前言
- 本筆記主要傳達一種裝置驅動拆分的概念和實現。
- 使得寫好一個驅動框架後，隨意新增相應裝置，提高開發效率。
- 使用到以空間換時間的方法，即是陣列管理裝置，使得時間複雜度為 O(1)。（陣列直接定位）。
- 本筆記的框架支援 N個裝置 繫結 X個驅動
筆錄草稿
概要
- 觸發想法
- 有時候，在寫驅動時，發現多個裝置使用同一個驅動邏輯，只是部分內容不一樣（如引腳），此時就可以想如何寫出一個驅動邏輯支援多個不同裝置。
- 例子：IIC
- 一個 IIC 邏輯
- 多個裝置繫結 IIC
- 目標效果：
- 只需要執行以下步驟即可： 註冊 IIC 驅動 --> 註冊實際裝置A並繫結 IIC --> 初始化該 IIC
- 只需要執行以下步驟即可： 註冊 IIC 驅動 --> 註冊實際裝置B並繫結 IIC --> 初始化該 IIC
原理及實現方法
-
以 ID 為陣列下標，可以根據 ID 獲得 驅動或裝置 控制程式碼。（LiteOS 裡任務ID和任務控制程式碼也類似噢）
-
陣列為 驅動陣列或裝置陣列或其它需要統一管理的陣列等等。主要為實體開闢空間，直接定位使用。
- 使用陣列管理是明顯的 空間換時間的方法，時間複雜度達到O（1）
- 當然也可以使用連結串列，但是時間複雜度可能達不到 O（1）。
-
實現 驅動部分
- 建立兩個驅動檔案：bsp_xx.c 和 bsp_x.h
- 建立 xx 驅動名字列表
- 名字列表也就是 ID，用於下標、校驗和操作
- 下標：陣列下標，用於直接定位，獲得驅動控制程式碼
- 校驗：下標對應的驅動裡面也有儲存 驅動 ID 的，在使用時，通過對比操作帶來的ID與結構體裡面的ID是否相等即可檢查到是否獲得準確的驅動實體
- 操作：通過 ID 獲得驅動控制程式碼，便可進行操作
- 名字列表也就是 ID，用於下標、校驗和操作
- 組建 xx 驅動結構體
- xx 驅動結構體裡面
- 必須包含
驅動 ID - 其他業務成員
- 必須包含
- xx 驅動結構體裡面
- 編寫 註冊 xx 驅動函式
- 註冊 xx 驅動函式 其實就是一個初始化，初始化 驅動ID 對應驅動陣列下標的實體驅動
- 必須給對應實體驅動裡的 驅動ID 賦 當前 ID 值，這樣使用時便可以校驗
- 建立 xx 驅動陣列
- xx 驅動陣列 就是所有驅動實體的空間，不同下標對應不同的實體驅動
- 使用到陣列，即是靜態申請空間。當然也可以自己實現動態申請，如用連結串列的方法或者動態申請記憶體空間。
- 編寫驅動邏輯
- 一個驅動，支援多個裝置
- 驅動邏輯，多個裝置的驅動邏輯相似，不同點可以通過 驅動結構體 中的成員區別開來。
-
實現 裝置部分
- 建立兩個裝置檔案：lss_yy.c 和 lss_yy.h
- 建立 yy 裝置名字列表
- 名字列表也就是 ID，用於下標、校驗和操作
- 下標：陣列下標，用於直接定位，獲得驅動控制程式碼
- 校驗：下標對應的裝置裡面也有儲存 裝置 ID 的，在使用時，通過對比操作帶來的ID與結構體裡面的ID是否相等即可檢查到是否獲得準確的裝置實體
- 操作：通過 ID 獲得裝置控制程式碼，便可進行操作
- 名字列表也就是 ID，用於下標、校驗和操作
- 組建 xx 裝置結構體
- xx 裝置結構體裡面
- 必須包含
裝置 ID： 用於標識本結構體為哪一個裝置 - 必須包含
驅動 ID： 就是繫結的 驅動 ID - 其他業務成員
- 必須包含
- xx 裝置結構體裡面
- 編寫 註冊 xx 裝置函式
- 註冊 xx 裝置函式 其實就是一個初始化，初始化 裝置ID 對應驅動陣列下標的實體裝置
- 必須給對應實體驅動裡的 驅動ID 賦 當前 ID 值，這樣使用時便可以校驗
- 建立 xx 裝置陣列
- xx 裝置陣列 就是所有裝置實體的空間，不同下標對應不同的實體裝置
- 使用到陣列，即是靜態申請空間。當然也可以自己實現動態申請，如用連結串列的方法或者動態申請記憶體空間。
- 編寫裝置邏輯
- 在裝置邏輯中，通過 裝置ID和裝置陣列 獲得裝置實體，再在裝置實體中找到驅動ID，把裝置ID傳給驅動邏輯函式即可。
- 實現裝置初始化函式 **
- 簡要步驟（必須遵循前三個步驟的順序）
- 先註冊 xx 驅動
- 註冊 yy 裝置，並繫結對應的 xx 驅動
- 初始化 xx 引腳
- 執行自己的驅動業務
- 簡要步驟（必須遵循前三個步驟的順序）
IIC 例子實戰-驅動
- 通過實現一下步驟，我們便實現了 裝置驅動框架的驅動部分
- 簡要步驟
- 建立兩個檔案：bsp_i2c.c 和 bsp_i2c.h
- 建立 I2C 驅動名字列表
- 組建 I2C 驅動結構體
- 編寫 註冊 I2C 驅動函式
- 建立 I2C 驅動陣列
- 編寫驅動邏輯
