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RT-Thread 内核学习笔记 - 设备模型rt_device的理解

发布于 2021-02-24 22:23:25 浏览：2932 订阅该版

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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。

- 设备管理框架rt_device（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，现在发现阅读 **device.c** 的源码，很容易就能看懂。

![device.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210224/540316bd03dbccb25de78575347941f1.png)

![rt_device_class_type.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210224/e5e23197da9f7b1ab44dd1558aba62a0.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，这些复合设备模型，派生于rt_device。

pin设备模型结构如下：

```c
/* 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 */
};
```

- 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 **对象** 注册到内核容器上，调用rt_device的注册接口 `rt_device_pin_register`。

- 设备注册示例：

```c
/* 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，上层应用会设置 */
    _hw_pin.parent.tx_complete  = RT_NULL; /* 发送回调，上层应用会设置 */

#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;  /* 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

```c
/* 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。