學(xué)完 RT-Thread 內(nèi)核，從本文開(kāi)始熟悉了解 RT-Thread I/O 設(shè)備管理相關(guān)知識(shí)。

目錄

前言
一、RT-Thread 的 I/O設(shè)備管理

1.1 什么是 I/O 設(shè)備模型
1.2 I/O 設(shè)備模型框架解析
1.2.1 應(yīng)用程序
1.2.2 I/O 設(shè)備管理層
1.2.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層
1.2.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層
1.2.5 硬件層
1.3 I/O 設(shè)備操作邏輯說(shuō)明
1.4 I/O 設(shè)備模型框架有什么用？

二、I/O 設(shè)備模型操作 API

2.1 I/O 設(shè)備控制塊
2.1.1 設(shè)備類型 type
2.1.2 設(shè)備注冊(cè) flag
2.1.3 設(shè)備訪問(wèn) open_flag
2.2 創(chuàng)建 I/O 設(shè)備相關(guān)
2.2.1 創(chuàng)建設(shè)備
2.2.2 銷毀設(shè)備
2.2.3 設(shè)備注冊(cè)
2.2.4 設(shè)備注銷
2.3 訪問(wèn) I/O 設(shè)備相關(guān)
2.3.1 查找設(shè)備
2.3.2 初始化設(shè)備
2.3.3 打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備
2.3.4 讀寫(xiě)設(shè)備
2.3.5 控制設(shè)備
2.3.6 數(shù)據(jù)收發(fā)回調(diào)

三、新建 I/O 設(shè)備模型實(shí)例
結(jié)語(yǔ)

前言

我們已經(jīng)把 RT-Thread 內(nèi)核學(xué)習(xí)完成，也已經(jīng)使用 RT-Thread 做了一個(gè)實(shí)例應(yīng)用。

但是作為一個(gè)操作系統(tǒng)， RT-Thread 除了內(nèi)核部分還有自己的設(shè)備框架，類似于 Linux 操作系統(tǒng)設(shè)備的管理方式的 I/O 設(shè)備模型。

從本文開(kāi)始，我們要開(kāi)始學(xué)習(xí)了解 RT-Thread 的 I/O 設(shè)備模型。

說(shuō)明，概念性質(zhì)的說(shuō)明主要還是使用引用方式，畢竟有權(quán)威的官方在，對(duì)于一些細(xì)節(jié)的理解，我會(huì)闡述自己的看法，同時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)一些實(shí)例加深我們對(duì)基本概念的理解。

?? 我想做到的是，僅此一片文章，讓所有人都能明白R(shí)T-Thread 的I/O 設(shè)備模型 ??

一、RT-Thread 的 I/O設(shè)備管理

有些小伙伴在剛接觸到這個(gè)概念的時(shí)候還不太明白， I/O 設(shè)備模型，IO口？ IO口的模型？

注意這里的 I/O 指的是 Input/Output。I/O 設(shè)備，就是指的輸入 / 輸出設(shè)備。

所謂 I/O 設(shè)備模型，指的是 RT-Thread 把所有的 輸入 / 輸出設(shè)備當(dāng)做一類對(duì)象，然后通過(guò)自己的一套體系對(duì)這類對(duì)象進(jìn)行管理，這類 I/O 設(shè)備對(duì)象就可以認(rèn)為是 I/O 設(shè)備模型。

RT-Thread 提供了一套模型框架用來(lái)對(duì)所有的輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行管理的，名叫 I/O 設(shè)備模型框架 ，其 位于硬件層和應(yīng)用程序之間，包括IO設(shè)備管理層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，向上層層抽象，目標(biāo)是針對(duì)各種不同的I/O設(shè)備提供給應(yīng)用程序相同的接口,如下圖：

1.2 I/O 設(shè)備模型框架解析

根據(jù)上圖，結(jié)合工程代碼，我們對(duì)每個(gè)層分別說(shuō)：

1.2.1 應(yīng)用程序

我們寫(xiě)的應(yīng)用程序，調(diào)用 I/O 設(shè)備管理層給的接口進(jìn)行底層硬件操作；

對(duì)應(yīng) main.c ：

1.2.2 I/O 設(shè)備管理層

I/O 設(shè)備管理層實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的封裝。
應(yīng)用程序通過(guò) I/O 設(shè)備管理接口獲得正確的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，然后通過(guò)這個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)與底層 I/O 硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的升級(jí)、更替不會(huì)對(duì)上層應(yīng)用產(chǎn)生影響。這種方式使得設(shè)備的硬件操作相關(guān)的代碼能夠獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，雙方只需關(guān)注各自的功能實(shí)現(xiàn)，從而降低了代碼的耦合性、復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可靠性。