static uint32_t selectClkByGpio(const uint32_t addr)選擇時鐘訊號函式void i2cGpioInit(eI2C_ID id)I2C 引腳初始化函式void i2cStart(eI2C_ID id)I2C Start 函式void i2cStop(eI2C_ID id)I2C Stop 函式uint8_t i2cSendByte(eI2C_ID id, uint16_t TxData)I2C SendByte 函式uint8_t i2cReceiveByte(eI2C_ID id)I2C ReceiveByte 函式void i2cAck(eI2C_ID id, uint8_t Ack)I2C Ack 函式uint8_t i2cWaitAck(eI2C_ID id)I2C WaitAck 函式
1. 建立檔案
- 建立兩個檔案：bsp_i2c.c 和 bsp_i2c.h
2. 建立 I2C 驅動名字列表
- 本驅動列表需要根據實際裝置修改
- 驅動名字其實就是對應驅動陣列下標，用於直接定位
- 注意：
- 第一個驅動名必須從 0 開始
ei2cDEVICE_COUNT是和i2cI2C_DEVICE_COUNT一樣的大小，在實際工程中，二選一即可。
- 原始碼例子如下，驅動名字按照自己的命名風格命名即可。
/*
*********************************************************************************************************
* CONFIG
*********************************************************************************************************
*/
// [注][I2C] 根據實際裝置修改
// i2c 驅動數量
#define i2cI2C_DRIVER_COUNT 3
/**
* @brief i2c id
* @author lzm
*/
typedef enum
{
ei2cEEPROM_1 = 0, // 第一個 EEPROM 裝置驅動
ei2cEEPROM_2, // 第二個 EEPROM 裝置驅動
ei2cMPU6050, // MPU6050裝置驅動
ei2cDEVICE_COUNT; // 驅動數量
}eI2C_ID;
3. 組建 I2C 驅動結構體
- I2C 驅動結構體必須包含
I2C ID: 就是一個實體 I2C 的 ID 及 驅動陣列下標。- SCL 及 SDA 引腳資料。
- 結構體中的延時資料，主要是為了 IIC 速度可控。
/*
*********************************************************************************************************
* BASIC
*********************************************************************************************************
*/
/**
* @brief i2c struct
* @author lzm
*/
struct I2C_T{
/* id */
eI2C_ID ID;
/* delay */
// cnt
unsigned char delayUsCnt;
// delay function
void ( *delayUsFun )(int cnt);
/* pin */
GPIO_TypeDef * sclGpiox;
uint16_t sclPin;
GPIO_TypeDef * sdaGpiox;
uint16_t sdaPin;
};
typedef struct I2C_T i2c_t;
4. 編寫-註冊 I2C 驅動函式
- 註冊 I2C 驅動函式 其實就是初始化對應驅動的引數，如繫結 SCL 和 SDA 引腳。
- 在開發中，實際裝置繫結及使用 I2C 之前必須先註冊對應 I2C 驅動。
- 一些引數解析
- @param delayuscnt ： 延時多少個 微妙
- @param fun ： 微妙延時函式
- @param sclgpio ： SCL 引腳 port
- @param sclpin ： SCL 引腳 pin
- @param sdagpio ： SDA 引腳 port
- @param sdapin ： SDA 引腳 pin
/*
*********************************************************************************************************
* DEFINE [API] FUNCTION
*********************************************************************************************************
*/
/**
* @brief 註冊IIC裝置
* i2cDeviceElem[i2cID].id = i2cID; // 保持下標與ID相等，查詢時可以直接定位，實現時間複雜度為O(1);
