前两天写了一篇文章举了个STM32开发里面使用宏提高可移植性的栗子（啊，有点饿），不过嘛，有时候光使用宏可能不太能满足需求。这次，我们举个结构体的例子。当然，还是基于STM32F1的标准库。
（温馨提示：默认读者对IIC协议有一定了解）
另外，链接在这里：https://segmentfault.com/a/11...
ST提供的标准库里面大量使用了结构体，用于封装一些经常会被一同使用到的、而且往往是在描述同一个对象的属性的数据，比如，GPIO初始化结构体是这样的：
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin;
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;
}GPIO_InitTypeDef;这个结构体就封装了GPIO的基本设置信息——指定的引脚号、输出速率、模式。
前面的文章里说到过，分层的设计可以提高程序的可移植性，而这种“分层”不仅可以通过宏来实现，也可以通过传参来实现。
在最糟糕的情况下，我们驱动程序里用到的参数和驱动程序混杂在一起，可读性差、可移植性差；如果使用了一些宏来对参数进行封装，虽然我们都知道实际上编译器干的事情就是字符串替换。但是，其实也可以理解为我们专门建了个“仓库”来存放一些可能会变更的参数，这个“仓库”大概率位于你的驱动程序的“.h文件”的头部，你可以方便地找到它并更改其中的内容。
举个例子，在用GPIO模拟IIC协议的时候你可以这么干：
#define IIC_SCL_PORT GPIOB
#define IIC_SCL_PIN GPIO_Pin_10
#define IIC_SDA_PORT GPIOB
#define IIC_SDA_PIN GPIO_Pin_11然后把IIC驱动程序里的GPIOB、GPIO_Pin_10之类的参数都换成自己定义的宏。
但是，有个问题，如果你要模拟两条，或者更多的IIC总线呢？
或许你觉得可以这样：
#define IIC1_SCL_PORT GPIOB
#define IIC1_SCL_PIN GPIO_Pin_10
······但是，这样会很麻烦，因为你需要根据不同的情况去决定使用哪个宏，可能你会选择增加额外的参数，然后进行判断，决定调用某一套代码——是的，如果你坚持只是简单地使用宏来实现的话，你大概率得在函数里针对不同的情况分别进行实现，这太麻烦了。
有没有啥更好的办法呢？
我们来想一想，前面说利用宏的时候可以理解为建立了一个参数的“仓库”，那么，针对不同的情况，可以建立不同的仓库，同时，在调用时传入参数来决定调用某一个“仓库”里的数据，这样就会使你的实现变得更简洁。
考虑到我们“仓库”里的数据所描述的对象——不同的模拟IIC总线，各个”仓库“里的数据应该拥有近似的类型，所以，可以采用结构体数组来存储。
当然，首先我们得建个结构体。IIC总线有两根线，SCL和SDA，SCL和SDA又具有各自的模式、速率和引脚号，如果完全依照层次关系来建立结构体，我们的数据结构可能是描述引脚的结构体套着描述总线的结构体，又套了个描述设备的结构体······不不不！这么干伤头发，想办法简化一下吧，引脚的速率在IIC通信的时候一般直接设成最高一档就可以了；模式嘛，根据读取数据和发送数据的需要进行切换，不用从驱动程序以外进行控制（应用层程序无需负责）；设备信息，一般会另外单开文件，而且有时候比较复杂，不太方便放进来。所以，这几个就不放到咱的结构体里了。
那我们需要啥呢？SCL、SDA的端口号、引脚号，先放这几个，有需要再添加。
写出来是这样：
typedef struct
{
GPIO_TypeDef *SCL_GPIOx;
uint16_t SCL_Pin;
GPIO_TypeDef *SDA_GPIOx;
uint16_t SDA_Pin;
}birch_iic_bus_t;然后就可以建立一个数组来管理不同的模拟IIC总线：
birch_iic_bus_t birch_iic_bus[3] = {
[0] = {.SCL_GPIOx = GPIOB,.SCL_Pin = GPIO_Pin_5,
.SDA_GPIOx = GPIOB,.SDA_Pin = GPIO_Pin_6},
[1] = {.SCL_GPIOx = GPIOB,.SCL_Pin = GPIO_Pin_10,
.SDA_GPIOx = GPIOB,.SDA_Pin = GPIO_Pin_11},
[2] = {.SCL_GPIOx = GPIOA,.SCL_Pin = GPIO_Pin_5,
.SDA_GPIOx = GPIOA,.SDA_Pin = GPIO_Pin_6}
