[AVR] C언어 OOP(Object-Oriented Programming) 구현

|  OOP

: Object-Oriented Programming(객체 지향 프로그래밍)
캡슐화 : 각 기능별 코드를 서로 분리, 관련된 코드는 묶음
     ex) 출력 파일, 버튼 입력 파일, ... 각 파일별로 캡슐화
추상화 : 하나만 있으면 의미가 없는 구체적인 것들을 모아 의미가 있는 하나의 코드로 만드는 것
     ex) DDRA &= ~(1<<7) → 이 단일 코드 하나는 의미가 없지만 이러한 것들이 여러개 모여 Port A : 입력 모드가 됨

• C언어 : Procedural Programming(절차 지향 프로그래밍)  → But, OOP스럽게 프로그래밍 하겠다!
  • Why?
    1. 새로운 객체(하드웨어)를 추가했을 때 기능 구현하기 용이 → 각 기능별 코드를 분리해놨기 때문
    2. 기능에 대한 디버깅 쉬움 → FND 출력이 안된다? FND 출력부에서 디버깅하면 됨

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OOP Implement Process

1. 객체가 객체를 호출

 

2. main을 AP 객체로, LED를 driver 객체로 구현

 

3. AP 객체를 세분화(캡슐화)하여 객체(Button, FND, LCD) Call

• StopWatch라는 부서의 이벤트 처리 담당자, 시간 계산 담당자, 출력 담당자가 있고 각 담당자가 Button, FND, LCD(하드웨어) 등을 Call

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Clock Machinde OOP 구현

: 탁상시계 + 스톱워치

네모 박스 : 객체, 화살표 : 호출

1. Listener

: Button의 상태 정보(Push Or Not) Check

• 1.1 사용할 Button driver 초기화
• 1.2 Button Event를 check하고 Mode 변경, Mode state를 Model에 저장
  • 1.2.1 AP State(TimeClock, StopWatch 2가지 모드)
  • 1.2.2 TimeClock State(Hour:Min, Sec:miliSec 2가지 모드)
  • 1.2.3 StopWatch State(Run, Stop, Reset 3가지 모드)

#include "Listener.h"

/*
[Listener]
 : Button 상태 정보 체크
*/

STRCT_button btn_RunStop_stopwatch, btn_Reset_stopwatch, btn_mode, btn_dispMode_timeClock;

/*ㅡㅡㅡ초기화ㅡㅡㅡ*/
void AP_Listener_init()
{
	DRIVER_Button_init(&btn_RunStop_stopwatch, &Button_DDR, &Button_PIN, Button_1);
	DRIVER_Button_init(&btn_Reset_stopwatch, &Button_DDR, &Button_PIN, Button_2);
	DRIVER_Button_init(&btn_dispMode_timeClock, &Button_DDR, &Button_PIN, Button_1);
	DRIVER_Button_init(&btn_mode, &Button_DDR, &Button_PIN, Button_4);
}

/*ㅡㅡㅡ버튼 입력 체크 -> Machine 모드 변경 -> Model에 저장ㅡㅡㅡ*/
void AP_Listener_EventCheck()
{
	uint8_t state_timeMode = AP_Model_getStateData_MachineMode();
	
	switch(state_timeMode)
	{
		case TIMECLOCK:
		AP_Listener_EventCheck_timeClock();
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_mode) == ACT_RELEASED)
		{
			state_timeMode = STOPWATCH;
			AP_Model_setStateData_MachineMode(state_timeMode);
		}
		break;
		
		case STOPWATCH:
		AP_Listener_EventCheck_stopwatch();
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_mode) == ACT_RELEASED)
		{
			state_timeMode = TIMECLOCK;
			AP_Model_setStateData_MachineMode(state_timeMode);
		}
		break;
	}
}

/*ㅡㅡㅡ버튼 입력 체크 -> StopWatch 모드 변경 -> Model에 저장ㅡㅡㅡ*/
void AP_Listener_EventCheck_stopwatch()
{
	uint8_t State_stopwatch;
	
	State_stopwatch = AP_Model_getStateData_stopwatch();
	
	switch(State_stopwatch)
	{
		case STOP:
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_RunStop_stopwatch) == ACT_PUSHED)
		{
			State_stopwatch = RUN;
			AP_Model_setStateData_stopwatch(State_stopwatch);
		}
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_Reset_stopwatch) == ACT_PUSHED)
		{
			State_stopwatch = RESET;
			AP_Model_setStateData_stopwatch(State_stopwatch);
		}
		break;
		
		case RUN:
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_RunStop_stopwatch) == ACT_PUSHED)
		{
			State_stopwatch = STOP;
			AP_Model_setStateData_stopwatch(State_stopwatch);
		}
		break;
		
		case RESET:
		State_stopwatch = STOP;
		AP_Model_setStateData_stopwatch(State_stopwatch);
		break;
	}
}

