嵌入式编程模型 | MVC模型

摘要：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。

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。

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：

模型（Model）：处理传感器数据采集与处理。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）。

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。

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。

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。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 #include "model.h"#include "view.h"#include "controller.h"int main(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); return 0;}model.c：#include #include #include #include #include "model.h"static void update_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] = '\0'; if (strncmp(buf, "READ_CONFIG:", 12) == 0) { int config_index = atoi(buf + 12); update_config(model, config_index); } } return NULL;}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;}void start_model(Model *model) { if (pthread_create(&model->thread, NULL, model_thread_func, model) != 0) { perror("pthread_create"); exit(EXIT_FAILURE); }}void stop_model(Model *model) { pthread_join(model->thread, NULL); close_message_queue(model->mq); free(model);}view.c：#include #include #include #include "view.h"static void display_page(View *view, const char *config_name, int config_value) { printf("当前页面: %d\n", view->current_page); printf("业务配置: %s, 值: %d\n", 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] = '\0'; 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); } } return NULL;}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;}void start_view(View *view) { if (pthread_create(&view->thread, NULL, view_thread_func, view) != 0) { perror("pthread_create"); exit(EXIT_FAILURE); }}void stop_view(View *view) { pthread_join(view->thread, NULL); close_message_queue(view->mq); free(view);}controller.c：#include #include #include #include

#include "controller.h"#include "message_queue.h"#define PAGE_CONFIG_MAP_SIZE 10static int page_config_map[PAGE_CONFIG_MAP_SIZE] = {0};static void init_page_config_map(void) { for (int i = 0; i = '0' && input[0] = 0 && page_index 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"); } } else if (input[0] == 'q') { stop_model(controller->model); stop_view(controller->view); close_message_queue(controller->mq); exit(0); } } return NULL;}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;}void start_controller(Controller *controller) { if (pthread_create(&controller->thread, NULL, controller_thread_func, controller) != 0) { perror("pthread_create"); exit(EXIT_FAILURE); }}void stop_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。

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。

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）IO：输入输出硬件操作（如传感器、显示屏驱动）Controller：事件驱动的业务逻辑处理

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。

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）

基于MVC开发的计算器：

Q1：业务逻辑应该写在Controller还是Model？

A：应该写在Model。