RT-Thread系统设备框架简析

I/O设备

设备模型也是建立在内核对象模型基础上

目前支持的I/O 设备类型，如下：

RT_Device_Class_Char             /* 字符设备       */
RT_Device_Class_Block            /* 块设备         */
RT_Device_Class_NetIf            /* 网络接口设备    */
RT_Device_Class_MTD              /* 内存设备       */
RT_Device_Class_RTC              /* RTC 设备        */
RT_Device_Class_Sound            /* 声音设备        */
RT_Device_Class_Graphic          /* 图形设备        */
RT_Device_Class_I2CBUS           /* I2C 总线设备     */
RT_Device_Class_USBDevice        /* USB device 设备  */
RT_Device_Class_USBHost          /* USB host 设备   */
RT_Device_Class_SPIBUS           /* SPI 总线设备     */
RT_Device_Class_SPIDevice        /* SPI 设备        */
RT_Device_Class_SDIO             /* SDIO 设备       */
RT_Device_Class_Miscellaneous    /* 杂类设备        */

 

I/O设备支持设备驱动根据设备模型定义，创建出具备硬件访问能力的设备实例，将该设备通过 rt_device_register() 接口注册到 I/O 设备管理器中。

应用程序可以通过 rt_device_find() 接口查找到设备，然后使用 I/O 设备管理接口来访问硬件。

其他的函数实现

 

UART驱动

应用程序通过 RT-Thread提供的 I/O 设备管理接口来访问串口硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	查找设备
rt_device_open()	打开设备
rt_device_read()	读取数据
rt_device_write()	写入数据
rt_device_control()	控制设备
rt_device_set_rx_indicate()	设置接收回调函数
rt_device_set_tx_complete()	设置发送完成回调函数
rt_device_close()	关闭设备

 

PIN 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 PIN 设备管理接口来访问 GPIO，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_pin_mode()	设置引脚模式
rt_pin_write()	设置引脚电平
rt_pin_read()	读取引脚电平
rt_pin_attach_irq()	绑定引脚中断回调函数
rt_pin_irq_enable()	使能引脚中断
rt_pin_detach_irq()	脱离引脚中断回调函数

需要注意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。有2种方式可以获取引脚编号：使用宏定义或者查看PIN 驱动文件。

 

ADC 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 ADC 设备管理接口来访问 ADC 硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据 ADC 设备名称查找设备获取设备句柄
rt_adc_enable()	使能 ADC 设备
rt_adc_read()	读取 ADC 设备数据
rt_adc_disable()	关闭 ADC 设备

 

CAN 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问 CAN 硬件控制器，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find	查找设备
rt_device_open	打开设备
rt_device_read	读取数据
rt_device_write	写入数据
rt_device_control	控制设备
rt_device_set_rx_indicate	设置接收回调函数
rt_device_close	关闭设备

 

HWTIMER设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问硬件定时器设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	查找定时器设备
rt_device_open()	以读写方式打开定时器设备
rt_device_set_rx_indicate()	设置超时回调函数
rt_device_control()	控制定时器设备，可以设置定时模式（单次/周期）/计数频率，或者停止定时器
rt_device_write()	设置定时器超时值，定时器随即启动
rt_device_read()	获取定时器当前值
rt_device_close()	关闭定时器设备

 

I2C 总线设备

一般情况下 MCU 的 I2C 器件都是作为主机和从机通讯，在 RT-Thread 中将 I2C 主机虚拟为 I2C总线设备，I2C 从机通过 I2C 设备接口和 I2C 总线通讯，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据 I2C 总线设备名称查找设备获取设备句柄
rt_i2c_transfer()	传输数据

 

PWM 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 PWM 设备管理接口来访问 PWM 设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据 PWM 设备名称查找设备获取设备句柄
rt_pwm_set()	设置 PWM 周期和脉冲宽度
rt_pwm_enable()	使能 PWM 设备
rt_pwm_disable()	关闭 PWM 设备

 

RTC 设备

应用程序通过 RTC 设备管理接口来访问 RTC 硬件，相关接口如下所示：

set_date()	设置日期，年、月、日
set_time()	设置时间，时、分、秒
time()	获取当前时间

 