/*ㅡㅡㅡ버튼 입력 체크 -> TimeClock 모드 변경 -> Model에 저장ㅡㅡㅡ*/
void AP_Listener_EventCheck_timeClock()
{
	uint8_t State_timeClock;
	
	State_timeClock = AP_Model_getStateData_timeclock_Disp();
	
	switch(State_timeClock)
	{
		case HOUR_MIN:
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_dispMode_timeClock) == ACT_PUSHED)
		{
			State_timeClock = SEC_miliSEC;
			AP_Model_setStateData_timeclock_Disp(State_timeClock);
		}
		break;
		
		case SEC_miliSEC:
		if (DRIVER_Button_GetState(&btn_dispMode_timeClock) == ACT_PUSHED)
		{
			State_timeClock = HOUR_MIN;
			AP_Model_setStateData_timeclock_Disp(State_timeClock);
		}
		break;
	}
}

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2. Model

: AP의 어디에서나 접근 가능한 공용 Database

• 2.1 AP State Database(GetterSetter 이용)
• 2.2 ClockMachine State Database(GetterSetter 이용)
• 2.3 StopWatch State Database(GetterSetter 이용)

#include "Model_State_TimeMode.h"

/*
[Model]
 : AP 어디서나 접근 가능한 공용 Database
*/

uint8_t StateData_timeMode;

/*ㅡㅡㅡGetterSetterㅡㅡㅡ*/
uint8_t AP_Model_getStateData_MachineMode()
{
	return StateData_timeMode;
}
void AP_Model_setStateData_MachineMode(uint8_t data)
{
	StateData_timeMode = data;
}

▲ ClockMachine mode state Model

#include "Model_State_Disp_TimeClock.h"

/*
[Model]
 : AP 어디서나 접근 가능한 공용 Database
*/

uint8_t StateData_disp_timeClock;

uint8_t AP_Model_getStateData_timeclock_Disp()
{
	return StateData_disp_timeClock;
}
void AP_Model_setStateData_timeclock_Disp(uint8_t data)
{
	StateData_disp_timeClock = data;
}

▲ TimeClock mode state Model

#include "Model_State_StopWatch.h"

/*
[Model]
 : AP 어디서나 접근 가능한 공용 Database
*/

uint8_t StateData_stopwatch;

/*ㅡㅡㅡGetterSetterㅡㅡㅡ*/
uint8_t AP_Model_getStateData_stopwatch()
{
	return StateData_stopwatch;
}
void AP_Model_setStateData_stopwatch(uint8_t data)
{
	StateData_stopwatch = data;
}

▲ StopWatch mode state Model

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3. Service

: AP 메인 기능 수행

• 3.1 TimeClock Function
  • 3.1.1 시간 변수 초기화
  • 3.1.2 시간(시, 분, 초) 계산 ← ISR 이용 1ms count
  • 3.1.3 계산한 시간을 Presenter로 넘김
• 3.2 StopWatch Function
  1. 3.2.2 시간 변수 초기화
  2. 3.2.2 시간(시, 분, 초) 계산  ← ISR 이용 1ms count 
     • : Model에 저장된 mode State data에 따라 시간 count할지 안할지 결정(RUN 모드일 때만 count)

#include "Service_TimeClock.h"

/*
[Service]
 : AP의 기능을 구현하는 핵심 알고리즘
*/

uint16_t TC_msec;
uint8_t TC_sec;	// 60되면 Min+1
uint8_t TC_min;	// 60되면 Sec 0, Hour+1
uint8_t TC_hour;

/*ㅡㅡㅡ초기화ㅡㅡㅡ*/
void AP_Service_TimeClock_init()
{
	TC_msec = 0;
	TC_sec = 10;
	TC_min = 17;
	TC_hour = 18;
}

/*ㅡㅡㅡTimeClock에 사용할 시간(시,분,초) 계산ㅡㅡㅡ*/
void AP_Service_TimeClock_increase_mSec()
{
	TC_msec = (TC_msec+1) % 1000;
	if(TC_msec) return;
	
	TC_sec = (TC_sec+1) % 60;
	if(TC_sec)	return;
	
	TC_min = (TC_min+1) % 60;
	if(TC_min)	return;
	
