstate1；ztimerqFALSE；ztimeret0；ztimercount0；ztimerstarttimeztimercurrenttime；｝else｛if（！ztimerin）｛ztimerqFALSE；ztimerstate0；ztimeret0；ztimercount0；ztimerstarttimeztimercurrenttime；｝elseif（ztimerstate1）｛if（（ztimerstarttimeztimerpt）ztimercurrenttime）｛ztimerqTRUE；ztimeret0；ztimercount；ztimerstarttimeztimercurrenttime；｝else｛ztimerqFALSE；ztimeretztimercurrenttimeztimerstarttime；｝｝｝ztimerprevinztimerin；｝returnRETOK；｝5。3注册ZTIMER
　　功能块需要注册到前面介绍的功能块工厂：awplcfbfactoryregister（AWPLCFBTYPEZTIMER，awplcfbztimercreate）；
　　坦白的讲，本文只是介绍了实现自定义功能块的关键步骤，实际工作要麻烦很多。如果手工去做这些工作，开发一个功能块还觉得好玩，而开发几十个甚至几百个功能块，人不会变疯就会变傻。下一篇文章会我们介绍一下，如何用代码生成器来完成这些单调的工作，让开发自定义功能块成为一项快乐的工作。