};然后，用个带参宏，把最基础的几个总线操作写出来：
#define BIRCH_IIC_SCL_H(bus) Birch_IIC_Set_Pin((bus)->SCL_GPIOx,(bus)->SCL_Pin)
#define BIRCH_IIC_SCL_L(bus) Birch_IIC_Reset_Pin((bus)->SCL_GPIOx,(bus)->SCL_Pin)
#define BIRCH_IIC_SDA_H(bus) Birch_IIC_Set_Pin((bus)->SDA_GPIOx,(bus)->SDA_Pin)
#define BIRCH_IIC_SDA_L(bus) Birch_IIC_Reset_Pin((bus)->SDA_GPIOx,(bus)->SDA_Pin)
#define BIRCH_IIC_READ_SDA(bus) GPIO_ReadInputDataBit((bus)->SDA_GPIOx,(bus)->SDA_Pin)能够对总线进行拉高拉低、读取电平状态这些操作之后，就可以开始实现通信协议了。
哦，对了，操作引脚的函数是这样的：
void Birch_IIC_Set_Pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t Pin)
{
GPIOx->BSRR = (uint32_t)Pin;
}
void Birch_IIC_Reset_Pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t Pin)
{
GPIOx->BRR = (uint32_t)Pin;
} 为了提高效率，直接操作寄存器了，调用库函数也可以实现功能（而且开O3优化以后速度差不了多少）。
突出重点，引脚模式的切换放到一边，直接看时序的实现吧，如下：
void Birch_IIC_Start(birch_iic_bus_t *bus)
{
Birch_IIC_SDA_OUT(bus);
BIRCH_IIC_SDA_H(bus);
BIRCH_IIC_SCL_H(bus);
delay_us(2);
BIRCH_IIC_SDA_L(bus);
delay_us(2);
BIRCH_IIC_SCL_L(bus);
}以起始条件为例，我们传入的参数应当是结构体数组中某个成员的首地址，然后，根据这一信息，设置相应IIC总线的SDA线为输出模式，拉高两根线保证总线处于没有进行通信时的常规状态，然后，延时一段时间，发送起始条件（拉低指定总线的SDA）。然后，再延时一段时间确保SDA线上的信号被接收到。之后再拉低SCL，准备开始发送数据。
由于你已经了解了IIC通信的时序，相信知道了怎么传参以后，你能够很容易地实现终止条件、读取、发送等等操作了，这里不再啰嗦，需要参考的话请到文末下载代码。
继续来发现问题和解决问题。
以起始条件的发送函数为例，虽然能够根据传入的参数，选择某一指定的总线进行操作，但是，还有一个数据混杂在驱动程序里了——延时时间。如果延时时间是固定的，那么我们模拟的不同总线的速率就会是一样的，这可能没法满足实际使用的需要——有些传感器可能只支持100KHz速率的”标准模式“（虽然现在大部分都支持400K的模式），而有些IIC设备可能需要比较快的通信速率（比如屏幕）。所以，得想个法子为不同的总线指定不同的延时时间。
怎么办呢？加个参数就好了：
typedef struct
{
GPIO_TypeDef *SCL_GPIOx;
uint16_t SCL_Pin;
GPIO_TypeDef *SDA_GPIOx;
uint16_t SDA_Pin;
uint8_t Speed_range; //速率等级,值越小速率越高
}birch_iic_bus_t;定义一个无符号字符型数据，用于存储总线的”速率等级“，然后，写个根据不同情况进行延时的函数：
inline void Birch_IIC_Delay(birch_iic_bus_t *bus)
{
if(0 == bus->Speed_range){
__nop();__nop();__nop();
}
else if(1 == bus->Speed_range){
delay_us(2);
}
else{
delay_us(4);
}
}当然，还得去改改结构体数组：
birch_iic_bus_t birch_iic_bus[3] = {
[0] = {.SCL_GPIOx = GPIOB,.SCL_Pin = GPIO_Pin_5,
.SDA_GPIOx = GPIOB,.SDA_Pin = GPIO_Pin_6,
.Speed_range = 2},
