【RTOS】智能家居-中间层

驱动和适配层开发

顶层开发

1. 代码整体架构

主要承担 "顶层业务层" 和 "底层驱动层" 的桥梁作用，同时包含了环形缓冲区（RingBuffer）的基础操作 ------ 整体分为两大核心模块：传感器数据采集任务、设备开关控制任务，以及通用的环形缓冲区工具函数。

中间层的核心价值：隔离业务层和驱动层，让业务层无需关心硬件细节，驱动层无需关心业务逻辑，提升代码可维护性；

通信方式：通过 MMC（内存控制块）+ 信号量（sem_req/sem_ack）实现跨任务 / 跨层级的同步与数据传递。

2. 核心模块拆解

2.1 全局变量与数据结构（通信载体）

// MMC控制块：管理"中间层-驱动层"的内存和同步（MMC=Memory Control Block）
mmc_ctrl_stru midlayer_sample_tempraure_mmc_ctrl;  // 温度采集MMC
mmc_ctrl_stru midlayer_sample_bright_mmc_ctrl;    // 亮度采集MMC
mmc_ctrl_stru midlayer_switch_light_mmc_ctrl;     // 灯光开关MMC
mmc_ctrl_stru midlayer_switch_fan_mmc_ctrl;       // 风扇开关MMC

// 采集数据结构体：存储温度/亮度的原始数据（中间层<->驱动层共享）
midlayer_sample_temprature_stru midlayer_sample_temprature_values;
midlayer_sample_bright_stru     midlayer_sample_bright_values;

// 开关控制结构体：存储灯光/风扇的开关状态（中间层<->驱动层共享）
midlayer_switch_light_stru      midlayer_switch_light_sw;
midlayer_switch_fan_stru        midlayer_switch_fan_sw;

// FreeRTOS任务句柄：用于任务管理（挂起/恢复/删除等）
TaskHandle_t MidLayer_Sample_Process_Task_Handler;
TaskHandle_t MidLayer_Switch_Process_Task_Handler;

mmc_ctrl_stru 是核心封装：用于管理任务 / 模块间的 "共享内存 + 同步信号量"，是跨模块通信的核心载体。

成员名	类型	作用
sem_req	SemaphoreHandle_t	请求信号量：发起方释放此信号量，通知接收方 "有请求需要处理"
sem_ack	SemaphoreHandle_t	应答信号量：接收方处理完请求后，释放此信号量通知发起方 "处理完成"
p_shared_mem	void *	共享内存指针：指向双方共用的数据缓存区（用于传递参数 / 结果）
shared_mem_byte	int	共享内存的字节大小：确保双方对内存的读写不会越界

midlayer_xxx_stru：定义具体的 "数据传输格式"，与mmc_ctrl_stru的p_shared_mem配合使用，实现结构化数据的传递。

结构体名	成员名	类型	作用
midlayer_sample_temprature_stru	temprature	int	存储温度采集结果（中间层与驱动层之间传递）
midlayer_sample_bright_stru	bright	int	存储亮度采集结果（如 AP3216C 传感器的环境光数据）
midlayer_switch_light_stru	light_sw	int	存储灯光开关状态（0=关，1=开，用于控制 Modbus 继电器）
midlayer_switch_fan_stru	fan_sw	int	存储风扇开关状态（与灯光逻辑一致）

上层模块（如业务层）通过mmc_ctrl_stru的sem_req发起请求，并将参数写入p_shared_mem；

下层模块（如中间层 / 驱动层）等待sem_req，读取p_shared_mem的参数后执行操作，再将结果写回p_shared_mem，最后释放sem_ack；

2.2 传感器采集任务：midlayer_sample_process_task_entry

核心作用：响应顶层业务的 "数据采集请求"，调用底层采集驱动获取温度 / 亮度数据，返回给业务层。

// 1. 等待业务层的采集请求（portMAX_DELAY=无限等待，直到信号量可用）
xSemaphoreTake(busi_sample_mmc_ctrl.sem_req, portMAX_DELAY);

// 2. 向驱动层发起温度采集请求（MMC_DELAY_TIME=请求超时时间）
if(mmc_ctrl_require(&midlayer_sample_tempraure_mmc_ctrl, MMC_DELAY_TIME) == pdPASS) {
    // 3. 把驱动层的温度数据，拷贝到业务层的共享内存
    ((busi_sample_stru *)(busi_sample_mmc_ctrl.p_shared_mem))->temprature = 
        ((midlayer_sample_temprature_stru *)(midlayer_sample_tempraure_mmc_ctrl.p_shared_mem))->temprature;
    log_i("temprature : %d", ...); // 打印调试
}

// 4. 同理处理亮度采集...

