RT-Thread-模仿RT_Thread的设备驱动模型，使用C++实现RT-Thread问答社区

模仿RT_Thread的设备驱动模型，使用C++实现

发布于 2023-10-23 22:02:14 浏览：822 订阅该版

##现状
>由于目前本人就职的公司不允许自由使用操作系统开发，且公司一般为C/C++混合开发的模式，驱动的开发也十分的草率，驱动代码与应用代码杂糅在一起，十分的不清晰。个人又十分喜爱RT_Thread这个系统，也翻阅过一些内核源码，学习到了非常多的有用的开发技能😀。于是我想到，为何不能自己建立一套驱动管理机制来进行统一？于是萌发了使用C++来构建RT_Thread的设备驱动框架的想法。当然，我并没有做到完全一致，而是加入了自己的一些想法，并且也是基于了目前的开发现状来进行了一定的修改（不允许贴源码只能截图哈）。
##实现过程说明
RT_Thread的内核对象分为很多种类别，**线程、信号量、互斥量、设备、定时器**...由于借鉴了RT_Thread的源码，故进行了删减，只保留设备部分，且去除了对象类型和动态申请内存使用的size变量（RT_Thread的源码这一部分代码就不贴了），如图：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/1e95f2c705fa9076c93ddf34818ce020.png.webp)

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/2eeed405c7e3409480a63bb706a06142.png)
###内核对象类：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/c6033321bb415132599fa6d607981ac0.png.webp)

RT_Thread是把rt_object这个结构体作为双向链表的元素，这里的话是把**CObject**这个类作为双向链表的对象（C++的类其实和结构体是一样的）。对象的操作只保留了**object_find**、**object_init**、**object_detach**，修改了**register**和**unregister**的操作。**type**、**name**、**usr_data**保留，其中**type（设备的类型）**根据实际应用做了一些修改（部分定义）：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/f8df071879a098000923bbf056283f4e.png.webp)

链表的插入删除操作原封不动“抄”了RT_Thread的源码😀，如图：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/e5c3ec504439f1915451885a701b729a.png.webp)

###新增驱动的控制与循环
因为删除了**open**和**close**，且考虑到有些驱动需要**调用循环**实现一定的功能，故新增一个驱动控制类**CObjCtrl**：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/6dace032163e8b6388462d1f89daaf74.png.webp)

该类非常简单，如果驱动未使能则循环退出，且循环的主体（**ObjProcess()**）需要该类被继承后进行虚函数的重写。

###新建注册类（基本抽象类）
注册类的作用主要就是继承了**CObjCtrl**，且替代RT_Thread的**register**函数和**unregister**函数，将对象接入双向链表。该类的实现如下：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/5418efb04560b34ad3c9dfcc9f82cfec.png.webp)

需要注意的是，不在需要手动调用**register**和**unregister**这两个注册卸载函数了，因为在驱动类构造函数执行的时候回自动调用（见构造函数和析构函数）。**GetType()**和**GetName()**函数比较常规。构造函数需要传入驱动的类型、名字和私有数据（私有数据的作用下面会有说明）。因为继承了**CObjCtrl**类，故需要重写虚函数**ObjProcess()**，重写的**ObjProcess()**函数由调用了本类的**AbsLayerProcess()**纯虚函数，故本注册类依然需要被继承后重写该纯虚函数**AbsLayerProcess()**。

###驱动抽象类

该类主要就是继承了上述注册类，且存在常规的**read**、**write**、**control**接口（虚函数）。RT_Thread的驱动初始化是在open函数调用的时候被调用的，我去除了**open**和**close**，所以驱动的初始化放在**find**函数内部，通过变量**b_IsInitOK**来记录是否已经进行过初始化，也可以手动调用函数**DriverInitial()**来进行驱动的初始化。查看构造函数可以发现，私有数据记录了本驱动抽象类的地址（因为传入了this指针）。

又重写了注册类的**AbsLayerProcess()**函数，该函数调用的真正需要驱动实现的循环函数**DriverProcess()**。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/8a1e7828bcd19c2edd35764c27953bc1.png.webp)

*至此，设备驱动框架部分代码全部开发完毕*。😀😀😀😀

##使用示例
以flash芯片AT45DB为例：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/f8590ed1d4981573c9fc5c3489380759.png.webp)

需要实现驱动的**read、write、control、init**函数（因为该驱动不需要循环，所以不需要重写**DriverProcess()**循环函数）。构造函数传入SPI相关信息（自己实现的代码，不深究）和驱动类型及名字。

实例化驱动类，自动将“对象”注册至链表内：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/962463ac3b84dda7f7df66e315c940ec.png.webp)

###使用如下：

使用宏定义简化类静态函数（find函数）的调用。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/18398c65103734876abc984642e7871d.png)

定义驱动的类指针。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/617e10e40e94ce67f5b35a210463b18b.png)

找到驱动（自动调用驱动的初始化函数）。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231023/23bd6cd83dd41a9558d28e2f5aaeaf4c.png)