* @param
* @retval none
* @author lzm
*/
#define REGISTER_I2C_DRI(i2cID, delayuscnt, fun, sclgpio, sclpin, sdagpio, sdapin) \
{ \
i2cDeviceElem[i2cID].id = i2cID; \
i2cDeviceElem[i2cID].delayUsCnt = delayuscnt; \
i2cDeviceElem[i2cID].delayUsFun = fun; \
i2cDeviceElem[i2cID].sclGpiox = sclgpio; \
i2cDeviceElem[i2cID].sclPin = sclpin; \
i2cDeviceElem[i2cID].sdaGpiox = sdagpio; \
i2cDeviceElem[i2cID].sdaPin = sdapin; \
}
5. 建立 I2C 驅動陣列
i2cI2C_DRIVER_COUNT表示有 i2cI2C_DRIVER_COUNT 個 I2C 驅動- 建立 I2C 驅動陣列是提前為可能需要用到 I2C 驅動的裝置提前申請空間（靜態），當然也可以動態申請。
/*
*********************************************************************************************************
* DEFINE
*********************************************************************************************************
*/
// i2c 驅動元素（裝置表）
i2c_t i2cDriverElem[i2cI2C_DRIVER_COUNT];
6. 編寫驅動邏輯
static uint32_t selectClkByGpio(const uint32_t addr) 選擇時鐘訊號函式
- 本函式主要用於根據引腳埠來選擇時鐘，當然也可以選擇把 時鐘變數 放到 I2C 驅動結構體裡面
- 形參：
const uint32_t addr需要初始化引腳對應的 port - 返回：返回時鐘值 或 NULL
/**
* @brief 選出時鐘訊號線
* @param addr : 引腳對應 port
* @retval 返回時鐘值 或 NULL
* @author lzm
*/
static uint32_t selectClkByGpio(const uint32_t addr)
{
switch(addr)
{
case GPIOA_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOA;
case GPIOB_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOB;
case GPIOC_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOC;
case GPIOD_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOD;
case GPIOE_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOE;
case GPIOF_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOF;
case GPIOG_BASE:
return RCC_APB2Periph_GPIOG;
}
return NULL;
}
void i2cGpioInit(eI2C_ID id) 初始化I2C引腳
- 本函式主要用於初始化 I2C 需要的引腳：SCL 和 SDA
- 形參：
eI2C_ID id為 I2C 驅動 ID，可以理解為需要初始化哪一個 I2C 驅動，從 I2C 驅動命名錶中選出。 - 返回：無
- 分析
- 原理：I2C 驅動 ID 即是 I2C 驅動陣列下標，對應一個 I2C 驅動，通過 ID 可以獲取 I2C 資料，然後做出處理。
- 步驟：
- 獲取需要初始化的時鐘值
sclGpioClk和sdaGpioClk - 初始化需要的時鐘
- 配置初始化引腳結構體並初始化
- 拉高 SCL 和 SDA引腳。
- 獲取需要初始化的時鐘值
/**
* @brief 初始化I2C引腳
* @param id ： I2C 驅動 ID
* @retval none
* @author lzm
*/
void i2cGpioInit(eI2C_ID id)
{
GPIO_InitTypeDef G_GPIO_IniStruct; //定義結構體
uint32_t sclGpioClk;
uint32_t sdaGpioClk;
