芯耀
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大家好，我是杂烩君。
嵌入式 / 单片机项目开发中，我们常常会根据实际情况选择大方向的软件框架：裸机系统、前后台系统、RTOS、Linux等。实际开发中，选择什么样的软件架构，只是第一步。
系统里面的各个模块怎么协同工作，业务逻辑怎么设计？也得在项目前期好好考虑，如果是想到哪写到哪，可能后面会受很多苦。
我们有必要学习各种编程模型了（设计模式）。如事件驱动编程模型、消息驱动编程模型、状态机模型等。
编程模型与大方向的软件框架并不冲突，如我们常用的状态机模型，裸机系统也能跑、RTOS也能跑、Linux也能跑。
本篇笔记我们一起来学习MVC编程模型。
1、MVC编程模型简介
MVC（Model-View-Controller）是一种软件设计模式，它将应用程序分为三个主要部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller），这种分离有助于提高代码的可维护性、可扩展性和可测试性。
模型（Model）：专注于数据管理和业务逻辑。
视图（View）：负责呈现数据给用户，它是用户界面的部分。
控制器（Controller）：作为模型和视图之间的桥梁，接收用户的输入请求，根据请求调用相应的模型方法进行数据处理，然后选择合适的视图将处理结果展示给用户。
MVC 最初是为 Web 应用程序设计的，但它的思想同样适用于嵌入式系统开发。
如嵌入式场景中：
视图（View）：处理数据显示（如LCD屏渲染、LED状态指示）。
控制器（Controller）：协调输入（如GUI输入、中断处理、用户按键响应）。
MVC的核心优势：
1、结构图
单向依赖：Controller操作Model，View监听Model。
解耦设计：View和Controller不直接交互，Model独立于界面逻辑。
2、时序图
-
- 用户输入（如按键）传递到Controller。Controller修改Model数据（如更新传感器状态）。Model通过
notifyObservers()
- 回调触发View更新（非Controller直接调用View）。View从Model拉取最新数据并渲染（如刷新LCD显示）。
MVC思想应用实例
下面列举4个例子，一个是我们自己编写的最小MVC demo，另外3个是Github上嵌入式相关的使用到MVC思想的项目。
1、MVC demo
嵌入式中，带GUI界面的产品，会有这种场景：切换GUI界面，业务逻辑读取本地配置数据，刷新到对应GUI界面上。
下面我们针对这种简单的场景编写基于一个简单的基于pthread库的Linux多线程应用实例：
控制器模块：接收用户输入的页面索引，根据映射关系获取对应的配置索引，并向模型模块发送读取配置的请求。
模型模块：根据接收到的配置索引，从配置数组中获取相应的配置信息，并发送给视图模块。
视图模块：接收到配置信息后，将其显示在对应的页面上。
（1）类图
类定义
Model 类负责处理配置数据的读取和存储，包含配置数组、线程和消息队列等成员。
View 类负责显示页面和配置信息，包含当前页面索引、线程和消息队列等成员。
Controller 类作为协调者，持有 Model 和 View 的指针，负责接收用户输入并控制它们的交互。
Config 类表示配置信息，包含配置名称和值。
关联关系
Controller 与 Model、View 之间是聚合关系（has），即 Controller 持有 Model 和 View 的实例。Model 与 Config 之间是组合关系（contains），Model 包含多个 Config 实例。
（2）时序图
（3）运行
- 终端输入页面索引。Controller 接收到输入后，根据页面 - 配置映射关系获取对应的配置索引。Controller 向 Model 发送 READ_CONFIG 消息，请求读取指定配置。Model 从 Config 中获取相应的配置信息。Model 向 View 发送 CONFIG 消息，传递配置信息。View 接收到消息后，显示当前页面和配置信息。
（4）代码
#include<stdio.h>
#include"model.h"
#include"view.h"
#include"controller.h"
intmain(void)
{
Model *model = create_model();
View *view = create_view();
Controller *controller = create_controller(model, view);
start_model(model);
start_view(view);
start_controller(controller);
pthread_exit(NULL);
return0;
}
model.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include"model.h"
staticvoidupdate_config(Model *model, int config_index)
{
const Config *config = get_config(model->configs, config_index, model->num_configs);
if (config)
{
char msg[MAX_MSG_SIZE] = {0};
snprintf(msg, sizeof(msg), "CONFIG:%s:%d", config->name, config->value);
send_message(model->mq, msg);
}
}
void* model_thread_func(void *arg)
{
Model *model = (Model *)arg;
char buf[MAX_MSG_SIZE] = {0};
while (1)
{
ssize_t bytes_received = receive_message(model->mq, buf);
buf[bytes_received] = '';
if (strncmp(buf, "READ_CONFIG:", 12) == 0)
{
int config_index = atoi(buf + 12);
update_config(model, config_index);
}
}
returnNULL;
}
Model* create_model(void)
{
Model *model = (Model *)malloc(sizeof(Model));
if (model == NULL)
{
perror("malloc");
exit(EXIT_FAILURE);
}
model->num_configs = MAX_CONFIGS;
init_configs(model->configs, model->num_configs);
model->mq = init_message_queue();
return model;
}
voidstart_model(Model *model)
{
if (pthread_create(&model->thread, NULL, model_thread_func, model) != 0)
{
perror("pthread_create");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
voidstop_model(Model *model)
{
pthread_join(model->thread, NULL);
close_message_queue(model->mq);
free(model);
}
view.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include"view.h"
staticvoiddisplay_page(View *view, constchar *config_name, int config_value)
