RT-Thread-【2024-RSOC】D4学习分享（IO设备驱动框架，GPIO设备开发，I2C外设开发，SPI外设）RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】D4学习分享（IO设备驱动框架，GPIO设备开发，I2C外设开发，SPI外设）

发布于 2024-07-30 00:06:15 浏览：95 订阅该版

[tocm]

# 一，概要

![重头戏部分](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240729/d04c3d759ff919650b66bf062201e42b.png)
# 二，基础概念
*SPI*
SPI是一种串行通信方式，不同于UART,是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间.
*API*
API是Application Programming Interface的缩写，翻译为应用程序编程接口，是一种用于软件系统之间相互通信和交互的接口。API可以让不同的应用程序之间进行数据交换、功能扩展和服务调用等操作，从而实现更加复杂和强大的应用程序。API是现代软件开发中不可或缺的一部分，可以极大地提高软件的可扩展性、灵活性和互操作性。
*字符设备和块设备*
**字符设备**提供连续的数据流，通常不支持随机存取。但此类设备支持按字节/字符来读写数据。目前常见的键盘、串口、调制解调器都是典型的字符设备。**块设备**可以随机访问设备数据，程序可自行确定读取数据的位置。硬盘和软盘等块设备可以寻址磁盘上的任何位置，并由此读取数据。此外，数据的读写只能以块(通常是512B)的倍数进行。~~与字符设备不同，块设备并不支持基于字符的寻址~~
# 三，相关代码
IO设备相关的官方文档：
[♂官方文档♂](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/device "♂官方文档♂")

## 1.IO设备驱动框架
示例代码：

```c
struct rt_device{
struct rt_object	parent;	内核对象基类*/	
enum rt_device_class_type type;	/*	设备类型*/	
rt_uint16_t	flag;	/* 设备参数*/	
rt_uint16_t	open_flag;	设备打开标志/	
rt_uint8_t	ref_count;	设备被引用次数*/	
rt_uint8_t	device_id;	/* 设备 ID,0-255*/	
/*数据收发回调函数
rt_err_t (*rx_indicate)(rt_device_t dev, rt_size_t size); rt_err_t (*tx_complete)(rt_device_t dev, void *buffer); const struct rt_device_ops *ops; /*设备操作方法*//*设备的私有数据/ void *user_data;};
typedef structrt_device *rt_device_t;
```
*支持的IO设备类型:*

```c
RT_Device_Class_Char	/* 字符设备	*/	
RT_Device_Class_Block	/* 块设备	*/	
RT_Device_Class_NetIf	/*网络接口设备	*/	
RT Device Class MTD	/* 内存设备	*/	
RT_Device_Class_RTC	/* RTC 设备	*/	
RT_Device_Class_Sound	/*声音设备	*/	
RT_Device_Class_Graphic	/*图形设备	*/	
RT_Device_Class_I2CBUS	/* I2C 总线设备	*/	
RT Device Class USBDevice	/* USB device 设备	*/	
RT_Device_Class_USBHost	/* USB host 设备	*/	
RT_Device_Class_SPIBUS	/* SPI 总线设备	*/	
RT_Device_Class_SPIDevice	/*SPI设备	*/	
RT_Device_Class_SDIO	/* SDIO 设备	*/	
RT_Device_Class_Miscellaneous	/* 杂类设备	*/
```
*创建和销毁系统*

```c
rt_device_t rt_device_create(int type, int attach_size);
void rt_device_destroy(rt_device_t device);
```

*注册，注销设备*

```c
rt_err_t rt_device_register(rt_device_t dev, const char* name, rt_uint8_t flags);
rt_err_t rt_device_unregister(rt_device_t dev);
```
*注册设备flags*

```c
#define RT_DEVICE_FLAG_RDONLY	0x001 /* 只读 */	
#define RT_DEVICE_FLAG_WRONLY	0x002 /* 只写 */	
#define RT DEVICE FLAG RDWR	0x003 /* 读写 */	
#define RT_DEVICE_FLAG_REMOVABLE	0x004 /* 可移除	*/	
#define RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE	0x008 /* 独立	*/	
#define RT DEVICE FLAG SUSPENDED	0x020 /*挂起*/	
#define RT DEVICE FLAG STREAM	0x040 /* 流模式*/	
#define RT DEVICE_FLAG INT RX	0x100 /* 中断接收 */	
#define RT DEVICE FLAG DMA RX	0x200 /* DMA 接收*/	
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX	0x400 /*中断发送*/	
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX	0x800 /* DMA 发送 */
```