const i2c_t * i2c = &i2cDeviceElem[id];
sclGpioClk = selectClkByGpio((uint32_t)(i2c->sclGpiox));
sdaGpioClk = selectClkByGpio((uint32_t)(i2c->sdaGpiox));
RCC_APB2PeriphClockCmd(sclGpioClk | sdaGpioClk, ENABLE); //開啟時鐘
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Pin = i2c->sclPin; //配置埠及引腳(指定方向)
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(i2c->sclGpiox, &G_GPIO_IniStruct); //初始化埠（開往指定方向）
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Pin = i2c->sdaPin; //配置埠及引腳(指定方向)
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
G_GPIO_IniStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(i2c->sdaGpiox, &G_GPIO_IniStruct); //初始化埠（開往指定方向）
// 初始化完以後先拉高
iicOutHi(i2c->sclGpiox, i2c->sclPin);
iicOutHi(i2c->sdaGpiox, i2c->sdaPin);
}
void i2cStart(eI2C_ID id) I2C Start函式
- 本函式為 I2C 邏輯函式 Start 部分
- 形參：
eI2C_ID id為 I2C 驅動 ID，可以理解為需要初始化哪一個 I2C 驅動，從 I2C 驅動命名錶中選出。 - 返回：無
- 分析
- 原理：I2C 驅動 ID 即是 I2C 驅動陣列下標，對應一個 I2C 驅動，通過 ID 可以獲取 I2C 資料，然後做出處理。
- 步驟：
- 從驅動表中獲取一個驅動的控制程式碼進行操作，
i2c_t * i2c = &i2cDeviceElem[id]; - 通過控制程式碼獲取該 I2C 驅動資料，實現邏輯
- 從驅動表中獲取一個驅動的控制程式碼進行操作，
/**
* @brief IIC START
* @param id ： I2C 驅動 ID
* @retval none
* @author lzm
*/
void i2cStart(eI2C_ID id)
{
i2c_t * i2c = &i2cDeviceElem[id];
iicSdaOutHi(i2c);
iicSclOutHi(i2c);
i2c->delayUsFun(i2c->delayUsCnt);
iicSdaOutLo(i2c);
i2c->delayUsFun(i2c->delayUsCnt);
}
其餘 I2C 邏輯函式
- 其餘 I2C 邏輯函式原理和
void i2cStart(eI2C_ID id)函式原理一樣，只是實現的邏輯不一樣而已，完整原始碼可以參考我的gitee上的 LiteOS 原始碼工程。
IIC 例子實戰-裝置
- 本筆記選用 eeprom 裝置做例子
- 通過實現一下步驟，我們便實現了 裝置驅動框架的裝置部分
- 簡要步驟
- 建立裝置檔案：lss_eeprom.c 和 lss_eeprom.h
- 建立裝置名字列表
- 組鍵裝置結構體
- 編寫註冊裝置函式
- 建立裝置陣列
- 實現裝置驅動邏輯
- 實現裝置初始化函式
1. 建立裝置檔案
- 直接建立 lss_eeprom.c 和 lss_eeprom.h 檔案即可。
2. 建立裝置名字列表
- 本裝置列表需要根據實際裝置修改
- 裝置名字其實就是對應驅動陣列下標，用於直接定位
- 注意：
- 第一個裝置名必須從 0 開始
ei2cDEVICE_COUNT是和i2cI2C_DEVICE_COUNT一樣的大小，在實際工程中，二選一即可。
- 原始碼例子如下，驅動名字按照自己的命名風格命名即可。
/*
*********************************************************************************************************
* CONFIG API
*********************************************************************************************************
*/
/* [注][eeprom]實時修改 */
// eeprom 裝置數量
#define eeEEPROM_DEVICE_COUNT 2
/* delay API */