{
printf("当前页面: %dn", view->current_page);
printf("业务配置: %s, 值: %dn", config_name, config_value);
}
void* view_thread_func(void *arg)
{
View *view = (View *)arg;
char buf[MAX_MSG_SIZE] = {0};
while (1)
{
ssize_t bytes_received = receive_message(view->mq, buf);
buf[bytes_received] = '';
if (strncmp(buf, "CONFIG:", 7) == 0)
{
char config_name[32] = {0};
int config_value = 0;
sscanf(buf + 7, "%[^:]:%d", config_name, &config_value);
display_page(view, config_name, config_value);
}
}
returnNULL;
}
View* create_view(void)
{
View *view = (View *)malloc(sizeof(View));
if (view == NULL)
{
perror("malloc");
exit(EXIT_FAILURE);
}
view->current_page = 1;
view->mq = init_message_queue();
return view;
}
voidstart_view(View *view)
{
if (pthread_create(&view->thread, NULL, view_thread_func, view) != 0)
{
perror("pthread_create");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
voidstop_view(View *view)
{
pthread_join(view->thread, NULL);
close_message_queue(view->mq);
free(view);
}
controller.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include"controller.h"
#include"message_queue.h"
#define PAGE_CONFIG_MAP_SIZE 10
staticint page_config_map[PAGE_CONFIG_MAP_SIZE] = {0};
staticvoidinit_page_config_map(void)
{
for (int i = 0; i < PAGE_CONFIG_MAP_SIZE; i++)
{
page_config_map[i] = i;
}
}
void* controller_thread_func(void *arg)
{
Controller *controller = (Controller *)arg;
char input[10] = {0};
init_page_config_map();
while (1)
{
printf("输入页面索引 (0 - %d) 显示对应页面配置，输入 'q' 退出程序: ", PAGE_CONFIG_MAP_SIZE - 1);
fgets(input, sizeof(input), stdin);
if (input[0] >= '0' && input[0] <= '9')
{
int page_index = atoi(input);
if (page_index >= 0 && page_index < PAGE_CONFIG_MAP_SIZE)
{
controller->view->current_page = page_index;
int config_index = page_config_map[page_index];
char msg[MAX_MSG_SIZE] = {0};
snprintf(msg, sizeof(msg), "READ_CONFIG:%d", config_index);
send_message(controller->model->mq, msg);
}
else
{
printf("无效的页面索引，请重新输入。n");
}
}
elseif (input[0] == 'q')
{
stop_model(controller->model);
stop_view(controller->view);
close_message_queue(controller->mq);
exit(0);
}
}
returnNULL;
}
Controller* create_controller(Model *model, View *view)
{
Controller *controller = (Controller *)malloc(sizeof(Controller));
if (controller == NULL)
{
perror("malloc");
exit(EXIT_FAILURE);
}
controller->model = model;
controller->view = view;
controller->mq = init_message_queue();
return controller;
}
voidstart_controller(Controller *controller)
{
if (pthread_create(&controller->thread, NULL, controller_thread_func, controller) != 0)
{
perror("pthread_create");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
voidstop_controller(Controller *controller)
{
pthread_join(controller->thread, NULL);
close_message_queue(controller->mq);
free(controller);
}
篇幅有限，为了不影响阅读体验。其它代码不再贴出。有兴趣的朋友可在本公众号聊天界面输入关键词：MVC例子，即可获取下载链接。
2、Q-Controllers
Q-Controllers是一个事件驱动的应用代码框架，适用于低端单片机无法跑操作系统，但又要处理越来越复杂的代码构架的情况。
https://github.com/q-iot/q-controllers
其借鉴MVC模式，提出D-IO-C分层架构（Data-IO-Controller），将代码分为：
Data：数据存储与管理（类似Model层）
Controller：事件驱动的业务逻辑处理
3、IotSensorDetect
一个基于MVC模式 + 状态设计模式的物联网气体检测开源项目。
https://github.com/Yangyuanxin/IotSensorDetect
MVC模式：
Model：传感器数据采集与状态管理（如ModelSensorHandlerTask）
View：数据展示（通过云平台或LCD屏）
Controller：指令处理与状态协调（如ControllerTask）
4、awtk的计算器例子
基于MVC开发的计算器：https://github.com/zlgopen/awtk-patterns/tree/master/src/calculator-mvc
Q & A
Q1： 业务逻辑应该写在Controller还是Model？
A：应该写在Model。
已上就是本次关于MVC模型的分享，如果觉得文章有帮助，麻烦帮忙转发，谢谢！
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