嵌入式软件实现应用层和硬件层分层管理
2023-12-15 19:16:29
?
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(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);;
头文件cola_device.h:
#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
源文件cola_device.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;
}
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。
#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);
}
应用层app代码:
#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);
}
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
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_41114301/article/details/135020876
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