	TC_hour = (TC_hour+1) % 24;
}

/*ㅡㅡㅡ계산한 시간(시,분,초)을 다음 단계(Presenter)로 넘김ㅡㅡㅡ*/
void AP_Service_TimeClock_Run()
{
	uint8_t State_timeMode;
	State_timeMode = AP_Model_getStateData_MachineMode();
	if (State_timeMode != TIMECLOCK) return;
	
	AP_Presenter_Disp_TimeClockData(TC_hour, TC_min, TC_sec, TC_msec);
}

▲ TimeClock Service

#include "Service_StopWatch.h"

/*
[Service]
 : AP의 기능을 구현하는 핵심 알고리즘
*/

uint16_t SW_msec;
uint8_t SW_sec;	// 60되면 Min+1
uint8_t SW_min;	// 60되면 Sec 0, Hour+1
uint8_t SW_hour;

/*ㅡㅡㅡ초기화ㅡㅡㅡ*/
void AP_Service_StopWatch_init()
{
	SW_msec = 0;
	SW_sec = 0;
	SW_min = 0;
	SW_hour = 0;
}

/*ㅡㅡㅡStopWatch에 사용할 시간(시,분,초) 계산ㅡㅡㅡ
 ㅡㅡㅡ + 어떤 모드인지 Model에서 state data 불러옴ㅡㅡㅡ */
void AP_Service_StopWatch_increase_mSec()	// CTC Mode interrupt 발생 할 때 마다 실행
{
	uint8_t State_stopwatch;
	State_stopwatch = AP_Model_getStateData_stopwatch();
	
	if (State_stopwatch == RUN)	// RUN 모드 일때만 시간 카운트하고 아니면 함수 빠져나감
	{
		SW_msec = (SW_msec+1) % 1000;	// 0~999
	}
	else return;
	
	if (SW_msec)	return;	// 참이면 return -> 거짓(0되면)이면 아래 코드 실행 -> 0 의미 : 1000ms
	// 1000ms -> mSec=0 -> 아래 코드 실행(t_Sec+1)
	
	SW_sec = (SW_sec+1) % 60;	// 0~59
	if (SW_sec)	return;	// 60초 -> t_Sec=0 -> 아래 코드 실행(t_Min+1)
	
	SW_min = (SW_min+1) % 60;
	if (SW_min)	return;
	
	SW_hour = (SW_hour+1) % 24;	// 0~23
}

/*ㅡㅡㅡ계산한 시간(시,분,초)을 다음 단계(Presenter)로 넘김ㅡㅡㅡ
 ㅡㅡㅡ + 어떤 모드인지 Model에서 state data 불러옴ㅡㅡㅡ */
void AP_Service_StopWatch_Run()
{
	uint8_t State_timeMode;
	State_timeMode = AP_Model_getStateData_MachineMode();
	if (State_timeMode != STOPWATCH) return;
	
	uint8_t State_stopwatch;
	State_stopwatch = AP_Model_getStateData_stopwatch();
	
	if (State_stopwatch == RESET)	// 모드 리셋이면 시간 변수 초기화하고 display
	{
		SW_msec = 0;
		SW_sec = 0;
		SW_min = 0;
		SW_hour = 0;
	}	
	
	AP_Presenter_Disp_StopWatchData(SW_hour, SW_min, SW_sec, SW_msec);
}

▲ StopWatch Service

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4. Presenter

: Service로부터 받은 시간 data를 LCD,FND에 출력

• 4.1 사용할 LCD, FND driver 초기화
• 4.2 TimeClock data 출력
• 4.3 StopWatch data 출력
  • Model에 저장된 mode State data에 따라 [시:분] 출력 or [초:밀리초] FND 출력
    • : TimeClock과는 다르게 mode에 따라 시간을 다르게 계산할 필요(Run, 0 초기화, 시간 stop)가 없고 모드별로 시간 data 골라서 출력하면 됨(시간 data : 시, 분, 초, 밀리초 저장)

#include "Presenter.h"

/*
[Presenter]
 : Data를 LCD, FND에 출력
*/

/*ㅡㅡㅡ초기화ㅡㅡㅡ*/
void AP_Presenter_init()
{
	DRIVER_LCD_init();
	DRIVER_FND_init();
}

/*ㅡㅡㅡService에서 시간 받아서 StopWatch FND, LCD 출력ㅡㅡㅡ*/
void AP_Presenter_Disp_StopWatchData(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec, uint16_t msec)
{
	if (msec % 7 != 0) return;		// 7초에 1번 출력
	
