[讨论] Device的新设计

发布于 2011-01-13 18:27:14 浏览：9580 订阅该版

当前的RT-Thread Device应该说设计得并不十分完美，有些东西交错复杂，也容易导致一个驱动设备节点内存占用过大
```
	struct rt_object parent;						/**< inherit from rt_object */

enum rt_device_class_type type;					/**< device */
	rt_uint16_t flag, open_flag;					/**< device flag and device open flag */

/* device call back */
	rt_err_t (*rx_indicate)(rt_device_t dev, rt_size_t size);
	rt_err_t (*tx_complete)(rt_device_t dev, void* buffer);

/* common device interface */
	rt_err_t  (*init)	(rt_device_t dev);
	rt_err_t  (*open)	(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);
	rt_err_t  (*close)	(rt_device_t dev);
	rt_size_t (*read)	(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void* buffer, rt_size_t size);
	rt_size_t (*write)	(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void* buffer, rt_size_t size);
	rt_err_t  (*control)(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void *args);

#ifdef RT_USING_DEVICE_SUSPEND
	rt_err_t (*suspend) (rt_device_t dev);
	rt_err_t (*resumed) (rt_device_t dev);
#endif

void* user_data;								/**< device private */
```

1. 结构体中包含了大量的指针函数。由于一个设备驱动就是一个内核对象，而内核对象只能是动态的（必须能够被修改），它将直接变成一个个内存区域，进而消耗了"大量"的内存。
2. 对于从设备支持非常弱，基本上是采用一个个从设备就是一个内核对象的方式，内存浪费也非常严重。
3. 并不见得太适合于对象化编程(因为对象类不得不从rt_device类上继承，然后相应的内核对象类内存占用进一步增加)。

15 个回答

bernard 2011-01-13

这家伙很懒，什么也没写！

bernard 2011-01-13

这家伙很懒，什么也没写！

totest 2011-01-13

这家伙很懒，什么也没写！

aozima 2011-01-13

调网络不抓包，调I2C等时序不上逻辑分析仪，就像电工不用万用表！多用整理的好的文字，比截图更省流量，还能在整理过程中思考。

mbbill 2011-01-14

这家伙很懒，什么也没写！

bernard 2011-01-14

这家伙很懒，什么也没写！

lgnq 2011-01-14

这家伙很懒，什么也没写！

bernard 2011-01-14

这家伙很懒，什么也没写！

bernard 2011-03-29

这家伙很懒，什么也没写！

onelife 2011-03-31

这家伙很懒，什么也没写！

>新设计主要还是围绕着如何更精简，更可维护化着手（但也有可能导致一些代码阅读上的变扭，这个尽量依赖于面向对象化的编程模式消除掉）
>
>
>
>```
>
>/* 新的结构定义 */
>struct rt_device
>{
>	struct rt_object parent;
>
>	rt_uint8_t type;
>	rt_uint8_t flags;
>
>	rt_uint16_t item_count;
>	const void* items;
>
>	const struct rt_device_ops *vops;
>	const void* user_data;
>};
>
>```
>
>
>
>新的设计中，包括：
>1. 把原来的堆积式的函数指针变成函数指针结构，使得可以把一个设备驱动的函数操作集变成了常量，直接放置于flash中。
>2. 添加items域，以指向从设备分片，即从设备与主设备共享大多数的数据域，仅在一些小的细节上有出入，并且也可逐步转换成静态的常量数据不再占用多余的内存。<items的定义是否需要更进一步清晰化>
>3. <vops是否可以考虑根据设备驱动类型的不同而变成不同的操作函数集？>
>4. 更加不同类别的设备驱动，定义一些公共的方法，使得以后编写驱动时仅需要实现更小的方法集合。

---

俺很赞成这样的修改。俺以为对于嵌入式系统，尤其是 RTOS ，节省内存是宗旨、是要贯彻在每一段代码里的。即使要和运行速度进行权衡，节省内存也常常胜出。
若是以节省内存为目的，俺觉得常量应集合在结构体中存储于 Flash ，程序在内存中使用指针来存取。然后还应尽量减少指针的数量。
俺尝试调整了一下楼主的代码，以抛砖引玉。请批评指正。

```

struct rt_device
{
	struct rt_object parent;

rt_uint8_t type;
	rt_uint8_t flags;

rt_uint16_t item_count;
	/* 缩编指针 */
	const struct rt_device_block *block; 
};

/* 常量集合 */
struct rt_device_block
{
	const void *items;
	const struct rt_device_ops *vops;
	const void *user_data;
};

/* 使用此结构可减少现有代码的改动
   例如： test.close(dev) 需改为 test.block->vops->close(dev) */
struct rt_device_ops
{
	/* device call back */
	rt_err_t (*rx_indicate)(rt_device_t dev, rt_size_t size);
	rt_err_t (*tx_complete)(rt_device_t dev, void* buffer);

/* common device interface */
	rt_err_t	(*init)   (rt_device_t dev);
	rt_err_t  (*open)   (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);
	rt_err_t  (*close)   (rt_device_t dev);
	rt_size_t (*read)   (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void* buffer, rt_size_t size);
	rt_size_t (*write)   (rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void* buffer, rt_size_t size);
	rt_err_t  (*control)(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void *args);

#ifdef RT_USING_DEVICE_SUSPEND
	rt_err_t (*suspend) (rt_device_t dev);
	rt_err_t (*resumed) (rt_device_t dev);
#endif

/* 自定义函数（集合） */
	void *rt_user_ops;
};

```

另外一种方法，可使 device 的操作函数更具弹性。

```

struct rt_device
{
	struct rt_object parent;

rt_uint8_t type;
	rt_uint8_t flags;

rt_uint16_t item_count;
	/* 缩编指针 */
	const struct rt_device_block *block; 
};

/* 常量集合 */
struct rt_device_block
{
	const void *items;
	/* 操作函数表 */
	const void *vops;
	const void *user_data;
};

/* 类型定义，以 close 为例 */
typedef rt_err_t (*vops_close)(rt_device_t dev);

/* 偏移量定义，以 close 为例 */
#define vops_index_close (4)

/* 例子 */
rt_err_t test_indicate(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
}
rt_err_t test_tx_complete(rt_device_t dev, void* buffer)
{
}
rt_err_t test_init(rt_device_t dev)
{
}
rt_err_t test_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag)
{
}
rt_err_t test_close(rt_device_t dev)
{
}
rt_size_t test_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void* buffer, rt_size_t size)
{
}
rt_size_t test_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void* buffer, rt_size_t size)
{
}
rt_err_t test_control(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void *args)
{
}
rt_err_t test_suspend(rt_device_t dev)
{
}
rt_err_t test_resumed (rt_device_t dev)
{
}
rt_err_t test_user1 (rt_device_t dev)
{
}
rt_err_t test_user2 (rt_device_t dev)
{
}

/* 操作函数表实现 */
void *vops[] = {
	test_indicate,
	test_tx_complete,
	test_init,
	test_open,
	test_close,
	test_read,
	test_write,
	test_control,
	test_user1，
	test_user2
	RT_NULL /* 结束标志 */
};

/* 常量集合实例 */
const struct rt_device_block test_block3 = {
	RT_NULL,
	&vops,
	RT_NULL
};

/* device 实例 */
struct rt_device test3 = {
	0,
	0,
	0,
	&test_block3
};

/* 使用函数, 同样可减少现有代码的改动 */
((vops_close)(((void**)(test3.block->vops))[vops_index_close]))(dev);

```

其他：
item_count 是否可作为 reference counter？初始为1；为0时，kernel 可释放该 device object 所占用的内存。