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。

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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。

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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：

  • C++
  • /*
  • 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);;
    • 复制代码

    头文件cola_device.h：

    C++
  • #ifndef _COLA_DEVICE_H_#define _COLA_DEVICE_H_enum LED_state
  • {
  • LED_OFF,
  • LED_ON,
  • LED_TOGGLE,
  • };
  • typedef struct cola_device cola_device_t;struct cola_device_ops
  • {int (*init) (cola_device_t *dev);
  • int (*open) (cola_device_t *dev, int oflag);
  • int (*close) (cola_device_t *dev);
  • int (*read) (cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);
  • int (*write) (cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);
  • int (*control)(cola_device_t *dev, int cmd, void args);
  • };
  • struct cola_device
  • {const char name;
  • struct cola_device_ops *dops;struct cola_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
    • 复制代码

    源文件cola_device.c：

    C++
  • #include "cola_device.h"#include <string.h>#include <stdbool.h>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)
  • {
  • return true;
  • }
  • cur = cur->next;
  • }
  • return false;
  • }
  • 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;
  • }
  • return 1;
  • }
  • /*
  • 驱动注册
  • */int cola_device_register(cola_device_t *dev){
  • if((NULL == dev) || (cola_device_is_exists(dev)))
  • {
  • return 0;
  • }
  • if((NULL == dev->name) || (NULL == dev->dops))
  • {
  • return 0;
  • }
  • return device_list_inster(dev);
  • }
  • /*
  • 驱动查找
  • */cola_device_t *cola_device_find(const char name)
  • {
  • cola_device_t cur = device_list;
  • while( cur != NULL )
  • {
  • if( strcmp(cur->name,name)==0)
  • {
  • return cur;
  • }
  • cur = cur->next;
  • }
  • return NULL;
  • }
  • /*
  • 驱动读
  • */int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size){
  • if(dev)
  • {
  • if(dev->dops->read)
  • {
  • return dev->dops->read(dev, pos, buffer, size);
  • }
  • }
  • return 0;
  • }
  • /*
  • 驱动写
  • */int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size){
  • if(dev)
  • {
  • if(dev->dops->write)
  • {
  • return dev->dops->write(dev, pos, buffer, size);
  • }
  • }
  • return 0;
  • }
  • /*
  • 驱动控制
  • */int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg){
  • if(dev)
  • {
  • if(dev->dops->control)
  • {
  • return dev->dops->control(dev, cmd, arg);
  • }
  • }
  • return 0;
  • }
    • 复制代码

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

    C++
  • #include "stm32f0xx.h"#include "led.h"#include "cola_device.h"#define PORT_GREEN_LED GPIOC #define PIN_GREENLED GPIO_Pin_13 /* LED亮、灭、变化 */#define LED_GREEN_OFF (PORT_GREEN_LED->BSRR = PIN_GREENLED)#define LED_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_InitTypeDef GPIO_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
  • {
  • }
  • return 1;
  • }
  • static struct cola_device_ops ops =
  • {
  • .control = led_ctrl,
  • };
  • void led_register(void){
  • led_gpio_init();
  • led_dev.dops = &ops;
  • led_dev.name = "led";
  • cola_device_register(&led_dev);
  • }
    • 复制代码

    应用层app代码:

    C++
  • #include <string.h>#include "app.h"#include "config.h"#include "cola_device.h"#include "cola_os.h"static task_t timer_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);
  • }
    • 复制代码

    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！

    五、代码下载链接

    https://gitee.com/schuck/cola_os