	// FND 출력
	uint16_t Data_stopwatch;
	Data_stopwatch = (min%10 * 1000) + (sec*10) + (msec/100);
	/*	t_Min%10 * 1000 : 분 1의 자리로 만들고(%10) FND 1000의 자리에 보내기(*1000)
		t_Sec*10 : 초 FND 10의 자리로 보내기 -> 55초 : 0550
		mSec/100 % 10 : 550ms : 5 FND 출력  */
	DRIVER_FND_SetFndData(Data_stopwatch);
	
	// LCD 출력
	char buff[30];
	sprintf(buff, "Stop Watch");
	DRIVER_LCD_writeString_XY(0, 3, buff);
	sprintf(buff, "%02d:%02d:%02d:%02d", hour, min, sec, msec/10);
	DRIVER_LCD_writeString_XY(1, 0, buff);
}

/*ㅡㅡㅡService에서 시간 받아서 TimeClock FND, LCD 출력ㅡㅡㅡ
  ㅡㅡㅡ + 어떤 모드인지 Model에서 state data 불러옴ㅡㅡㅡ
  
 => 1. StopWatch : Mode 별로 시간 계산이 달라서(시간 유지, 런, 초기화) Service에서(시간 계산 할 때) Model의 state data 불러옴
    2. TimeClock : Mode 별로 어떤걸 출력할지가 달라서(시:분 or 초:밀리초) Presenter에서(출력 할 때) Model의 state data 불러옴
 */
void AP_Presenter_Disp_TimeClockData(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec, uint16_t msec)
{
	if (msec % 7 != 0) return;
	
	uint16_t Data_timeClock;
	
	uint8_t State_Disp_timeClock = AP_Model_getStateData_timeclock_Disp();
	
	// FND 출력
	switch(State_Disp_timeClock)
	{
		case HOUR_MIN:
		if(sec % 4 < 2) DRIVER_FND_colonON();			// 2초에 한번 콜론 ON/OFF
		else if(sec % 4 >= 2) DRIVER_FND_colonOFF();
		
		Data_timeClock = (hour*100) + min;
		DRIVER_FND_SetFndData(Data_timeClock);
		break;
		
		case SEC_miliSEC:
		if(sec % 2 < 1) DRIVER_FND_colonON();			// 1초에 한번 콜론 ON/OFF
		else if(sec % 2 >= 1) DRIVER_FND_colonOFF();
		
		Data_timeClock = (sec*100) + (msec/10);
		DRIVER_FND_SetFndData(Data_timeClock);
		break;
	}
	
	// LCD 출력
	char buff[30];
	sprintf(buff, "Time Clock");
	DRIVER_LCD_writeString_XY(0, 3, buff);
	sprintf(buff, "%02d:%02d:%02d:%02d", hour, min, sec, msec/10);
	DRIVER_LCD_writeString_XY(1, 0, buff);	
}

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5. AP main

: 세분화된 각 AP 기능을 조합하여 하나의 AP로 조립

• 5.1 ISR 설정
• 5.2 각 AP 기능 초기화
• 5.3 ClockMachine 초기 모드 설정
• 5.4 각 AP 기능 동작 호출

#include "AP_Main.h"

/*
FLOW : Listener(버튼입력) -> Model(모드상태) -> Service(시간계산) -> Presenter(출력) -> main
*/

/*
[AP_Main]
 : 세분화 된 각 AP 기능을 조합하여 하나의 AP로 조립(추상화)
*/

ISR(TIMER0_OVF_vect)		// Normal mode, 1ms마다 fnd 출력
{
	DRIVER_FND_ISR_Process();
	TCNT0 = 130;
}
ISR(TIMER2_COMP_vect)		// CTC mode, 1ms마다 시간+1
{
	AP_Service_StopWatch_increase_mSec();
	AP_Service_TimeClock_increase_mSec();
}

void AP_Main_init()
{
	AP_Listener_init();
	AP_Service_StopWatch_init();
	AP_Service_TimeClock_init();
	AP_Presenter_init();
	TIMER0_init();
	TIMER2_init();

	sei();
	
	AP_Model_setStateData_MachineMode(TIMECLOCK);
	AP_Model_setStateData_stopwatch(STOP);
	AP_Model_setStateData_timeclock_Disp(HOUR_MIN);
}
void AP_Main_execute()
{
	AP_Listener_EventCheck();
	
	AP_Service_StopWatch_Run();
	AP_Service_TimeClock_Run();
}

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작동 영상

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전체 소스코드

AVR_0223_ClockMachine_OOP.zip

0.14MB

 

 

 

 

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