SPI 设备

一般情况下 MCU 的 SPI 器件都是作为主机和从机通讯，在 RT-Thread 中将 SPI 主机虚拟为 SPI 总线设备，应用程序使用 SPI 设备管理接口来访问 SPI 从机器件，主要接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据 SPI 设备名称查找设备获取设备句柄
rt_spi_transfer_message()	自定义传输数据
rt_spi_transfer()	传输一次数据
rt_spi_send()	发送一次数据
rt_spi_recv()	接受一次数据
rt_spi_send_then_send()	连续两次发送
rt_spi_send_then_recv()	先发送后接收

 

QSPI 的数据传输接口如下所示：

函数	描述
rt_qspi_transfer_message()	传输数据
rt_qspi_send_then_recv()	先发送后接收
rt_qspi_send()	发送一次数据

 

WATCHDOG设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问看门狗硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据看门狗设备设备名称查找设备获取设备句柄
rt_device_init()	初始化看门狗设备
rt_device_control()	控制看门狗设备
rt_device_close()	关闭看门狗设备

 

WLAN 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问看门狗硬件，相关接口如下所示：

初始化相关函数

函数	描述
rt_wlan_init()	初始化连接管理器
rt_wlan_set_mode()	设置工作模式
rt_wlan_get_mode()	获取设备工作模式

 

连接相关函数

函数	描述
rt_wlan_connect()	连接热点
rt_wlan_connect_adv()	无阻塞连接热点
rt_wlan_disconnect()	断开热点
rt_wlan_is_connected()	获取连接标志
rt_wlan_is_ready()	获取就绪标志
rt_wlan_get_info()	获取连接信息
rt_wlan_get_rssi()	获取信号强度

 

扫描相关函数

函数	描述
rt_wlan_scan()	异步扫描
rt_wlan_scan_sync()	同步扫描
rt_wlan_scan_with_info()	条件扫描
rt_wlan_scan_get_info_num()	获取热点个数
rt_wlan_scan_get_info()	拷贝热点信息
rt_wlan_scan_get_result()	获取扫描缓存
rt_wlan_scan_result_clean()	清理扫描缓存
rt_wlan_find_best_by_cache()	查找最佳热点

 

热点相关函数

函数	描述
rt_wlan_start_ap()	启动热点
rt_wlan_start_ap_adv()	无阻塞启动热点
rt_wlan_ap_is_active()	获取启动标志
rt_wlan_ap_stop()	停止热点
rt_wlan_ap_get_info()	获取热点信息

 

自动重连相关函数

函数	描述
rt_wlan_config_autoreconnect()	启动/停止自动重连
rt_wlan_get_autoreconnect_mode()	获取自动重连模式

 

事件回调相关函数

函数	描述
rt_wlan_register_event_handler()	事件注册
rt_wlan_unregister_event_handler()	解除注册

 

功耗管理相关函数

函数	描述
rt_wlan_set_powersave()	设置功耗等级
rt_wlan_get_powersave()	获取功耗等级

 

SENSOR设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问传感器设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据传感器设备设备名称查找设备获取设备句柄
rt_device_open()	打开传感器设备
rt_device_read()	读取数据
rt_device_control()	控制传感器设备
rt_device_set_rx_indicate()	设置接收回调函数
rt_device_close()	关闭传感器设备

 

Touch 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问 Touch 设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据 Touch 设备设备名称查找设备获取设备句柄
rt_device_open()	打开 Touch 设备
rt_device_read()	读取触点数据
rt_device_control()	控制 Touch 设备
rt_device_set_rx_indicate()	设置接收回调函数
rt_device_close()	关闭 Touch 设备

 

CRYPTO 设备

硬件加解密框架目前已经支持 AES/DES/3DES/RC4/SHA1/SHA2/MD5/CRC/RNG/BIGNUM 等加解密相关的接口。

访问 hash 算法设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 hash 算法设备管理接口来访问 hash 算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_hash_create()	创建 hash 上下文
rt_hwcrypto_hash_destroy()	释放上下文
rt_hwcrypto_hash_finish()	计算最终 hash 值
rt_hwcrypto_hash_update()	处理一包数据
rt_hwcrypto_hash_cpy()	复制上下文
rt_hwcrypto_hash_reset()	重置上下文
rt_hwcrypto_hash_set_type()	设置 hash 算法类型