#define eeDelayMs(cnt) vTaskDelay(cnt) /* 排程式延時 */
#define eeEEPROM_WRITE_COUNT 5 /* 寫頁時等待時間 */
/* fpga id. */
typedef enum
{
eAT24C08_1 = 0,
eAT24C08_2,
eeeprom_COUNT,
}eEEPROM_ID;
3. 組鍵裝置結構體
- 裝置結構體必須包含
eEEPROM_ID ID: 就是一個實體 EEPROM 的 ID 及 裝置陣列下標。eI2C ID: 就是一個實體 I2C 的 ID 及 驅動陣列下標。
- 除了以上兩個必須的成員外，其他成員可以根據業務自行新增。
- 以上兩個 ID 是
eEEPROM_ID ID繫結eI2C ID，裝置結構體只需要知道它對應哪一個 I2C 實體即可，即是隻需要知道一個 I2C ID即可。
/*
*********************************************************************************************************
* BASIC
*********************************************************************************************************
*/
/* eeprom struct */
struct EEPROM_T{
/* id */
eEEPROM_ID ID;
/* i2c id */
eI2C_ID i2cID;
};
4. 編寫註冊裝置函式
- 註冊裝置函式 其實就是初始化一些資料，如繫結 I2C，繫結 SPI，繫結一些資料等等。
- 在開發中，實際裝置繫結及使用 I2C 之前必須先註冊對應 I2C 驅動，然後註冊 I2C 裝置。
- 一些引數解析
- @param eeid ： EEPROM ID，用於直接定位，也可以同時用於定位校驗。
- @param i2cid ： 裝置繫結的 I2C 驅動 ID。
/*
*********************************************************************************************************
* DEFINE [API] FUNCTION
*********************************************************************************************************
*/
/**
* @brief 註冊IIC裝置
* @param eeid ： EEPROM ID，用於直接定位，也可以同時用於定位校驗。
* @param i2cid ： 裝置繫結的 I2C 驅動 ID。
* @retval none
* @author lzm
*/
#define REGISTER_EEPROM_DEV(eeid, i2cid) \
{ \
eepromDeviceElem[eeid].ID = eeid; \
eepromDeviceElem[eeid].i2cID = i2cid; \
}
5. 建立 EEPROM 裝置陣列
eeEEPROM_DEVICE_COUNT表示有 eeEEPROM_DEVICE_COUNT 個 EEPROM 裝置- 建立 I2C 驅動陣列是提前為可能需要用到 I2C 驅動的裝置提前申請空間（靜態），當然也可以動態申請。
/*
*********************************************************************************************************
* DEFINE
*********************************************************************************************************
*/
// eeprom 裝置元素（裝置表）
eeprom_t eepromDeviceElem[eeEEPROM_DEVICE_COUNT];
6. 實現裝置驅動邏輯
- 原理：通過
eI2C_ID i2cid = eepromDeviceElem[id].i2cID;獲取對應的 I2C 驅動實體 - 例子如下，該函式只需要用裝置 ID
eEEPROM_ID管理即可，APP 使用者不需接觸到 I2C 驅動名字的操作，只需要自己操作的裝置的裝置名字即可。
eeprom 其中一個邏輯函式
- 其餘邏輯函式自己可以實現，只需要定址問題即可。
/**
* @brief read [size] bytes from pReadBuf
* @param pReadBuf : store data form addr
* addr : start addr
* size : the size of need read
