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RT-Thread 设备驱动框架-串口和控制外设（day4）

发布于 2024-07-30 22:23:53 浏览：379 订阅该版

#I/O设备框架
它位于硬件和应用程序之间，共分成三层，从上到下分别是 I/O 设备管理层、设备驱动框架层、设备驱动层。

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#框架对接和分析
下图为框架对接：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240730/d455d1846f1f3050292bd5b95579be3c.png.webp)
下图为驱动框架分析：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240730/84804431004ae96fbbee574518b99582.png.webp)
RT-Thread驱动框架层里面就已经写好了一些常用的驱动设备类比如说：SPI I2C GPIO RTC WDG特定API
#字符设备和块设备
字符设备：提供连续的数据流，应用程序可以顺序读取，通常不支持随机存取。相反，此类设备支持按字节/字符来读写数据。举例来说，键盘、串口、调制解调器都是典型的字符设备
块设备：应用程序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、软盘、CD-ROM驱动器和闪存都是典型的块设备，应用程序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。

#代码实践
串口代码:
```c
#include <rtthread.h>

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart2"

/* 用于接收消息的信号量 */
static struct rt_semaphore rx_sem;
static rt_device_t serial;

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
    rt_sem_release(&rx_sem);

return RT_EOK;
}

static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
    char ch;

while (1)
    {
        /* 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 */
        while (rt_device_read(serial, -1, &ch, 1) != 1)
        {
            /* 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 */
            rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        }
        /* 读取到的数据通过串口错位输出 */
        ch = ch + 1;
        rt_device_write(serial, 0, &ch, 1);
    }
}

static int uart_sample(int argc, char *argv[])
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    char uart_name[RT_NAME_MAX];
    char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";

if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
    }

/* 查找系统中的串口设备 */
    serial = rt_device_find(uart_name);
    if (!serial)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
        return RT_ERROR;
    }

/* 初始化信号量 */
    rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    /* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
    rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
    /* 发送字符串 */
    rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));

/* 创建 serial 线程 */
    rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    /* 创建成功则启动线程 */
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        ret = RT_ERROR;
    }

return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_sample, uart device sample);
int main(void)
{
	return 0;
}

```
外设控制: pin_beep_sample通过按键控制蜂鸣器对应引脚的电平状态控制蜂鸣器
```c

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

/* 引脚编号，通过查看设备驱动文件drv_gpio.c确定 */
#ifndef BEEP_PIN_NUM
    #define BEEP_PIN_NUM            35  /* PB0 */
#endif
#ifndef KEY0_PIN_NUM
    #define KEY0_PIN_NUM            55  /* PD8 */
#endif
#ifndef KEY1_PIN_NUM
    #define KEY1_PIN_NUM            56  /* PD9 */
#endif

void beep_on(void *args)
{
    rt_kprintf("turn on beep!\n");

rt_pin_write(BEEP_PIN_NUM, PIN_HIGH);
}

void beep_off(void *args)
{
    rt_kprintf("turn off beep!\n");

rt_pin_write(BEEP_PIN_NUM, PIN_LOW);
}

static void pin_beep_sample(void)
{
    /* 蜂鸣器引脚为输出模式 */
    rt_pin_mode(BEEP_PIN_NUM, PIN_MODE_OUTPUT);
    /* 默认低电平 */
    rt_pin_write(BEEP_PIN_NUM, PIN_LOW);

/* 按键0引脚为输入模式 */
    rt_pin_mode(KEY0_PIN_NUM, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
    /* 绑定中断，下降沿模式，回调函数名为beep_on */
    rt_pin_attach_irq(KEY0_PIN_NUM, PIN_IRQ_MODE_FALLING, beep_on, RT_NULL);
    /* 使能中断 */
    rt_pin_irq_enable(KEY0_PIN_NUM, PIN_IRQ_ENABLE);

/* 按键1引脚为输入模式 */
    rt_pin_mode(KEY1_PIN_NUM, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
    /* 绑定中断，下降沿模式，回调函数名为beep_off */
    rt_pin_attach_irq(KEY1_PIN_NUM, PIN_IRQ_MODE_FALLING, beep_off, RT_NULL);
    /* 使能中断 */
    rt_pin_irq_enable(KEY1_PIN_NUM, PIN_IRQ_ENABLE);
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(pin_beep_sample, pin beep sample);
int main(void)
{
	return 0;
}
```