// 5. 填充预留字段（为后续扩展传感器预留）
    ((busi_sample_stru *)(busi_sample_mmc_ctrl.p_shared_mem))->reserved[0] = 1;
	((busi_sample_stru *)(busi_sample_mmc_ctrl.p_shared_mem))->reserved[1] = 2;
	((busi_sample_stru *)(busi_sample_mmc_ctrl.p_shared_mem))->reserved[2] = 3;
	((busi_sample_stru *)(busi_sample_mmc_ctrl.p_shared_mem))->reserved[3] = 4;

// 6. 释放响应信号量，通知业务层：采集完成，数据已就绪
xSemaphoreGive(busi_sample_mmc_ctrl.sem_ack);

核心函数 mmc_ctrl_require：中间层向驱动层发起 "采集请求" 的封装，内部通常会：

把采集参数写入共享内存；

释放驱动层的信号量，触发驱动层执行采集；

等待驱动层的响应信号量，超时返回失败；

共享内存转换：(busi_sample_stru *)(p_shared_mem) 是强制类型转换，把通用指针转为业务层结构体指针，实现数据传递。

2.3 设备开关控制任务：midlayer_switch_process_task_entry

核心作用：响应顶层业务的 "开关控制请求"，调用底层开关驱动控制灯光 / 风扇，获取驱动层的执行反馈，返回给业务层。

与采集任务的差异：

// 1. 先把业务层的灯光状态，同步到驱动层的共享内存
((midlayer_switch_light_stru *)(midlayer_switch_light_mmc_ctrl.p_shared_mem))->light_sw = 
    ((busi_switch_stru *)(busi_switch_mmc_ctrl.p_shared_mem))->light_status;

// 2. 发起灯光控制请求，驱动层执行"开/关"操作
if(mmc_ctrl_require(&midlayer_switch_light_mmc_ctrl, MMC_DELAY_TIME) == pdPASS) {
    // 3. 读取驱动层的执行反馈（比如继电器是否真的吸合），返回给业务层
    ((busi_switch_stru *)(busi_switch_mmc_ctrl.p_shared_mem))->light_status = 
        ((midlayer_switch_light_stru *)(midlayer_switch_light_mmc_ctrl.p_shared_mem))->light_sw;
}

控制任务的核心差异：先 "下发控制指令"（业务层→驱动层），再 "读取执行反馈"（驱动层→业务层），确保控制指令被正确执行；

反馈机制：避免 "业务层发了开灯光命令，但驱动层执行失败" 的情况，提升可靠性。

2.4 中间层初始化函数：midlayer_init

核心作用：初始化底层驱动，创建中间层任务，是中间层的入口函数。

void midlayer_init()
{
    SwitchDrv_Init();  // 初始化开关驱动（灯光/风扇）
    SampleDrv_Init();  // 初始化采集驱动（温度/亮度）
	
    // 创建采集任务：栈大小128字，优先级2
    xTaskCreate(midlayer_sample_process_task_entry, "midlayer_sample_process_task", 128, NULL, 2, &MidLayer_Sample_Process_Task_Handler);  
    // 创建开关控制任务：栈大小128字，优先级2
    xTaskCreate(midlayer_switch_process_task_entry, "midlayer_switch_process_task", 128, NULL, 2, &MidLayer_Switch_Process_Task_Handler);  
}

__weak 修饰的驱动初始化函数：__weak void SwitchDrv_Init(); 是 "弱定义"，允许驱动层提供 "强定义" 的实现，若驱动层未实现则为空（避免编译错误）；

任务栈大小：128 字（512 字节）