對(duì)應(yīng) device.c

1.2.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層

設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層對(duì)同類硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)的抽象，將不同廠家的同類硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)中相同的部分抽取出來(lái)，將不同部分留出接口，由驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)。

對(duì)應(yīng)的比如 serial.c 等

?? 上面的 I/O 設(shè)備管理層 和 設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層 是屬于RT-Thread 系統(tǒng)的范疇，官方已寫(xiě)好，所以在項(xiàng)目中的位置存放于 rt-thread 文件夾下面。

1.2.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層

設(shè)備驅(qū)動(dòng)層是一組驅(qū)使硬件設(shè)備工作的程序，實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)硬件設(shè)備的功能。它負(fù)責(zé)創(chuàng)建和注冊(cè) I/O 設(shè)備，就類似于使用裸機(jī)編寫(xiě)程序時(shí)候的底層驅(qū)動(dòng)。
裸機(jī)的驅(qū)動(dòng)是直接被應(yīng)用層調(diào)用，這里的驅(qū)動(dòng)是提供給 設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層調(diào)用 或者 直接給 I/O 設(shè)備管理層調(diào)用的。

對(duì)于一些常用的芯片或者與官方有合作的芯片，官方也會(huì)提供了寫(xiě)好的驅(qū)動(dòng)，比如STM32，下圖就是官方已經(jīng)寫(xiě)好的基于STM32 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的代碼。

對(duì)應(yīng)比如 drv_gpio.c 、drv_usart.c 這些 ：

?? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的編寫(xiě)是需要基于芯片或外設(shè)的手冊(cè)、SDK，是需要額外實(shí)現(xiàn)的。
但是有些常用芯片和外設(shè)官方已經(jīng)幫我們寫(xiě)好了，比如基于 STM32 的 HAL 庫(kù)，RT-Thread官方已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基于 STM32 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)層 。

1.2.5 硬件層

比如Flash芯片，SD卡，stm32芯片等外設(shè)和MCU設(shè)備。

1.3 I/O 設(shè)備操作邏輯說(shuō)明

簡(jiǎn)單介紹一下 I/O 設(shè)備操作邏輯，這部分應(yīng)用官方的說(shuō)明。

對(duì)于操作邏輯簡(jiǎn)單的設(shè)備，可以不經(jīng)過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層，直接將設(shè)備注冊(cè)到 I/O 設(shè)備管理器中，過(guò)程如下：

在我們本文后面的新建設(shè)備模型實(shí)例中就舉了個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)備的例子。

對(duì)于復(fù)雜點(diǎn)的設(shè)備，需要經(jīng)過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架層：

為了更好的理解上面的流程，可以結(jié)合工程源碼理解，多看源碼，比如下圖所示：

1.4 I/O 設(shè)備模型框架有什么用？

有很多初學(xué)者會(huì)問(wèn)， I/O 設(shè)備模型意義在哪里？ 在裸機(jī)使用中，比如操作一個(gè)IO口，直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)，不是更簡(jiǎn)單，更直接，使用了設(shè)個(gè)模型，反而變得復(fù)雜了？

在某些時(shí)候，如果你只使用一種芯片一種方案，或許某種意義上說(shuō)， I/O 設(shè)備模型確實(shí)可能會(huì)比直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)復(fù)雜。 也可以說(shuō)，你使用的方案單一，項(xiàng)目簡(jiǎn)單，沒(méi)有必要使用 I/O 設(shè)備模型，甚至可能連 RTOS 都不一定需要。

總之就是，只用一種芯片方案簡(jiǎn)單項(xiàng)目或者內(nèi)存空間實(shí)在有限，完全是可以不用這個(gè)框架，直接用 RT-Thread Nano 完成功能，和我們前面講的項(xiàng)目實(shí)例一樣完成，是沒(méi)有問(wèn)題的！

但是作為一個(gè)工程師，不能局限在一種方案上面，尤其當(dāng)今芯片市場(chǎng)變幻莫測(cè)，指不定哪天需要換芯片，換方案呢？ 而且 RT-Thread 作為一個(gè)面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，必須得全面考慮，需要降低了代碼的耦合性、復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可靠性，能夠使得系統(tǒng)運(yùn)行與不同的芯片設(shè)備上。

