【RT-Thread笔记】IO设备模型及GPIO设备

RTT内核对象——设备

RT-Thread有多种内核对象，其中设备device就是其中一种。

内核继承关系图如下：

设备继承关系图如下：

device对象对应的结构体如下：

其中，设备类型type有如下几类：

设备的操作方法结构体：

I/O设备模型框架

RT-Thread 提供了一套简单的 I/O 设备模型框架 ：

应用程序通过 I/O 设备管理接口获得正确的设备驱动，然后通过这个设备驱动与底层 I/O 硬件设备进行数据（或控制）交互。

I/O 设备管理层：实现了对设备驱动程序的封装。 设备驱动程序的升级、更替不会对上层应用产生影响， 从而降低了代码的耦合性、复杂性，提高了系统的可靠性。

设备驱动框架层： 对同类硬件设备驱动的抽象， 将不同厂家的同类硬件设备驱动中相同的部分抽取出来。

设备驱动层： 是一组驱使硬件设备工作的程序，实现访问硬件设备的功能。 这一层是与硬件有关的，不同的芯片的同种外设驱动是不同的，STM32的GPIO驱动与NXP的GPIO驱动是不同的。这一层负责创建与注册I/O设备，对于操作逻辑简单的设备，可以不经过设备驱动框架层。

设备的两种注册方式

1、 对于操作逻辑简单的设备，可以不经过设备驱动框架层，直接将设备注册到 I/O 设备管理器中：

2、 对于另一些设备，如看门狗等，则会将创建的设备实例先注册到对应的设备驱动框架中，再由设备驱动框架向 I/O 设备管理器进行注册 ：

I/O设备接口

1、创建及注册I/O设备

设备创建：

设备注册：

2、访问I/O设备

应用程序通过 I/O 设备管理接口来访问硬件设备，当设备驱动实现后，应用程序就可以访问该硬件。 I/O 设备管理接口与 I/O 设备的操作方法的映射关系下图所示：

查找设备：

初始化设备：

打开和关闭设备：

控制设备：

读写设备：

数据收发回调：

GPIO（PIN）设备模型

上面说的设备驱动层有两种注册设备的方式，对应的应用程序也有两种访问设备的方式。一种是通过设备操作接口访问，另一种是通过通用的设备驱动来访问。这里我们使用通用的GPIO设备驱动（对应源码：pin.c）来访问GPIO设备。其中通用的设备驱动在RT-Thread代码中作为一个组件，对应的路径为：

rt-thread\components\drivers

这个文件夹下有很多驱动框架：

我们用的GPIO（PIN）设备驱动pin.c存在于文件夹misc下。

GPIO输入输出实验（按键点灯）：

创建一个pin线程：

按键按下LED被点亮，按键松开LED熄灭。

static void pin_thread_entry(void *parameter)
{
    unsigned int count = 1;

    /* 设置LED引脚为输出模式 */
    rt_pin_mode(PIN_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT);

    /* 设置KEY0引脚为输入模式 */
    rt_pin_mode(PIN_KEY0, PIN_MODE_INPUT);

    while (count > 0)
    {
        /* 读取KEY0引脚状态 */
        if (rt_pin_read(PIN_KEY0) == PIN_LOW)
        {
            rt_thread_mdelay(50);
            if (rt_pin_read(PIN_KEY0) == PIN_LOW)
            {
                count++;
                rt_kprintf("KEY0 pressed!  LED ON! count = %d\n", count);
                rt_pin_write(PIN_LED_R, PIN_LOW);
            }
        }
        else
        {
            rt_pin_write(PIN_LED_R, PIN_HIGH);
        }
        rt_thread_mdelay(10);
    }
}

int main(void)
{
    /* 线程句柄定义 */
    rt_thread_t tid;  

    /* 创建动态pin线程 ：优先级 25 ，时间片 5个系统滴答，线程栈512字节 */
    tid = rt_thread_create("pin_thread",
                            pin_thread_entry,
                            RT_NULL,
                            STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY,
                            TIMESLICE);

    /* 创建成功则启动动态线程 */
    if (tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
    } 

    return 0;
}

下载程序，在终端输入list_device命令：

可以看到device是pin，类型是Miscellaneous Device，说明我们正在使用通用的GPIO设备驱动。这个实验中有三个文件值得关注，分别是

device.c：设备管理层
pin.c：设备驱动框架层
drv_gpio.c：设备驱动层

其中device.c与pin.c属于RT-Thread的范畴，drv_gpio.c与具体的硬件有关，这个文件里操控的就是与硬件有关的东西，如：

程序中用到的rt_pin_mode及rt_pin_write等都是PIN设备管理接口。PIN设备管理有如下几个接口：

设置引脚模式：

RT-Thread 提供的引脚编号需要和芯片的引脚号区分开来，它们并不是同一个概念，引脚编号由 PIN设备驱动程序定义，和具体的芯片相关。

设置引脚电平：

读取引脚电平：

绑定引脚中断回调函数：

使能引脚中断：

脱离引脚中断回调函数:

以上就是本次的笔记，如有错误，欢迎指出。