分享一个通用的嵌入式驱动层

C 语言面向对象编程的最佳实践

一、前言

以STM32为例，打开网络上下载的例程或者是购买开发板自带的例程，都会发现应用层中会有stm32f10x.h或者stm32f10x_gpio.h，这些文件严格来时属于硬件层的，如果软件层出现这些文件会显得很乱。

使用过Linux的童鞋们肯定知道linux系统无法直接操作硬件层，打开linux或者rt_thread代码会发现代码中都会有device的源文件，没错，这就是驱动层。

二、实现原理

原理就是将硬件操作的接口全都放到驱动链表上，在驱动层实现device的open、read、write等操作。当然这样做也有弊端，就是驱动find的时候需要遍历一遍驱动链表，这样会增加代码运行时间。

三、代码实现

国际惯例，写代码先写头文件。rt_thread中使用的是双向链表，为了简单在这我只用单向链表。有兴趣的可以自行研究rt_thread

头文件接口:

本次只实现如下接口，device_open  和device_close等剩下的接口可以自行研究。这样就可以在应用层中只调用如下接口可实现：
/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev);
/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name);
/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);
/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);
/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);;
头文件cola_device.h：

#ifndef _COLA_DEVICE_H_#define _COLA_DEVICE_H_
enum LED_state{  LED_OFF,  LED_ON,  LED_TOGGLE,};
typedef struct cola_device cola_device_t;struct cola_device_ops{  int  (*init)   (cola_device_t *dev);  int  (*open)   (cola_device_t *dev, int oflag);  int  (*close)  (cola_device_t *dev);  int  (*read)   (cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);  int  (*write)  (cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);  int  (*control)(cola_device_t *dev, int cmd, void *args);};
struct cola_device{  const char * name;  struct cola_device_ops *dops;  struct cola_device *next;};
/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev);
/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name);
/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);
/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);
/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);
#endif
源文件cola_device.c：

#include "cola_device.h"#include <string.h>#include <stdbool.h>
struct cola_device *device_list = NULL;
/*查找任务是否存在*/static bool cola_device_is_exists( cola_device_t *dev ){  cola_device_t* cur = device_list;  while( cur != NULL )  {    if( strcmp(cur->name,dev->name)==0)    {        return true;    }      cur = cur->next;   }    return false;  }
static int device_list_inster(cola_device_t *dev){  cola_device_t *cur = device_list;    if(NULL == device_list)  {    device_list = dev;    dev->next   = NULL;  }  else  {    while(NULL != cur->next)    {        cur = cur->next;    }        cur->next = dev;    dev->next = NULL;  }  return 1;}
/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev){  if((NULL == dev) || (cola_device_is_exists(dev)))  {    return 0;  }  if((NULL == dev->name) || (NULL == dev->dops))  {    return 0;  }  return device_list_inster(dev);}
/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name){  cola_device_t* cur = device_list;  while( cur != NULL )  {    if( strcmp(cur->name,name)==0)    {      return cur;    }    cur = cur->next;  }  return NULL;}
/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size){  if(dev)  {    if(dev->dops->read)    {      return dev->dops->read(dev, pos, buffer, size);    }  }  return 0;}
/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size){  if(dev)  {    if(dev->dops->write)    {      return dev->dops->write(dev, pos, buffer, size);    }  }  return 0;}
/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg){  if(dev)  {    if(dev->dops->control)    {      return dev->dops->control(dev, cmd, arg);    }  }  return 0;}
硬件注册方式：以LED为例，初始化接口void led_register(void)，需要在初始化中调用。

#include "stm32f0xx.h"#include "led.h"#include "cola_device.h"#define PORT_GREEN_LED GPIOC                  #define PIN_GREENLED GPIO_Pin_13             
/* LED亮、灭、变化 */#define LED_GREEN_OFF (PORT_GREEN_LED->BSRR = PIN_GREENLED)#define LED_GREEN_ON (PORT_GREEN_LED->BRR  = PIN_GREENLED)#define LED_GREEN_TOGGLE (PORT_GREEN_LED->ODR ^= PIN_GREENLED)
static cola_device_t led_dev;
static void led_gpio_init(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_GREENLED;                             GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;                      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                       GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;                   GPIO_Init(PORT_GREEN_LED, &GPIO_InitStructure);  LED_GREEN_OFF;}
static int led_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *args){  if(LED_TOGGLE == cmd)  {    LED_GREEN_TOGGLE;  }  else {  }  return 1;}
static struct cola_device_ops ops ={  .control = led_ctrl,};
void led_register(void){  led_gpio_init();  led_dev.dops = &ops;  led_dev.name = "led";  cola_device_register(&led_dev);}

应用层app代码:
#include <string.h>#include "app.h"#include "config.h"#include "cola_device.h"#include "cola_os.h"
static task_t timer_500ms;static cola_device_t *app_led_dev;
//led每500ms状态改变一次static void timer_500ms_cb(uint32_t event){  cola_device_ctrl(app_led_dev,LED_TOGGLE,0);}
void app_init(void){  app_led_dev = cola_device_find("led");  assert(app_led_dev);  cola_timer_create(&timer_500ms,timer_500ms_cb);  cola_timer_start(&timer_500ms,TIMER_ALWAYS,500);}

这样 app.c 文件中就不需要调用 led.h 头文件了，rtt 就是这样实现的。

四、总结

这样就可以实现软硬件分层了，是不是非常好用！

五、代码下载链接

https://gitee.com/schuck/cola_os

原文转载于:
https://blog.csdn.net/ziqi5543/article/details/101512722

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