一个通用嵌入式驱动层的代码实现

发布时间:2024-01-03  

一、前言

以STM32为例,打开网络上下载的例程或者是购买开发板自带的例程,都会发现应用层中会有stm32f10x.h或者stm32f10x_gpio.h,这些文件严格来时属于硬件层的,如果软件层出现这些文件会显得很乱。


使用过Linux的童鞋们肯定知道linux系统无法直接操作硬件层,打开linux或者rt_thread代码会发现代码中都会有device的源文件,没错,这就是驱动层。


二、实现原理

原理就是将硬件操作的接口全都放到驱动链表上,在驱动层实现device的open、read、write等操作。当然这样做也有弊端,就是驱动find的时候需要遍历一遍驱动链表,这样会增加代码运行时间。


三、代码实现

国际惯例,写代码先写头文件。rt_thread中使用的是双向链表,为了简单在这我只用单向链表。有兴趣的可以自行研究rt_thread

头文件接口:

本次只实现如下接口,device_open 和device_close等剩下的接口可以自行研究。这样就可以在应用层中只调用如下接口可实现:

/*

驱动注册

*/

int cola_device_register(cola_device_t *dev);



/*

驱动查找

*/

cola_device_t*cola_device_find(constchar*name);



/*

驱动读

*/

int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);



/*

驱动写

*/

int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);



/*

驱动控制

*/

int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);;

头文件cola_device.h:


#ifndef_COLA_DEVICE_H_

#define _COLA_DEVICE_H_



enumLED_state

{

  LED_OFF,

  LED_ON,

  LED_TOGGLE,

};



typedefstructcola_devicecola_device_t;

structcola_device_ops

{

  int(*init)(cola_device_t*dev);

  int(*open)(cola_device_t*dev,intoflag);

  int(*close)(cola_device_t*dev);

  int(*read)(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize);

  int(*write)(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize);

  int(*control)(cola_device_t*dev,intcmd,void*args);

};



structcola_device

{

  constchar*name;

  structcola_device_ops*dops;

  structcola_device*next;

};



/*

驱动注册

*/

int cola_device_register(cola_device_t *dev);



/*

驱动查找

*/

cola_device_t *cola_device_find(const char *name);



/*

驱动读

*/

int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);



/*

驱动写

*/

int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);



/*

驱动控制

*/

int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);



#endif

源文件cola_device.c:


#include"cola_device.h"

#include

#include 



struct cola_device *device_list = NULL;



/*

查找任务是否存在

*/

static bool cola_device_is_exists( cola_device_t *dev )

{

  cola_device_t*cur=device_list;

  while(cur!=NULL)

  {

    if(strcmp(cur->name,dev->name)==0)

{

returntrue;

}

cur=cur->next;

}

returnfalse;

}



static int device_list_inster(cola_device_t *dev)

{

  cola_device_t *cur = device_list;

  

  if(NULL==device_list)

  {

    device_list=dev;

    dev->next=NULL;

  }

  else

  {

    while(NULL!=cur->next)

    {

        cur=cur->next;

    }

    

    cur->next=dev;

    dev->next=NULL;

  }

  return1;

}



/*

驱动注册

*/

int cola_device_register(cola_device_t *dev)

{

  if((NULL==dev)||(cola_device_is_exists(dev)))

  {

    return0;

  }

  if((NULL==dev->name)||(NULL==dev->dops))

  {

    return0;

  }

  returndevice_list_inster(dev);

}



/*

驱动查找

*/

cola_device_t*cola_device_find(constchar*name)

{

  cola_device_t*cur=device_list;

  while(cur!=NULL)

  {

    if(strcmp(cur->name,name)==0)

    {

      returncur;

    }

    cur=cur->next;

  }

  returnNULL;

}



/*

驱动读

*/

int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size)

{

  if(dev)

  {

    if(dev->dops->read)

    {

      returndev->dops->read(dev,pos,buffer,size);

    }

  }

  return0;

}



/*

驱动写

*/

int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size)

{

  if(dev)

  {

    if(dev->dops->write)

    {

      returndev->dops->write(dev,pos,buffer,size);

    }

  }

  return0;

}



/*

驱动控制

*/

int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg)

{

  if(dev)

  {

    if(dev->dops->control)

    {

      returndev->dops->control(dev,cmd,arg);

    }

  }

  return0;

}

硬件注册方式:以LED为例,初始化接口voidled_register(void),需要在初始化中调用。


#include"stm32f0xx.h"

#include"led.h"

#include"cola_device.h"

#definePORT_GREEN_LEDGPIOC

#define PIN_GREENLED GPIO_Pin_13             



/*LED亮、灭、变化*/

#defineLED_GREEN_OFF(PORT_GREEN_LED->BSRR=PIN_GREENLED)

#defineLED_GREEN_ON(PORT_GREEN_LED->BRR=PIN_GREENLED)

#define LED_GREEN_TOGGLE (PORT_GREEN_LED->ODR ^= PIN_GREENLED)



static cola_device_t led_dev;



static void led_gpio_init(void)

{

  GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC,ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=PIN_GREENLED;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;

  GPIO_Init(PORT_GREEN_LED,&GPIO_InitStructure);

  LED_GREEN_OFF;

}



static int led_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *args)

{

  if(LED_TOGGLE==cmd)

  {

    LED_GREEN_TOGGLE;

  }

  else{

  }

  return1;

}



staticstructcola_device_opsops=

{

  .control=led_ctrl,

};



void led_register(void)

{

  led_gpio_init();

  led_dev.dops=&ops;

  led_dev.name="led";

  cola_device_register(&led_dev);

}

应用层app代码:


#include

#include"app.h"

#include"config.h"

#include"cola_device.h"

#include "cola_os.h"



statictask_ttimer_500ms;

static cola_device_t *app_led_dev;



//led每500ms状态改变一次

static void timer_500ms_cb(uint32_t event)

{

  cola_device_ctrl(app_led_dev,LED_TOGGLE,0);

}



void app_init(void)

{

  app_led_dev=cola_device_find("led");

  assert(app_led_dev);

  cola_timer_create(&timer_500ms,timer_500ms_cb);

  cola_timer_start(&timer_500ms,TIMER_ALWAYS,500);

}

这样 app.c 文件中就不需要调用 led.h 头文件了,rtt 就是这样实现的。


四、总结


这样就可以实现软硬件分层了,是不是非常好用!


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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