如果沒(méi)有 I/O 設(shè)備模型，那么每次換方案，從底層到應(yīng)用層所有的代碼基本上都得重寫(xiě)，對(duì)于簡(jiǎn)單的項(xiàng)目無(wú)所謂，對(duì)于復(fù)雜一點(diǎn)的項(xiàng)目，那可是需要花費(fèi)大量功夫。

使用了 RT-Thread 的 I/O 設(shè)備模型，不管你使用哪種MCU，應(yīng)用層對(duì)設(shè)備操作的函數(shù)一模一樣，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的升級(jí)、更替不會(huì)對(duì)上層應(yīng)用產(chǎn)生影響。這種方式使得設(shè)備的硬件操作相關(guān)的代碼能夠獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，雙方只需關(guān)注各自的功能實(shí)現(xiàn)。

如果學(xué)過(guò) Linux 的朋友肯定知道，RT-Thread 的 I/O 設(shè)備模型 思想 是和 Linux 類似的，作為嵌入式工程師，如果你懂 Linux，那么就應(yīng)該知道 I/O 設(shè)備模型框架 的優(yōu)點(diǎn)。如果你不懂 Linux，那么學(xué)會(huì)了 RT-Thread 操作系統(tǒng)的 I/O 設(shè)備模型，對(duì)于以后深入學(xué)習(xí) Linux 操作系統(tǒng)，也是有幫助的 。 這話沒(méi)毛病！ 感覺(jué)怎么說(shuō)怎么有道理，人往高處走嘛！= =！

所有最終結(jié)果就是，反正就是好，人往高處走，學(xué)會(huì)了沒(méi)壞處 = =！

二、I/O 設(shè)備模型操作 API

上文我們說(shuō)明了RT-Thread I/O 設(shè)備模型的基本概念先關(guān)內(nèi)容，也了解了 I/O 設(shè)備模型框架以及操作邏輯，那么我們用戶該如何來(lái)實(shí)現(xiàn)這一流程呢？

所以現(xiàn)在我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下I/O設(shè)備模型操作的相關(guān)API函數(shù)，包括創(chuàng)建、注冊(cè)、訪問(wèn)等 。。。

2.1 I/O 設(shè)備控制塊

我們不止一次的說(shuō)明了 RT-Thread 的面向?qū)ο蟮乃枷?，在RT-Thread中，設(shè)備也是一種內(nèi)核對(duì)象，那么他和以前說(shuō)的線程，IPC機(jī)制，定時(shí)器等對(duì)象一樣，有自己的對(duì)象控制塊。

在以前博文：RT-Thread記錄（六、IPC機(jī)制之信號(hào)量、互斥量和事件集）這里再次額外說(shuō)明一下，因?yàn)橹灰斫饬诉@種思想，對(duì)于學(xué)會(huì)他們的使用就更加簡(jiǎn)單了，在IPC機(jī)制的時(shí)候我們使用圖片說(shuō)明過(guò)：

其實(shí)我們可以看一下設(shè)備對(duì)象的控制塊：

上源碼方便以后復(fù)制：

/**
 * Device structure 設(shè)備控制塊
 */
struct rt_device
{
    struct rt_object          parent;                   /**< inherit from rt_object */

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

    rt_uint8_t                ref_count;                /**< reference count */
    rt_uint8_t                device_id;                /**< 0 - 255 */

    /* 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);

#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
    const struct rt_device_ops *ops;
#else
    /* 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, int cmd, void *args);
#endif

#if defined(RT_USING_POSIX)
    const struct dfs_file_ops *fops;
    struct rt_wqueue wait_queue;
#endif

    void                     *user_data;                /**< device private data */
};

2.1.1 設(shè)備類型 type

設(shè)備對(duì)象的控制塊中對(duì)于設(shè)備類型使用了一個(gè)rt_device_class_type枚舉的方式，其可能的設(shè)備類型如下（簡(jiǎn)單的沒(méi)有注釋，還有部分嗎不太清楚的，以后更新）：

設(shè)備類型 需要在創(chuàng)建的時(shí)候選擇好，寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候應(yīng)該知道自己寫(xiě)的是什么類型的設(shè)備。

2.1.2 設(shè)備注冊(cè) flag

設(shè)備對(duì)象的控制塊中有一個(gè) flag 參數(shù)，設(shè)備模式標(biāo)志 ，表示設(shè)備是屬于什么狀態(tài)的設(shè)備，可讀、可寫(xiě)、收發(fā)等，其可以有的參數(shù)如下：