[1] = {.SCL_GPIOx = GPIOB,.SCL_Pin = GPIO_Pin_10,
.SDA_GPIOx = GPIOB,.SDA_Pin = GPIO_Pin_11,
.Speed_range = 0},
[2] = {.SCL_GPIOx = GPIOA,.SCL_Pin = GPIO_Pin_5,
.SDA_GPIOx = GPIOA,.SDA_Pin = GPIO_Pin_6,
.Speed_range = 2}
};（其实也可以设成值越大速率越高然后搞个”前进四！“啥的）
还有一个需要稍微注意一下的地方是，读取函数应该设置一个参数用于决定是否发送响应，很多传感器一次会发送多个8位数据。
为了提高程序的可读性，可以写成这样：
#define BIRCH_IIC_ACK 1 //用于决定是否发送响应，示意从机继续发送
#define BIRCH_IIC_NACK 0函数实现：
uint8_t Birch_IIC_Base_Read_Byte(birch_iic_bus_t *bus,uint8_t Ack)
{
uint8_t receive = 0;
Birch_IIC_SDA_IN(bus);
for(uint8_t i=0;i<8;i++)
{
BIRCH_IIC_SCL_L(bus);
Birch_IIC_Delay(bus);
BIRCH_IIC_SCL_H(bus);
receive = (receive << 1) | BIRCH_IIC_READ_SDA(bus);
Birch_IIC_Delay(bus);
}
if(BIRCH_IIC_ACK == Ack)
Birch_IIC_Send_Ack(bus);
else
Birch_IIC_Send_NAck(bus);
return receive;
} 调用的示例：Birch_IIC_Base_Read_Byte(&birch_iic_bus[0],BIRCH_IIC_ACK);
还有，还有，IIC读取Ack可能会出现异常，为了不让程序卡死在这，得加个超时退出的机制，并注意返回错误提示，你可以这样实现：
#define BIRCH_IIC_STATUS_FAILED 1 //IIC通信状况
#define BIRCH_IIC_STATUS_OK 0uint8_t Birch_IIC_WaitAck(birch_iic_bus_t *bus)
{
uint8_t ucErrTime = 0;
Birch_IIC_SDA_IN(bus);
BIRCH_IIC_SCL_H(bus);
Birch_IIC_Delay(bus);
while(BIRCH_IIC_READ_SDA(bus))
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime > 250)
{
return BIRCH_IIC_STATUS_FAILED;
}
}
BIRCH_IIC_SCL_L(bus);
Birch_IIC_Delay(bus);
return BIRCH_IIC_STATUS_OK;
}最后给大家看个实际使用的小例子，基于别人的程序移植过来的：
void single_write_Si7021(u8 REG_address)
{
//IIC_Start();
Birch_IIC_Start(&birch_iic_bus[0]);
//IIC_Send_Byte((SLAVE_ADDR<<1)|0);
Birch_IIC_Base_Send_Byte(&birch_iic_bus[0],SLAVE_ADDR<<1|0);
//IIC_Wait_Ack();
Birch_IIC_WaitAck(&birch_iic_bus[0]);
//IIC_Send_Byte(REG_address);
Birch_IIC_Base_Send_Byte(&birch_iic_bus[0],REG_address);
//IIC_Wait_Ack();
Birch_IIC_WaitAck(&birch_iic_bus[0]);
//IIC_Stop();
Birch_IIC_Stop(&birch_iic_bus[0]);
}注释掉的部分是原先的代码，可以看到，移植的时候程序结构基本不用变化，简单换换函数就行了。
好了，要注意的地方都说完了，详细的，请看代码！
工程下载地址：https://www.lanzous.com/iajofpi
（还不是很完善所以暂时不扔到某hub上丢人）
（另：测试代码基于STM32F1 V3.5版本标准库）
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