RT-Thread 内核学习笔记 - 设备模型rt_device的理解

Posted 2021-09-14 RTT小师弟

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前言

最近在看内核源码，暂时避开费脑力的任务调度、内存管理等较复杂的实现方法，发现rt_device设备框架实现很简单。
rt_device，设备管理的框架（模型），提供标准的设备操作接口API，一些外设，可以抽象成设备，进行统一的管理操作，如LCD、Touch、Sensor等。

rt_device的结构

rt_device，是内核对象派生出来的，因此，有些操作，就是在操作内核对象。上几篇笔记研究内核对象的管理，现在发现，看device.c文件，很容易能看懂。

device.png

rt_device_class_type.png
rt_device的使用

RT-Thread 的PIN、CAN、Serial、I2C、SPI、PM等，都抽象成一种设备模型。这些设备模型，派生于rt_device即可。

pin设备模型：结构如下：

/ pin device and operations for RT-Thread /
struct rt_device_pin
{

struct rt_device parent; /* 派生于rt_device */
const struct rt_pin_ops *ops; /* 设备特有的操作接口，还可以根据需要增加其他成员 */

};

所以用户可以派生自己想要的设备框架，增加特定设备的操作接口：ops，特定属性：结构体成员。
需要把具体的设备，注册到内核容器上，这里调用rt_device的注册接口。

如：

/ 使用时，需要把设备名称、操作接口等，传入 /
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; /* 设备类型，为了区分设备种类 */
_hw_pin.parent.rx_indicate  = RT_NULL; /* 接收回调，串口、CAN一般会有 */
_hw_pin.parent.tx_complete  = RT_NULL; /* 发送回调，串口、CAN一般会有 */

ifdef RT_USING_DEVICE_OPS

_hw_pin.parent.ops          = &pin_ops;

else

_hw_pin.parent.init         = RT_NULL; /* 以下标准的rt_device设备操作接口，根据需要实现 */
_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;  /* 操作接口，设备的特有操作接口 */
_hw_pin.parent.user_data    = user_data; /* 不是必要的用户数据 */

/* register a character device */
rt_device_register(&_hw_pin.parent, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);  /* 设备注册接口：注册为具体设备 */

return 0;

}

具体设备对接设备框架

/ 具体设备的OPS 实现 /
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,

};

/ 实际设备的注册方法 /
rt_device_pin_register("pin", &_stm32_pin_ops, RT_NULL);

设备注册后，可以通过：list_device查看

其他

rt_device_read rt_device_write等操作前，需要：rt_device_open
rt_device_open rt_device_close 操作最好成对出现，原因是rt_device内部有引用计数，如你open两次，close一次，计数为1，没有真正的close。
一般通过rt_device_find，通过设备名称，查找设备，获取设备的操作句柄，也就是设备结构体指针，从而可以进一步进行操作设备的操作接口ops或通过设备的标准操作接口操作设备。
RT-Thread 的设备类型很多，可以派生各种设备模型（框架），从而可以注册挂载很多设备上去，可以方便的实现读写控制等操作，如控制硬件、传感器等。

总结

设备派生于内核对象：rt_object，熟悉内核对象，有利于熟悉rt_device的操作
继续研究RT-Thread内核，不断学习，收获很多。