*注册字符设备test*

```c

rt_device_t rt_device_create(int type, int attach_size); 
void rt_device_destroy(rt_device_t device);
rt_err_t rt_device_register(rt_device_t dev, const char* name,rt_uint8_t flags);
rt_err_t rt_device_unregister(rt_device_t dev);
```
*访问 I/O 设备*

```c
struct rt_device_ops
	{
/.* common device interface */
rt_err_t(rt_device_t dev);(*init)
rt_err_t(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);(*open)
rt_err_t((rt_device_t dev);(*close)
rt_size_t(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size); (*read)
rt_size_t(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size);(*write)
rt_err_t(rt_device_t dev, int cmd, void *args);(*control)
	}
```
*查找设备/初始化设备*

```c
rt_device_t rt_device_find(const char* name);
•rt_err_t rt_device_init(rt_device_t dev);
```
*打开和关闭设备*

```c
rt_err_t rt_device_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflags);
rt_err_t rt_device_close(rt_device_t dev);
```
*控制设备*

```c
rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void* arg);

```
*读写设备*

```c
rt_size_t rt_device_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos,void* buffer, rt_size_t size);
rt_size_t rt_device_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos,const void* buffer, rt_size_t size);

```
*数据接收回调*

```c
rt_err_t rt_device_set_rx_indicate(rt_device_t dev,rt_err_t (*rx_ind)(rt_device_t dev,rt_size_t size));

rt_err_t rt_device_set_tx_complete(rt_device_t dev, rt_err_t (*tx_done)(rt_device_t dev,void *buffer))
```
## 2.GPIO外设开发
常用接口：

```c
rt_pin_mode()//设置引脚模式
rt_pin_write()//设置引脚电平
rt_pin_read()//读取引脚电平
rt_pin_attach_irq()//绑定引脚中断回调函数
rt_pin_irq_enable()//使能引脚中断
rt_pin_detach_irq()//脱离引脚中断回调函数

```
## 3.I2C总线
开启 I2C 驱动后，使用 list_device 命令查看总线设备注册情况
![总线设备](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240729/59cbcc8acf140e0cbfce02fa3463c289.jpg.webp)
勾选使用 i2c-tools 软件包，方便对 i2c 设备进行调试
![配置界面](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240729/51c492b92783358e907006fcea3d07be.jpg.webp)
探测总线上的设备：i2c scan i2c3
![总线设备](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240729/e881bc98ff3c71447c7b248766efedae.jpg.webp)
## 4.SPI设备开发
SPI设备数据传输（一次通信）

```c
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include "dry_spi.h"
#include "drv_gpio.h
static int spi_attach(void)
{
return rt_hw_spi_device_attach("spi2","spi20",GET_PIN(B,12));
}
MSH_CMD_EXPORT(spi_attach,spi_attach);
static int spi_example(void)
{
rt_err_t ret =RT EOK;
struct rt spi_ device * spi20 = (struct rt_spi device *)rt device find("spi20");
struct rt_spi_configuration cfg; cfg.data width - 8;
cfg.mode =RT_SPI_MASTER|RT_SPI_MODE_e|RT_SPI_MSB; cfg.max hz = 1* 1000* 1000;/*1m*/ rt_spi_configure(spi20,&cfg);

rt uints t sendBuff =BxDA; rt_uint8 t recvBuff-exF1;
ret - rt_spi_transfer(spi20,&sendBuff,&recvBuff,1); rt_kprintf("ret = %d\n", ret);

return ret;
}
MSH_CMD_EXPORT(spi_example,spi_example);

static int spi_send_one_data(void)
{
rt_err_t ret =RT_EOK;
struct rt_spi_device *spi20 - (struct 
rt_spi_device*)rt_device_find("spi20");
struct rt_spi_configuration cfg; cfg.data width =8;
cfg.mode =RT_SPI_MASTER|RT_SPI_MODE_0| RT_SPI_MSB; cfg.max_hz=1*1000*1000; /*1M */ rt_spi_configure(spi20,&cfg);
rt_uint8 _t sendBuff =0x1A;
ret = rt_spi_send(spi20，&sendBuff,1);
rt_kprintf("ret = %d\n", ret);	//return actual num
return ret;
MSH_CMD_EXPORT(spi_send_one_data, spi_send_one_data);
```

## 四，小结
今天的课程启发了我对硬件知识的深入思考，但更多扩展还需自行学习。