Camada de Abstração de Hardware (HAL)

A HAL (Hardware Abstraction Layer) funciona como uma fronteira entre o núcleo lógico do framework e o mundo físico. O objetivo desta camada é garantir que a Engine e as Estratégias nunca precisem saber que estão rodando em um LEGO EV3 ou qual biblioteca de baixo nível está sendo utilizada para acionar os pinos do processador.

Inversão de Dependência

Todo o acesso ao hardware é regido pelo Princípio da Inversão de Dependência (a letra "D" dos Princípios SOLID). O framework consome apenas classes abstratas puramente virtuais definidas no arquivo Interfaces.hpp). Quando estudarem Orientação a Objetos esses termos todos que usei vão fazer mais sentido, eu prometo.

De forma resumida, o FARIA não sabe o que é a biblioteca ev3dev. Ela apenas sabe que existe um objeto do tipo Motor que possui os métodos setSpeed() e getEncoderValue(). Isso torna o framework imune a trocas de hardware. Se no futuro a equipe decidir migrar o robô do EV3 para um Lego Spike com outros motores, basta criar uma nova classe SpikeMotor que herde de Motor. Nenhuma linha da Engine central ou das Estratégias precisará ser reescrita. Isso também permite a criação de hardwares "mockados" (falsos) para rodar simulações do robô diretamente no PC, se alguém tiver coragem de fazer.

Metaprogramação e Templates

A API C++ nativa do ev3dev possui classes distintas para motores grandes (ev3dev::large_motor) e motores médios (ev3dev::medium_motor), pois eles possuem características mecânicas diferentes no nível do driver. Em vez de escrevermos uma implementação de HAL separada para cada tipo de motor Lego, criamos um template genérico. O compilador C++ se encarrega de gerar as classes concretas estaticamente durante o build (instanciando Ev3Motor<ev3dev::large_motor> ou Ev3Motor<ev3dev::medium_motor>).

Como a resolução dos templates ocorre em tempo de compilação, o framework suporta múltiplos tipos de motores com zero custo adicional de processamento em tempo de execução.

Tradução Semântica

A HAL também é responsável por normalizar as unidades de medida para que a Estratégia trabalhe sempre com números limpos e fáceis de raciocinar.

Enquanto o driver de baixo nível do EV3 pode exigir comandos de velocidade em "tiques de tacômetro por segundo", ou outra unidade alienígena, a HAL traduz a intenção do desenvolvedor. A estratégia envia um percentual de potência (de -100 a 100) para o Blackboard, e a HAL converte esse percentual na tensão ou limite de velocidade correto para o hardware específico antes de enviar o comando.