设备驱动框架

设备框架

mr-library 将硬件设备抽象成设备对象,并提供了统一的设备操作接口,方便应用程序与硬件设备进行交互。通过将驱动层与设备层解耦,提高了代码的可靠性和可维护性。

设备模型

设备对象定义如下:

struct mr_device
{
    struct mr_object object;                                        /* 设备对象基类 */

    enum mr_device_type type;                                       /* 设备类型 */
    mr_uint16_t support_flag;                                       /* 设备支持的打开方式 */
    mr_uint16_t open_flag;                                          /* 设备打开方式 */
    mr_size_t ref_count;                                            /* 设备被引用次数 */
    void *data;                                                     /* 设备数据 */

    mr_err_t (*rx_cb)(mr_device_t device, void *args);              /* 设备接收回调函数 */
    mr_err_t (*tx_cb)(mr_device_t device, void *args);              /* 设备发送回调函数 */

    const struct mr_device_ops *ops;                                /* 设备操作方法 */
};

设备类型

设备框架支持多种类型的设备,每种设备都由一个枚举值来表示。设备类型定义如下:

enum mr_device_type
{
    MR_DEVICE_TYPE_NONE,                                            /* 无类型设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_PIN,                                             /* GPIO设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_SPI_BUS,                                         /* SPI总线设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_SPI,                                             /* SPI设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_I2C_BUS,                                         /* I2C总线设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_I2C,                                             /* I2C设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_SERIAL,                                          /* UART设备*/
    MR_DEVICE_TYPE_ADC,                                             /* ADC设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_DAC,                                             /* DAC设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_PWM,                                             /* PWM设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_TIMER,                                           /* TIMER设备 */
    MR_DEVICE_TYPE_FLASH,                                           /* FLASH设备 */
    /* ... */
};

设备打开方式

设备只能以支持的打开方式打开,定义如下:

#define MR_OPEN_RDONLY                  0x1000                      /* 只读打开 */
#define MR_OPEN_WRONLY                  0x2000                      /* 只写打开 */
#define MR_OPEN_RDWR                    0x3000                      /* 可读可写 */

设备操作方法

每种设备类型都有对应的设备操作方法,包括打开设备、关闭设备、控制设备、读取设备和写入设备等操作。设备操作方法定义如下:

struct mr_device_ops
{
    mr_err_t (*open)(mr_device_t device);
    mr_err_t (*close)(mr_device_t device);
    mr_err_t (*ioctl)(mr_device_t device, int cmd, void *args);
    mr_ssize_t (*read)(mr_device_t device, mr_off_t pos, void *buffer, mr_size_t size);
    mr_ssize_t (*write)(mr_device_t device, mr_off_t pos, const void *buffer, mr_size_t size);
};
接口 描述
open 打开设备,同时完成设备配置。只有当设备首次被打开时,才会调用此方法来打开设备。
close 关闭设备。只有当设备被所有用户关闭时(设备引用次数为 0),才会调用此方法来关闭设备。
ioctl 控制设备。根据 cmd 命令控制设备
read 从设备读取数据。pos 是设备读取位置(不同设备所表示的意义不同,请查看设备详细手册),size 是设备读取字节大小。
write 向设备写入数据。pos 是设备写入位置(不同设备所表示的意义不同,请查看设备详细手册),size 是设备写入字节大小。

访问设备

应用程序通过设备操作接口来访问硬件设备,具体如下:

接口 描述
mr_device_add 将设备添加到内核容器中
mr_device_find 在内核容器中查找设备
mr_device_open 打开设备
mr_device_close 关闭设备
mr_device_ioctl 控制设备
mr_device_read 从设备读取数据
mr_device_write 向设备写入数据

设备操作示例

下面是一个以 PIN 设备为例的设备操作示例:

/* 寻找PIN设备 */
mr_device_t pin_device = mr_device_find("pin");

/* 以可读可写的方式打开PIN设备 */
mr_device_open(pin_device, MR_OPEN_RDWR);

/* 配置B13引脚为推挽输出模式 */
struct mr_pin_config pin_config = { 29, MR_PIN_MODE_OUTPUT };
mr_device_ioctl(pin_device, MR_CTRL_CONFIG, &pin_config);

/* 设置B13为高电平 */
mr_uint8_t pin_level = 1;
mr_device_write(pin_device, 29, &pin_level, sizeof(pin_level));

/* 获取B13电平 */
mr_device_read(pin_device, 29, &pin_level, sizeof(pin_level));

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许可协议

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