注意，該標(biāo)志可以采用或的方式支持多種參數(shù)。

設(shè)備注冊(cè) flag 需要在創(chuàng)建的時(shí)候選擇好，寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候應(yīng)該知道自己寫(xiě)的設(shè)備是什么狀態(tài)，比如只讀。只寫(xiě)，中斷接收之類的。

2.1.3 設(shè)備訪問(wèn) open_flag

設(shè)備對(duì)象的控制塊中有一個(gè) open_flag 參數(shù)，設(shè)備打開(kāi)模式標(biāo)志 ，表示對(duì)設(shè)備進(jìn)行什么操作，其可以有的參數(shù)如下：

設(shè)備訪問(wèn)的時(shí)候，需要使用這個(gè) open_flag 來(lái)判斷需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行什么操作，是讀？還是寫(xiě)? 還是發(fā)送等。。。

?? 介紹了 I/O 設(shè)備控制塊，讓我們清楚我們要操作的對(duì)象是什么，我們?cè)?設(shè)備驅(qū)動(dòng)層 要寫(xiě)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及上層應(yīng)用對(duì) I/O 設(shè)備的訪問(wèn)， 就是基于這個(gè)控制塊來(lái)進(jìn)行的。

2.2 創(chuàng)建 I/O 設(shè)備相關(guān)

我們按照 先創(chuàng)建設(shè)備，再訪問(wèn)設(shè)備 的順序來(lái)介紹對(duì)于的 API 函數(shù)。

2.2.1 創(chuàng)建設(shè)備

老規(guī)矩用源碼，解釋看注釋（使用起來(lái)也方便復(fù)制 ~ ~?。?/p>

/*
參數(shù)的含義：
1、type 		設(shè)備類型，上面 2.1.1 小結(jié)說(shuō)明的設(shè)備類型
2、attach_size  用戶數(shù)據(jù)大小
返回值：
創(chuàng)建成功,返回設(shè)備的控制塊指針
創(chuàng)建失敗,返回RT_BULL 
*/

rt_device_t rt_device_create(int type, int attach_size)

/**
 * device (I/O) class type  設(shè)備類型
 */
enum rt_device_class_type
{
    RT_Device_Class_Char = 0,                           /**< character device */
    RT_Device_Class_Block,                              /**< block device */
    RT_Device_Class_NetIf,                              /**< net interface */
    RT_Device_Class_MTD,                                /**< memory device */
    RT_Device_Class_CAN,                                /**< CAN device */
    RT_Device_Class_RTC,                                /**< RTC device */
    RT_Device_Class_Sound,                              /**< Sound device */
    RT_Device_Class_Graphic,                            /**< Graphic device */
    RT_Device_Class_I2CBUS,                             /**< I2C bus device */
    RT_Device_Class_USBDevice,                          /**< USB slave device */
    RT_Device_Class_USBHost,                            /**< USB host bus */
    RT_Device_Class_SPIBUS,                             /**< SPI bus device */
    RT_Device_Class_SPIDevice,                          /**< SPI device */
    RT_Device_Class_SDIO,                               /**< SDIO bus device */
    RT_Device_Class_PM,                                 /**< PM pseudo device */
    RT_Device_Class_Pipe,                               /**< Pipe device */
    RT_Device_Class_Portal,                             /**< Portal device */
    RT_Device_Class_Timer,                              /**< Timer device */
    RT_Device_Class_Miscellaneous,                      /**< Miscellaneous device */
    RT_Device_Class_Sensor,                             /**< Sensor device */
    RT_Device_Class_Touch,                              /**< Touch device */
    RT_Device_Class_PHY,                                /**< PHY device */
    RT_Device_Class_Unknown                             /**< unknown device */
};

設(shè)備被創(chuàng)建后，需要實(shí)現(xiàn)它訪問(wèn)硬件的操作方法，要按照下面的函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)這些對(duì)于設(shè)備的操作函數(shù)：

/* 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, int cmd, void *args);

這里引用官方的說(shuō)明：

2.2.2 銷毀設(shè)備

此函數(shù)不一定需要使用，但是有創(chuàng)建就應(yīng)該有銷毀：

/*
參數(shù)的含義：
dev 	設(shè)備句柄
*/
void rt_device_destroy(rt_device_t dev)

2.2.3 設(shè)備注冊(cè)

