RT-Thread I/O设备模型（二）

news2024/11/25 13:41:11

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，当设备驱动程序实现后，应用程序就可以访问该硬件。I/O设备管理接口与I/O设备的操作方法映射关系如下：
在这里插入图片描述
查找设备
应用程序根据设备名称获取设备句柄，进而操作设备。

rt_device_t rt_device_find(const char* name);

初始化设备
获得设备句柄后，应用程序可对设备进行初始化操作。

rt_err_t rt_device_init(rt_device_t dev);

当一个设备已经初始化成功后，调用这个接口将不再重复初始化。

打开和关闭设备
通过设备句柄，应用程序可以打开和关闭设备，打开设备时，会检测设备是否已经初始化，没有初始化会默认调用初始化接口初始化设备。

rt_err_t rt_device_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflags);

dev：设备句柄。
oflags：设备打开模式。
RT_EOK：设备打开成功。
-RT_EBUSY：如果设备注册时指定的参数中包括RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE参数，此设备将不允许重复打开。

#define RT_DEVICE_OFLAG_CLOSE 0x000   /* 设备已经关闭（内部使用）*/
#define RT_DEVICE_OFLAG_RDONLY 0x001  /* 以只读方式打开设备 */
#define RT_DEVICE_OFLAG_WRONLY 0x002  /* 以只写方式打开设备 */
#define RT_DEVICE_OFLAG_RDWR 0x003    /* 以读写方式打开设备 */
#define RT_DEVICE_OFLAG_OPEN 0x008    /* 设备已经打开（内部使用）*/
#define RT_DEVICE_FLAG_STREAM 0x040   /* 设备以流模式打开 */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_RX 0x100   /* 设备以中断接收模式打开 */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX 0x200   /* 设备以 DMA 接收模式打开 */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX 0x400   /* 设备以中断发送模式打开 */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX 0x800   /* 设备以 DMA 发送模式打开 */

如果上层应用程序需要设置设备的接收回调函数，则必须以RT_DEVICE_FLAG_INT_RX或者RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX的方式打开设备，否则不会回调函数。

应用程序打开设备完成读写等操作后，如果不需要再对设备进行操作则可以关闭设备，通过如下函数完成：

rt_err_t rt_device_close(rt_device_t dev);

关闭设备接口和打开设备接口需配对使用，打开一次设备对应要关闭一次设备，这样设备才能够完全被关闭，否则设备仍处于未关闭状态。

控制设备
通过命令控制字，应用程序也可以对设备进行控制，通过如下函数完成：

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

cmd：命令控制字，这个参数通常与设备驱动程序相关。
arg：控制的参数。

#define RT_DEVICE_CTRL_RESUME           0x01   /* 恢复设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_SUSPEND          0x02   /* 挂起设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_CONFIG           0x03   /* 配置设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_SET_INT          0x10   /* 设置中断 */
#define RT_DEVICE_CTRL_CLR_INT          0x11   /* 清中断 */
#define RT_DEVICE_CTRL_GET_INT          0x12   /* 获取中断状态 */

数据收发回调
当硬件设备接收到数据时，可以通过函数回调另一个函数来设置数据接收指示，通知上层应用线程有数据到达。

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));

rx_ind：回调函数指针

该函数的回调参数由调用者提供。当硬件设备接收到数据时，会回调这个函数，并把收到的数据长度放在size参数中传递给上层应用。上层应用线程在收到指示后，立刻从设备中读取数据。

在应用程序调用 rt_device_write() 写入数据时，如果底层硬件能够支持自动发送，那么上层应用可以设置一个回调函数。这个回调函数会在底层硬件数据发送完成后 (例如 DMA 传送完成或 FIFO 已经写入完毕产生完成中断时) 调用。可以通过如下函数设置设备发送完成指示，函数参数及返回值见：

rt_err_t rt_device_set_tx_complete(rt_device_t dev, rt_err_t (*tx_done)(rt_device_t dev,void *buffer));

调用这个函数时，回调函数由调用者提供，当硬件设备发送完数据时，由驱动程序回调这个函数并把发送完成的数据块地址 buffer 作为参数传递给上层应用。上层应用（线程）在收到指示时会根据发送 buffer 的情况，释放 buffer 内存块或将其作为下一个写数据的缓存。

设备访问示例

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

#define IWDG_DEVICE_NAME    "wdt"

static rt_device_t wdg_dev;

static void idle_hook(void)
{
    /* 在空闲线程的回调函数里喂狗 */
    rt_device_control(wdg_dev, RT_DEVICE_CTRL_WDT_KEEPALIVE, NULL);
    rt_kprintf("feed the dog!\n ");
}

int main(void)
{
    rt_err_t res = RT_EOK;
    rt_uint32_t timeout = 10;    /* 溢出时间 */

    /* 根据设备名称查找看门狗设备，获取设备句柄 */
    wdg_dev = rt_device_find(IWDG_DEVICE_NAME);
    if (!wdg_dev)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", IWDG_DEVICE_NAME);
        return RT_ERROR;
    }
    /* 初始化设备 */
    res = rt_device_init(wdg_dev);
    if (res != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("initialize %s failed!\n", IWDG_DEVICE_NAME);
        return res;
    }
    /* 设置看门狗溢出时间 */
    res = rt_device_control(wdg_dev, RT_DEVICE_CTRL_WDT_SET_TIMEOUT, &timeout);
    if (res != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("set %s timeout failed!\n", IWDG_DEVICE_NAME);
        return res;
    }
    /* 设置空闲线程回调函数 */
    rt_thread_idle_sethook(idle_hook);

    return res;
}