嵌入式程序设计模式-桥接模式

桥接模式定义

桥接模式是结构型设计模式 的一种，核心思想是：将「抽象部分」与「实现部分」解耦，使两者可以独立变化，通过「组合」而非「继承」的方式建立两个维度的关联，避免因多层继承导致的类爆炸问题。

简单来说：桥接模式的本质是 "拆维度、解耦合"------ 把一个复杂系统拆解为两个或多个独立变化的维度，每个维度单独扩展，维度间通过 "桥"（引用 / 组合）关联。

场景理解

一、场景背景

硬件：STM32 开发板，支持串口、CAN1等多种通信外设；
协议：
- 协议 A：简单串口协议（帧格式：0xAA + 命令 + 参数 + 0x55）；
- 协议 B：CAN 专用协议（帧格式：标准 ID=0x123 + 命令 + 参数 + 校验位）；
需求：开发板能通过「串口 + 协议 A」「CAN + 协议 B」通信，后续可能CAN + 协议A或串口+协议B，也是有可能。

二、不用桥接模式

如果直接写死逻辑，会出现：

复制代码

// 耦合严重的写法：通信方式和协议绑死
void send_data_usart_a(uint8_t cmd, uint8_t param) {
    // 串口+协议A的发送逻辑
    uint8_t buf[] = {0xAA, cmd, param, 0x55};
    HAL_UART_Transmit(&huart1, buf, 4, 100);
}

void send_data_can_b(uint8_t cmd, uint8_t param) {
    // CAN+协议B的发送逻辑
    CanTxMsg msg = {.StdId=0x123, .DLC=3, .Data={cmd, param, cmd^param}};
    HAL_CAN_Transmit(&hcan1, &msg, 100);
}

问题：新增「串口 + 协议 B」或「CAN + 协议 A」，要重写大量重复代码；改协议格式，所有通信方式的代码都要改。

三、桥接模式实现（拆维度、解耦合）

核心思路：拆成两个独立维度

维度	职责	具体实现
实现维度（通信硬件）	底层硬件收发（串口 / CAN），屏蔽硬件差异	串口驱动、CAN 驱动
抽象维度（通信协议）	协议编解码（协议 A / 协议 B），屏蔽协议差异	协议 A 解析、协议 B 解析
桥接	协议对象持有通信驱动引用，通过组合调用	协议 A 对象→串口驱动

四、代码实现

结构体元素：

1、基础的硬件接口初始化函数init

2、发送函数send+接收函数recv

3、回调函数表，什么命令触发什么回调函数

4、解析接受数据的函数

复制代码

typedef struct {
    // 1. 硬件接口初始化函数
    CommStatus (*init)(void);
    
    // 2. 发送/接收函数
    CommStatus (*send)(const uint8_t *data, uint16_t len);
    CommStatus (*recv)(uint8_t *data, uint16_t max_len, uint16_t *recv_len);
    
    // 3. 回调函数表（命令-回调映射）
    const CmdCallbackItem *cb_table;
    uint16_t cb_table_len;  // 回调表长度
    
    // 4. 解析接收数据的函数
    CmdType (*parse)(const uint8_t *data, uint16_t len, uint8_t *param);
} CommProto;

流程：

1、主函数完成init，如何轮询等待接收，如果有数据，则将数据和对应的长度传递至parse中

2、parse中对数据进行校验判断，判断成功后，根据命令去回调函数并调用send回应主机