设计一款数据采集监控设备，该设备可实现数据采集、远程控制、参数配置，可实现分布式部署，拥有多串口和多网口，以便连接传感器、设备、系统等被监控设备，通过网口与服务器建立TCP、UDP连接；给出硬件设计方案和软件代码（C++），软件设计请运用设计模式。

我建议使用基于ARM Cortex-M系列处理器的硬件设计，具备多种接口，如多个串口、多网口、CAN总线、I2C接口、SPI接口等，实现多种传感器的监控，并支持分布式部署；软件设计上采用MVC模式，将数据采集、远程控制、参数配置等功能分别实现在模型（M）、视图（V）和控制器（C）三部分，同时结合socket编程实现TCP/UDP连接。

相关问题

请帮我设计一款监控设备，该设备可实现数据采集、远程控制、参数配置，可实现分布式部署，拥有多串口和多网口，以便连接传感器、设备、系统等被监控设备，通过网口与服务器建立TCP、UDP连接；给出设计方案和软件代码（C++），请运用设计模式。

设计方案：

本监控设备需要能够连接多个传感器和设备，因此需要多个串口和多个网口。每个串口连接一个传感器或设备，每个网口连接服务器。在该设备中，采用C语言编写，可以使用Linux操作系统进行开发。为了保证设备能够长时间稳定工作，可以采用嵌入式Linux系统。可以使用设计模式来提高代码的可维护性和可扩展性。以下是设计方案的详细说明。

硬件设计：

该设备需要多个串口和多个网口。可以选择嵌入式开发板，例如树莓派、Rock Pi、FriendlyARM等，这些开发板都有多个串口和多个网口。串口和网口可以连接到开发板的GPIO引脚上。可以使用GPIO库来控制这些引脚。

软件设计：

在软件设计方面，可以使用以下设计模式：

1. 工厂模式

使用工厂模式来创建传感器和设备的实例。这样可以在程序运行时动态地创建传感器和设备对象，提高代码的可扩展性。在创建传感器和设备对象时，可以使用参数配置来设置对象的属性。

2. 单例模式

使用单例模式来保证只有一个实例能够连接服务器。这样可以防止多个实例同时连接服务器，导致连接错误或冲突。

3. 观察者模式

使用观察者模式来实现数据采集。将传感器和设备对象作为观察者，将它们注册到数据采集器对象上。当数据采集器对象接收到数据时，会通知所有的观察者对象，观察者对象可以对数据进行处理和存储。

4. 策略模式

使用策略模式来实现数据处理。可以定义多个数据处理策略，例如平均值、最大值、最小值等。将数据处理策略对象作为参数传递给数据处理器对象，数据处理器对象根据传入的数据处理策略进行数据处理。

5. 装饰者模式

使用装饰者模式来扩展串口和网口的功能。可以为串口和网口对象添加缓冲区、数据压缩、数据加密等功能，提高数据传输效率和安全性。

代码实现：

以下是示例代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

// 工厂模式
typedef struct sensor {
    int id;
    int value;
} Sensor;

typedef struct device {
    int id;
    int status;
} Device;

Sensor* create_sensor(int id) {
    Sensor* sensor = (Sensor*)malloc(sizeof(Sensor));
    sensor->id = id;
    sensor->value = 0;
    return sensor;
}

Device* create_device(int id) {
    Device* device