访问对称加解密设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 symmetric 设备管理接口来访问 symmetric 算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_symmetric_create()	创建对称加解密上下文
rt_hwcrypto_symmetric_destroy()	释放上下文
rt_hwcrypto_symmetric_crypt()	加解密操作
rt_hwcrypto_symmetric_setkey()	设置加解密密钥
rt_hwcrypto_symmetric_getkey()	获取加解密密钥
rt_hwcrypto_symmetric_setiv()	设置对称加解密初始化向量
rt_hwcrypto_symmetric_getiv()	获取对称加解密初始化向量
rt_hwcrypto_symmetric_set_ivoff()	设置对称加解密初始化向量偏移值
rt_hwcrypto_symmetric_get_ivoff()	获取对称加解密初始化向量偏移值
rt_hwcrypto_symmetric_cpy()	复制上下文
rt_hwcrypto_symmetric_reset()	重置上下文
rt_hwcrypto_symmetric_set_type()	设置加解密类型

访问 gcm 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 gcm 设备管理接口来访问 gcm 算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_gcm_create()	创建上下文
rt_hwcrypto_gcm_destroy()	释放上下文
rt_hwcrypto_gcm_start()	传入附加值
rt_hwcrypto_gcm_finish()	生成消息认证码
rt_hwcrypto_gcm_crypt()	进行加解密
rt_hwcrypto_gcm_setkey()	设置密钥
rt_hwcrypto_gcm_getkey()	获取密钥
rt_hwcrypto_gcm_setiv()	设置初始化向量
rt_hwcrypto_gcm_getiv()	获取初始化向量
rt_hwcrypto_gcm_set_ivoff()	设置初始化向量偏移
rt_hwcrypto_gcm_get_ivoff()	获取初始化向量偏移
rt_hwcrypto_gcm_cpy()	复制上下文
rt_hwcrypto_gcm_reset()	重置上下文

访问 CRC 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 CRC 设备管理接口来访问 CRC 算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_crc_create()	创建 CRC 上下文
rt_hwcrypto_crc_destroy()	释放上下文
rt_hwcrypto_crc_update()	计算一包数据
rt_hwcrypto_crc_cfg()	设置上下文计算数据

访问 RNG 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 RNG 设备管理接口来访问 RNG 算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_rng_update()	获取默认设备随机数

访问大数设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的大数设备管理接口来访问大数算法设备硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_hwcrypto_bignum_default()	获取默认上下文
rt_hwcrypto_bignum_init()	初始化大数对象
rt_hwcrypto_bignum_free()	释放大数
rt_hwcrypto_bignum_get_len()	获取大数长度
rt_hwcrypto_bignum_export_bin()	以大端模式输出二进制
rt_hwcrypto_bignum_import_bin()	以大端模式输入二进制
rt_hwcrypto_bignum_add()	大数相加
rt_hwcrypto_bignum_sub()	大数相减
rt_hwcrypto_bignum_mul()	大数相乘
rt_hwcrypto_bignum_mulmod	大数乘积取模
rt_hwcrypto_bignum_exptmod	大数幂运算取模

 

AUDIO设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问音频设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据音频设备设备名称查找设备获取设备句柄
rt_device_open()	打开音频设备
rt_device_control()	控制音频设备
rt_device_read()	读取数据
rt_device_write()	写入数据
rt_device_close()	关闭音频设备

 

Pulse Encoder 设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问脉冲编码器设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	查找脉冲编码器设备
rt_device_open()	打开脉冲编码器设备（仅支持只读的方式）
rt_device_control()	控制脉冲编码器设备，可以清空计数值、获取类型、使能设备。
rt_device_read()	获取脉冲编码器当前值
rt_device_close()	关闭脉冲编码器设备

 

总结：

RT-Thread系统提供了一系列的通用设备驱动，方便用户直接调用组件，加快平台搭建，专注于应用开发。

缺点：针对总线协议来说，通过牺牲一些性能来提高上层应用的可移植，无可厚非，但像ADC，PWM这类上层组件几乎没有的，可以考虑自己实现，提升性能。