Виталий Ткаченко - Обратные вызовы в C++

3. Считывание показаний отдельных датчиков.

4. Считывание показаний всех работоспособных датчиков.

5. Асинхронный опрос показаний.

6. Возможность получения минимальных и максимальных значений для группы датчиков.

7. Настройка пороговых значений показателей и уведомление при их превышении.

8. Возможность работы как с реальными физическими датчиками, так и с их программными моделями.

Базовый сценарий функционирования модуля следующий.

Основным компонентом, поставляющим информацию, являются датчики. Они могут производить измерения трех типов: текущее, сглаженное и производное. Для идентификации датчикам присваиваются уникальные номера.

Перед началом работы производится настройка, т. е. определяется состав датчиков, с которых будут сниматься показания. Настройка не статическая, она может изменяться в процессе работы.

В любой момент приложение может запросить показания датчиков как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Показания возвращаются только для функционирующих датчиков, в приложении должна иметься возможность проверить их работоспособность.

Коммуникация с датчиками осуществляется через протокол USB либо Ethernet путем пересылки / получения команд в соответствии с заданным протоколом.

В процессе работы модуль должен отслеживать и уведомлять приложение о том, что некоторые показатели превышают заданные пороговое значение. Состав измеряемых значений и их предельные величины настраиваются приложением.

В соответствии с описанием структура системы может быть представлена следующим образом (Рис. 26).

Рис. 26. Структурная схема

Приложение через интерфейс обращается к функциям модуля. В зависимости от вызываемой функции интерфейс обращается к соответствующим компонентам и возвращает результат.

Компонент «Асинхронный вызов» предназначен для выполнения асинхронных вызовов. «Наблюдатель» предназначен для отслеживания пороговых значений. «Контейнер» хранит список датчиков. Компонент «Датчик» через компонент «драйвер» обращается к аппаратному обеспечению.

Итак, в соответствии методологией объектно-ориентированного анализа необходимо определить состав классов и связи между ними, отражающие предметную область. Нам будут необходимы следующие классы:

• класс для работы с датчиком;

• контейнер для хранения указанных классов;

• драйвер, обеспечивающий низкоуровневое взаимодействие с аппаратурой;

• очередь для выполнения асинхронных запросов;

• класс для отслеживания пороговых значений;

• интерфейсный класс, который будет взаимодействовать с приложением для вызовов соответствующих функций модуля.

Обобщенная диаграмма классов модуля представлена на Рис. 27 35 35 Диаграмма классов изображена в формате UML. Читателям, которые не знакомы с указанным графическим языком моделирования, можно порекомендовать книгу «Леоненков А. В. Самоучитель UML 2». .

Рис. 27. Обобщенная диаграмма классов

Класс ISensorControlобъявляет интерфейс модуля, класс SensorControlреализует указанный интерфейс. SensorControlсодержит классы Observer(отслеживает пороговые значения), CommandQueue(очередь комманд для асинхронных запросов), SensorContainer(реализует контейнер для хранения классов для работы с датчиком).

Интерфейс для работы с датчиками объявлен в классе ISensor, обощенная реализация интерфейса осуществляется в классе SensorAbstract. Указанный класс хранит указатель на IDriver, который используется для получения значений датчиков. В классе IDriverобъявляется интерфейс для взаимодействия с аппаратурой.

В Листинг 86 представлены общие объявления типов.

namespace sensor

{

class ISensor;

class IDriver;

using SensorNumber = unsigned int; // (1)

using SensorValue = double; // (2)

using CheckAlertTimeout = unsigned int; // (3)

enum class SensorType : uint32_t // (4)

{

Spot = 0,

Smooth = 1,

Derivative = 2,

};

enum class DriverType : uint32_t // (5)

{

Simulation = 0,

Usb = 1,

Ethernet = 2

};

enum class AlertRule : uint32_t // (6)

{

More = 0,

Less = 1

};

using SensorPointer = std::shared_ptr; // (7)

using DriverPointer = std::shared_ptr; // (8)

using SensorValueCallback = std::function; // (9)

using SensorAlertCallback = std::function; // (10)

}; //namespace sensor

В строке 1 объявлен тип для номера датчика, в строке 2 объявлен тип значения, возвращаемого датчиком. В строке 3 объявлен тип значения интервала опроса датчиков для сигнализации пороговых значений.

В строке 4 объявлены идентификаторы типов датчиков, в строке 5 объявлены идентификаторы драйверов. В строке 6 объявлены идентификаторы правил для задания пороговых значений (сигнализация превышения или опускания ниже заданного значения).

В строке 7 объявлен тип для хранения указателей классов датчиков, в строке 8 – тип для хранения указателей классов драйверов. В строке 9 объявлен тип обратного вызова, в который передается значение датчика, в строке 10 – тип обратного вызова, в который передается значение датчика в случае срабатывания сигнализации порогового значения.

В процессе работы любой программы могут ситуации, приводящие к ошибкам. Причины ошибок могут быть самыми различными: неправильные действия пользователя, некорректная работа ПО, сбои в работе оборудования и т. п. Таким образом, возникает необходимость реализации подсистемы обработки ошибок, которая осуществляет восстановление работоспособности компонента после возникновения ошибочной ситуации и уведомление об этом пользователя.

В общем случае существуют две модели обработки ошибок: анализ кодов возврата и использование исключений. Несмотря на то, что использование исключений в последнее время подвергается серьезной критике, вплоть до того, что в новых языках программирования от них избавляются, в C++ указанный механизм остается востребованным, и мы также им воспользуемся. Объявления для формирования исключений представлены в Листинг 87.

namespace sensor

{

enum class SensorError: uint32_t // (1)