《RT-Thread驅動框架分析》-Pin驅動

簡要

接下來作一個專輯《RT-Thread驅動框架分析》，我會按照本身的理解來描述每個驅動。有不對的歡迎隨時來懟我。web
RT-Thread的版本分爲兩大類，一個是完整版本，一個是nano版本。而驅動框架是相對於完整版本的。因此要了解驅動框架，只能在完整版上了解。微信
RT-Thread提供了不少驅動框架，好比常見的外設驅動：I2C, SPI等。還有網絡相關的WLAN驅動等。網絡
驅動框架分析，主要以STM32來分析。框架

驅動分析

API簡要說明

RT-Thread的pin驅動爲上層應用提供兩套不一樣的API，一套是對接設備驅動框架。一套是封裝好的API，用戶層能夠直接使用。接下來咱們來分析一下這兩套API的使用，以及實現。

pin框架層次

用戶訪問的方式的接口不一樣，訪問的層次是不同的。編輯器
層次結構以下：函數

從上面的圖能夠看出，對於不一樣芯片，用戶層的接口是統一的，而對於驅動層來講，只須要對接好相應的回調函數。學習
經過統一的接口，應用開發人不須要知道底層驅動，也減小造輪子的時間。flex

GPIO驅動層

驅動層的任務主要有：①對接底層硬件，②對芯片的GPIO統一編號，③註冊下面描述的6個回調函數。ui
驅動層中，咱們特別關注一個結構體rt_pin_ops，以下：url

/* pin.h */
struct rt_pin_ops
{
    void (*pin_mode)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_base_t mode);
    void (*pin_write)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_base_t value);
    int (*pin_read)(struct rt_device *device, rt_base_t pin);

    /* TODO: add GPIO interrupt */
    rt_err_t (*pin_attach_irq)(struct rt_device *device, rt_int32_t pin,
                      rt_uint32_t mode, void (*hdr)(void *args), void *args);
    rt_err_t (*pin_detach_irq)(struct rt_device *device, rt_int32_t pin);
    rt_err_t (*pin_irq_enable)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_uint32_t enabled);
};

咱們只須要對接好這幾個6個回調函數就行了，描述以下：

API	描述
pin_mode	設置引腳模式
pin_write	設置引腳電平
pin_read	讀取引腳電平
pin_attach_irq	綁定引腳中斷回調函數
pin_irq_enable	使能引腳中斷
pin_detach_irq	脫離引腳中斷回調函數

stm32爲例，對接相應的OPS結構體，以下：

const static struct rt_pin_ops _stm32_pin_ops =
{
    stm32_pin_mode,
    stm32_pin_write,
    stm32_pin_read,
    stm32_pin_attach_irq,
    stm32_pin_dettach_irq,
    stm32_pin_irq_enable,
};

註冊pin相應的回調函數，以下：

int rt_hw_pin_init(void)
{
    ......

    return rt_device_pin_register("pin", &_stm32_pin_ops, RT_NULL);
}

PIN設備驅動層

這一層主要起到承上啓下的，爲上層應用提供統一的API，爲下層驅動，提供註冊函數。
其中註冊函數以下：

int rt_device_pin_register(const char *name, const struct rt_pin_ops *ops, void *user_data)
{
    _hw_pin.parent.type         = RT_Device_Class_Miscellaneous;
    _hw_pin.parent.rx_indicate  = RT_NULL;
    _hw_pin.parent.tx_complete  = RT_NULL;

#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
    _hw_pin.parent.ops          = &pin_ops;
#else
    _hw_pin.parent.init         = RT_NULL;
    _hw_pin.parent.open         = RT_NULL;
    _hw_pin.parent.close        = RT_NULL;
    _hw_pin.parent.read         = _pin_read;
    _hw_pin.parent.write        = _pin_write;
    _hw_pin.parent.control      = _pin_control;
#endif

    _hw_pin.ops                 = ops;
    _hw_pin.parent.user_data    = user_data;

    /* register a character device */
    rt_device_register(&_hw_pin.parent, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);

    return 0;
}

前面咱們談到RT-Thread的pin設備提供了兩套API，可是最終調用的接口都是執行註冊的回調函數。
簡單的理解就是兩套API，只是不一樣的訪問方式。

RTT 爲上層應用封裝好的API描述

從官方的文檔中心中，有詳細的描述這套API的使用方法。這套API是直接暴露給用戶層調用的。
RT-Thread提供的pin設備管理接口來訪問GPIO，接口以下：

API	描述
rt_pin_mode()	設置引腳模式
rt_pin_write()	設置引腳電平
rt_pin_read()	讀取引腳電平
rt_pin_attach_irq()	綁定引腳中斷回調函數
rt_pin_irq_enable()	使能引腳中斷
rt_pin_detach_irq()	脫離引腳中斷回調函數

該接口訪問的層次以下：

應用，經過點亮一顆燈來描述：

#define LED0_PIN    GET_PIN(I, 13)

int main(void)
{
    int count = 1;
    /* set LED0 pin mode to output */
    rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    while (count++)
    {
        rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
    return RT_EOK;
}

經過設備驅動框架訪問pin設備描述

RTT設備驅動框架提供了統一的API：

API	說明
rt_err_t rt_device_init (rt_device_t dev)	設備初始化
rt_err_t rt_device_open (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag)	打開設備
rt_err_t rt_device_close(rt_device_t dev)	關閉設備
rt_size_t rt_device_read (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size)	讀設備
rt_size_t rt_device_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size)	寫設備
rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, int cmd, void *arg)	控制設備

若是你學習過Linux，你是否聽過一句話，一切設備皆文件。在Linux中對設備的訪問有以下接口open，read，write，close等，其實RTT提供的設備驅動API也是如此。
該接口訪問的層次以下：

如上圖所示，_pin_control()應該包含：GPIO的模式設置，中斷關聯，中斷使能，中斷分離。可是從實際的上_pin_control()中，只實現了GPIO的模式設置，若是要使用這組API須要本身增長相關實現：

static rt_err_t  _pin_control(rt_device_t dev, int cmd, void *args)
{
    struct rt_device_pin_mode *mode;
    struct rt_device_pin *pin = (struct rt_device_pin *)dev;

    /* check parameters */
    RT_ASSERT(pin != RT_NULL);

    mode = (struct rt_device_pin_mode *) args;
    if (mode == RT_NULL) return -RT_ERROR;

    pin->ops->pin_mode(dev, (rt_base_t)mode->pin, (rt_base_t)mode->mode);

    return 0;
}

應用，經過點亮一顆燈來描述：

#define LED_PIN     GET_PIN(I, 13)

int main(void)
{
    int count = 1;
    struct rt_device_pin *pin_dev = RT_NULL;

    pin_dev = (struct rt_device_pin *)rt_device_find("pin");
    rt_device_open((rt_device_t)pin_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
    pin_dev->ops->pin_mode(&pin_dev->parent, LED_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    while (count++)
    {
        pin_dev->ops->pin_write(&pin_dev->parent, LED_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(1000);
        pin_dev->ops->pin_write(&pin_dev->parent, LED_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(1000);
    }

    return RT_EOK;
}

總結

其實不少人都在討論說，沒有Linux基礎，學RTT很痛苦。可是直接學Linux，若是你不去了解內核驅動代碼，會少不少樂趣。可是Linux的驅動框架更加複雜，分析更加痛苦。因此做者認爲，若是你學了RTT，再去學習Linux，分析驅動框架會更加簡單方便。
做爲RTT的愛好者，我將對RTT驅動框架分析做爲一個系列。

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