設(shè)備被創(chuàng)建后，需要注冊(cè)到 I/O 設(shè)備管理器中，應(yīng)用程序才能夠訪問(wèn)：

/*
參數(shù)的含義：
dev 	設(shè)備句柄
name 	設(shè)備名稱，
設(shè)備名稱的最大長(zhǎng)度由 rtconfig.h 中定義的宏 RT_NAME_MAX 指定，多余部分會(huì)被自動(dòng)截掉
flags 	設(shè)備模式標(biāo)志，就是上面介紹的 2.1.2 設(shè)備注冊(cè) flag
返回值：
RT_EOK 	注冊(cè)成功
-RT_ERROR 	注冊(cè)失敗，dev 為空或者 name 已經(jīng)存在
*/
rt_err_t rt_device_register(rt_device_t dev,
                            const char *name,
                            rt_uint16_t flags)


/*設(shè)備注冊(cè) flag*/
#define RT_DEVICE_FLAG_DEACTIVATE       0x000           /**< device is not not initialized */

#define RT_DEVICE_FLAG_RDONLY           0x001           /**< read only */
#define RT_DEVICE_FLAG_WRONLY           0x002           /**< write only */
#define RT_DEVICE_FLAG_RDWR             0x003           /**< read and write */

#define RT_DEVICE_FLAG_REMOVABLE        0x004           /**< removable device */
#define RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE       0x008           /**< standalone device */
#define RT_DEVICE_FLAG_ACTIVATED        0x010           /**< device is activated */
#define RT_DEVICE_FLAG_SUSPENDED        0x020           /**< device is suspended */
#define RT_DEVICE_FLAG_STREAM           0x040           /**< stream mode */

#define RT_DEVICE_FLAG_INT_RX           0x100           /**< INT mode on Rx */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX           0x200           /**< DMA mode on Rx */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX           0x400           /**< INT mode on Tx */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX           0x800           /**< DMA mode on Tx */

上面需要額外說(shuō)明的一點(diǎn)，設(shè)備流模式 `RT_DEVICE_FLAG_STREAM` 參數(shù)用于向串口終端輸出字符串：
當(dāng)輸出的字符是 “\n” 時(shí)，自動(dòng)在前面補(bǔ)一個(gè) “\r” 做分行。

2.2.4 設(shè)備注銷

創(chuàng)建對(duì)銷毀，注冊(cè)對(duì)注銷：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
返回 	——
RT_EOK 	成功
 */
rt_err_t rt_device_unregister(rt_device_t dev)

當(dāng)設(shè)備注銷后的，設(shè)備將從設(shè)備管理器中移除，也就不能再通過(guò)設(shè)備查找搜索到該設(shè)備。注銷設(shè)備不會(huì)釋放設(shè)備控制塊占用的內(nèi)存。
注銷只是把這個(gè) 設(shè)備對(duì)象結(jié)構(gòu)體 從管理鏈表中去掉，并不會(huì)釋放這個(gè)對(duì)象結(jié)構(gòu)體的空間，要釋放空間需要調(diào)用銷毀設(shè)備函數(shù)。

?? 創(chuàng)建 I/O 設(shè)備相關(guān)的函數(shù)，和 I/O 設(shè)備模型框架中 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層 有關(guān)，在我們底層寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要使用。

2.3 訪問(wèn) I/O 設(shè)備相關(guān)

上面我們說(shuō)的創(chuàng)建 I/O 設(shè)備相關(guān)是和 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層 有關(guān)的代碼，本小結(jié)說(shuō)的訪問(wèn) I/O 設(shè)備就是和 應(yīng)用程序有關(guān)的代碼，就是告訴我們應(yīng)用程序怎么去操作我們上面創(chuàng)建的設(shè)備。

I/O 設(shè)備管理接口與 I/O 設(shè)備的操作方法的映射關(guān)系下圖：

2.3.1 查找設(shè)備

注冊(cè)過(guò)的設(shè)備才能被查找到，名字對(duì)應(yīng)注冊(cè)時(shí)候使用的名字：

/**
參數(shù) 	描述
name 	設(shè)備名稱
返回 	——
設(shè)備句柄 	查找到對(duì)應(yīng)設(shè)備將返回相應(yīng)的設(shè)備句柄
RT_NULL 	沒(méi)有找到相應(yīng)的設(shè)備對(duì)象
 */
rt_device_t rt_device_find(const char *name)