* @retval 1 : normal
* 0 : abnormal
* @author lzm
*/
uint8_t __eeReadBytes(eEEPROM_ID id, uint16_t addr, uint8_t *pReadBuf, uint16_t lenght)
{
uint16_t i;
uint8_t active = 0x0A;
eI2C_ID i2cid = eepromDeviceElem[id].i2cID;
while( active-- )
{
i2cStart(i2cid);
if (i2cSendByte(i2cid, eeEEPROM_DEVICE_ADDR + ((addr>>8)<<1)))
{
i2cStop(i2cid);
continue; /* EEPROM器件無應答 */
}
#if 0 // [注][eeprom] AT24C32 及以上的 eeprom才啟用
/* High 8 bits address. */
if(LSS_I2C_SendByte(addr>>8))
{
LSS_I2C_Stop();continue;
}
#endif
if (i2cSendByte(i2cid, (uint8_t)(addr)))
{
i2cStop(i2cid);
continue; /* EEPROM器件無應答 */
}
i2cStart(i2cid);
if (i2cSendByte(i2cid, eeEEPROM_DEVICE_ADDR | eeEEPROM_I2C_RD))
{
i2cStop(i2cid);
continue; /* EEPROM器件無應答 */
}
for (i = 0; i < lenght; i++)
{
pReadBuf[i] = i2cReceiveByte(i2cid);
if(i == lenght-1)
i2cAck(i2cid,1); //No ACK
else
i2cAck(i2cid,0); //ACK
}
i2cStop(i2cid);
return 0; /* 執行成功 */
}
return 1;
}
7. 實現裝置初始化函式 **
- 簡要步驟
- 先註冊 I2C 驅動
- 註冊 EEPROM 裝置，並繫結對應的 I2C 驅動
- 初始化 I2C 引腳
- 執行自己的驅動業務
/**
* @brief 所有EEPROM裝置初始化
* @param
* @retval
* @author lzm
*/
void eepromInit(void)
{
uint8_t eepromID;
// 先註冊 I2C 驅動
REGISTER_I2C_DRI(ei2cEEPROM_1, 5, dwtDelayUs, EEP_SCL_PORT, EEP_SCL_PIN, EEP_SDA_PORT, EEP_SDA_PIN);
REGISTER_I2C_DRI(ei2cEEPROM_2, 5, dwtDelayUs, EEP_SCL_PORT, EEP_SCL_PIN, EEP_SDA_PORT, EEP_SDA_PIN);
// 註冊 EEPROM 裝置並繫結 i2c 驅動
REGISTER_EEPROM_DEV(eAT24C08_1, ei2cEEPROM_1);
REGISTER_EEPROM_DEV(eAT24C08_2, ei2cEEPROM_2);
for (eepromID = 0; eepromID < eeEEPROM_DEVICE_COUNT; eepromID++)
{
// 初始化 I2C
i2cGpioInit( (eI2C_ID)(ei2cEEPROM + eepromID) );
// 業務 [待寫]
}
// 業務 [待寫]
}
重要後語（小小雞湯）
- 自己寫 MCU 驅動時想出上述這種框架，感覺很清晰，很精簡，開發效率很高，後面才發現和 linux 的裝置驅動框架相識。
- 不過，想出這個框架還是收穫滿滿的。
- 要學會 偷懶
- 這裡的 偷懶 是提高效率的意思，這不是一件簡單的事，還得學會思考。
- 搭建好一個優秀的框架，後期開發效率高。如上述中新增一個 I2C 裝置，直接在裝置列表中新增一個列舉，再在裝置初始化程式碼段中註冊、繫結即可。
- 要 多出去走走
- 這裡也不是讓你經常去遊山玩水，而是多逛逛一些優秀的論壇、多看看牛人的部落格、多研究一下優秀的原始碼、多瞭解一下常用的演算法、框架等等
- 本人圈子小，有優秀的學習源，跪求推薦給我哈哈，好東西不怕多
- 包括技術、理財、外語（英語、日語）、二次元
- 本人圈子小，有好的學習源，跪求推薦給我哈哈，好東西不怕多
- 包括技術、理財、外語（英語、日語）、二次元
- 本人圈子小，有好的學習源，跪求推薦給我哈哈，好東西不怕多
- 包括技術、理財、外語（英語、日語）、二次元
- 本人圈子小，有優秀的學習源，跪求推薦給我哈哈，好東西不怕多
- 這裡也不是讓你經常去遊山玩水，而是多逛逛一些優秀的論壇、多看看牛人的部落格、多研究一下優秀的原始碼、多瞭解一下常用的演算法、框架等等
- 要學會 偷懶