2.3.2 初始化設(shè)備

對(duì)應(yīng)底層rt_err_t (*init) (rt_device_t dev); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
返回 	——
RT_EOK 	設(shè)備初始化成功
錯(cuò)誤碼 	設(shè)備初始化失敗
 */
rt_err_t rt_device_init(rt_device_t dev)

當(dāng)一個(gè)設(shè)備已經(jīng)初始化成功后，調(diào)用這個(gè)接口將不再重復(fù)做初始化 0。

2.3.3 打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備

打開(kāi)設(shè)備：

對(duì)應(yīng)底層rt_err_t (*open) (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/*
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
oflags 	設(shè)備打開(kāi)模式標(biāo)志,上面 2.1.3 小結(jié)說(shuō)明的設(shè)備訪問(wèn) open_flag
返回 	——
RT_EOK 	設(shè)備打開(kāi)成功
-RT_EBUSY 	如果設(shè)備注冊(cè)時(shí)指定的參數(shù)中包括 RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE 參數(shù)，此設(shè)備將不允許重復(fù)打開(kāi)
其他錯(cuò)誤碼 	設(shè)備打開(kāi)失敗
*/
rt_err_t  rt_device_open (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);

#define RT_DEVICE_FLAG_INT_RX           0x100           /**< INT mode on Rx */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX           0x200           /**< DMA mode on Rx */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX           0x400           /**< INT mode on Tx */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX           0x800           /**< DMA mode on Tx */

#define RT_DEVICE_OFLAG_CLOSE           0x000           /**< 設(shè)備已經(jīng)關(guān)閉（內(nèi)部使用） */
#define RT_DEVICE_OFLAG_RDONLY          0x001           /**< read only access */
#define RT_DEVICE_OFLAG_WRONLY          0x002           /**< write only access */
#define RT_DEVICE_OFLAG_RDWR            0x003           /**< read and write */
#define RT_DEVICE_OFLAG_OPEN            0x008           /**< device is opened */
#define RT_DEVICE_OFLAG_MASK            0xf0f           /**< mask of open flag */

注：如果上層應(yīng)用程序需要設(shè)置設(shè)備的接收回調(diào)函數(shù)，則必須以 RT_DEVICE_FLAG_INT_RX 或者 RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX 的方式打開(kāi)設(shè)備，否則不會(huì)回調(diào)函數(shù)。

關(guān)閉設(shè)備：

對(duì)應(yīng)底層rt_err_t (*close) (rt_device_t dev); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/*
dev 	設(shè)備句柄
返回 	——
RT_EOK 	關(guān)閉設(shè)備成功
-RT_ERROR 	設(shè)備已經(jīng)完全關(guān)閉，不能重復(fù)關(guān)閉設(shè)備
其他錯(cuò)誤碼 	關(guān)閉設(shè)備失敗
*/
rt_err_t  rt_device_open (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);

關(guān)閉設(shè)備接口和打開(kāi)設(shè)備接口需配對(duì)使用，打開(kāi)一次設(shè)備對(duì)應(yīng)要關(guān)閉一次設(shè)備，這樣設(shè)備才會(huì)被完全關(guān)閉，否則設(shè)備仍處于未關(guān)閉狀態(tài)。

2.3.4 讀寫(xiě)設(shè)備

讀設(shè)備：

對(duì)應(yīng)底層rt_size_t (*read) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
pos 	讀取數(shù)據(jù)偏移量
buffer 	內(nèi)存緩沖區(qū)指針，讀取的數(shù)據(jù)將會(huì)被保存在緩沖區(qū)中
size 	讀取數(shù)據(jù)的大小
返回 	——
讀到數(shù)據(jù)的實(shí)際大小 	如果是字符設(shè)備，返回大小以字節(jié)為單位，如果是塊設(shè)備，返回的大小以塊為單位
0 	需要讀取當(dāng)前線程的 errno 來(lái)判斷錯(cuò)誤狀態(tài)
 */
rt_size_t rt_device_read(rt_device_t dev,
                         rt_off_t    pos,
                         void       *buffer,
                         rt_size_t   size)

調(diào)用這個(gè)函數(shù)，會(huì)從 dev 設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并存放在 buffer 緩沖區(qū)中，這個(gè)緩沖區(qū)的最大長(zhǎng)度是 size，pos 根據(jù)不同的設(shè)備類別有不同的意義。

寫(xiě)設(shè)備：

對(duì)應(yīng)底層rt_size_t (*write) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
pos 	寫(xiě)入數(shù)據(jù)偏移量
buffer 	內(nèi)存緩沖區(qū)指針，放置要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)
size 	寫(xiě)入數(shù)據(jù)的大小
返回 	——
寫(xiě)入數(shù)據(jù)的實(shí)際大小 	如果是字符設(shè)備，返回大小以字節(jié)為單位；如果是塊設(shè)備，返回的大小以塊為單位
0 	需要讀取當(dāng)前線程的 errno 來(lái)判斷錯(cuò)誤狀態(tài)
 */
rt_size_t rt_device_write(rt_device_t dev,
                          rt_off_t    pos,
                          const void *buffer,
                          rt_size_t   size)

調(diào)用這個(gè)函數(shù)，會(huì)把緩沖區(qū) buffer 中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到設(shè)備 dev 中，寫(xiě)入數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度是 size，pos 根據(jù)不同的設(shè)備類別存在不同的意義。

2.3.5 控制設(shè)備

對(duì)應(yīng)底層rt_err_t (*control)(rt_device_t dev, int cmd, void *args); 的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
cmd 	命令控制字，這個(gè)參數(shù)通常與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)，見(jiàn)下面列出的參數(shù)
arg 	控制的參數(shù)
返回 	——
RT_EOK 		函數(shù)執(zhí)行成功
-RT_ENOSYS 	執(zhí)行失敗，dev 為空
其他錯(cuò)誤碼 	執(zhí)行失敗
 */
rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, int cmd, void *arg)


/**
 * general device commands 上面 cmd 的參數(shù)
 */
#define RT_DEVICE_CTRL_RESUME           0x01            /**< resume device */
#define RT_DEVICE_CTRL_SUSPEND          0x02            /**< suspend device */
#define RT_DEVICE_CTRL_CONFIG           0x03            /**< configure device */
#define RT_DEVICE_CTRL_CLOSE            0x04            /**< close device */

#define RT_DEVICE_CTRL_SET_INT          0x10            /**< set interrupt */
#define RT_DEVICE_CTRL_CLR_INT          0x11            /**< clear interrupt */
#define RT_DEVICE_CTRL_GET_INT          0x12            /**< get interrupt status */

2.3.6 數(shù)據(jù)收發(fā)回調(diào)

這個(gè)對(duì)于 設(shè)備控制塊中參數(shù)中的兩個(gè)設(shè)備回調(diào)函數(shù)：

硬件設(shè)備收到數(shù)據(jù)：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
rx_ind 	回調(diào)函數(shù)指針
返回 	——
RT_EOK 	設(shè)置成功
 */
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))

該函數(shù)的回調(diào)函數(shù)由調(diào)用者提供。當(dāng)硬件設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)回調(diào)這個(gè)函數(shù)并把收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度放在 size 參數(shù)中傳遞給上層應(yīng)用。上層應(yīng)用線程應(yīng)在收到指示后，立刻從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)。

硬件設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)：

在應(yīng)用程序調(diào)用 rt_device_write() 寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，如果底層硬件能夠支持自動(dòng)發(fā)送，那么上層應(yīng)用可以設(shè)置一個(gè)回調(diào)函數(shù)。
這個(gè)回調(diào)函數(shù)會(huì)在底層硬件數(shù)據(jù)發(fā)送完成后 (例如 DMA 傳送完成或 FIFO 已經(jīng)寫(xiě)入完畢產(chǎn)生完成中斷時(shí)) 調(diào)用。

通過(guò)如下函數(shù)設(shè)置設(shè)備發(fā)送完成指示：

/**
參數(shù) 	描述
dev 	設(shè)備句柄
tx_done 	回調(diào)函數(shù)指針
返回 	——
RT_EOK 	設(shè)置成功
 */
rt_err_t
rt_device_set_tx_complete(rt_device_t dev,
                          rt_err_t (*tx_done)(rt_device_t dev, void *buffer))

調(diào)用這個(gè)函數(shù)時(shí)，回調(diào)函數(shù)由調(diào)用者提供，當(dāng)硬件設(shè)備發(fā)送完數(shù)據(jù)時(shí)，由驅(qū)動(dòng)程序回調(diào)這個(gè)函數(shù)并把發(fā)送完成的數(shù)據(jù)塊地址 buffer 作為參數(shù)傳遞給上層應(yīng)用。上層應(yīng)用（線程）在收到指示時(shí)會(huì)根據(jù)發(fā)送 buffer 的情況，釋放 buffer 內(nèi)存塊或?qū)⑵渥鳛橄乱粋€(gè)寫(xiě)數(shù)據(jù)的緩存。

?? 訪問(wèn) I/O 設(shè)備相關(guān)的函數(shù)，和 I/O 設(shè)備模型框架中 應(yīng)用程序 有關(guān)，是我們上層寫(xiě)應(yīng)用程序直接調(diào)用的函數(shù)。

三、新建 I/O 設(shè)備模型實(shí)例

RT-Thread 驅(qū)動(dòng)都是在 drivers 目錄下面：

我們?cè)谀夸浵滦陆ㄒ粋€(gè)文件，作為驅(qū)動(dòng)示例：

我們寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的基本框架：

1、創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備；
   使用 rt_device_create 創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備，需要定義一個(gè) rt_device_t 接口體接收設(shè)備設(shè)備句柄。

2、實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作的函數(shù)：
   實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)象中對(duì)于 設(shè)備操作的init，open，close等 函數(shù)。

3、注冊(cè)設(shè)備到 I/O 設(shè)備管理器；
   使用 rt_device_register 將設(shè)備注冊(cè)到設(shè)備管理器。

在drv_demo.c中，我們實(shí)現(xiàn)如下代碼：

其次，我們需要實(shí)現(xiàn)一下設(shè)備操作的函數(shù)：

最后，別忘了使用 INIT_BOARD_EXPORT 把設(shè)備初始化的代碼加入板級(jí)硬件初始化：

上一下設(shè)備模型實(shí)例代碼：

#include 
#include 

rt_err_t  demo_init(rt_device_t dev)
{
    rt_kprintf("demo_init ok!\n");
    return 0;
}
rt_err_t  demo_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag)
{
    rt_kprintf("demo_open ok!\n");
    return 0;
}
rt_err_t  demo_cloes(rt_device_t dev)
{
    rt_kprintf("demo_cloes ok!\n");
    return 0;
}

int rt_drvdemo_init(void){

    rt_device_t demo_dev = RT_NULL;

    demo_dev = rt_device_create(RT_Device_Class_Char, 0);
    if(demo_dev == RT_NULL){
        LOG_E("demo device create failed...\n");
        return -1;
    }

    demo_dev->init=demo_init;
    demo_dev->open=demo_open;
    demo_dev->close=demo_cloes;

    rt_device_register(demo_dev,"drvdemo",RT_DEVICE_FLAG_RDWR);
    return 0;
}


INIT_BOARD_EXPORT(rt_drvdemo_init);

上面我們完成的是 設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的 代碼，接下來(lái)我們還需要簡(jiǎn)單演示一下，如果在應(yīng)用層 使用這個(gè) demo 設(shè)備。

我們根據(jù)上文所介紹的 訪問(wèn) I/O 設(shè)備 進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作，這里直接上圖說(shuō)明一下使用流程：

看一下測(cè)試結(jié)果，我們實(shí)現(xiàn)的 3 個(gè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)都只有打印輸出，所以我們可以通過(guò)打印信息查看是否正確執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)函數(shù)的內(nèi)容：

通過(guò)上面的測(cè)試，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，雖然demo比較簡(jiǎn)單，但是經(jīng)過(guò)這么一個(gè)過(guò)程可以讓我們更加的理解 RT-Thread I/O 設(shè)備模型的工作方式和流程。

結(jié)語(yǔ)

本文全面了解了 RT-Thread I/O 設(shè)備模型，說(shuō)明了設(shè)備模型存在的意義，描述了一下設(shè)備模型相關(guān)的操作函數(shù)，最后使用了一個(gè)新建 I/O設(shè)備模型的例子，說(shuō)明了 I/O 設(shè)備模型 的工作方式。

在我們使用 RT-Thread 的時(shí)候，其實(shí)大部分常用的設(shè)備 RT-Thread 已經(jīng)幫我們寫(xiě)好了驅(qū)動(dòng)，我們直接在應(yīng)用層調(diào)用操作接口即可，接下來(lái)的系列文章我們將要學(xué)習(xí) RT-Thread 常用的 I/O 設(shè)備模型。

?? 希望開(kāi)頭的愿景能夠?qū)崿F(xiàn)，通過(guò)本文讓所有人了解 RT-Thread I/O 設(shè)備模型 (*￣︶￣) ??

本文就到這里，謝謝大家！

審核編輯：湯梓紅