嵌入式软件实现应用层和硬件层分层管理

简介: 嵌入式软件实现应用层和硬件层分层管理

一、前言

以STM32为例,打开网络上下载的例程或者是购买开发板自带的例程,都会发现应用层中会有stm32f10x.h或者stm32f10x_gpio.h,这些文件严格来时属于硬件层的,如果软件层出现这些文件会显得很乱。

使用过Linux的童鞋们肯定知道linux系统无法直接操作硬件层,打开linux或者rt_thread代码会发现代码中都会有device的源文件,没错,这就是驱动层。

二、实现原理

原理就是将硬件操作的接口全都放到驱动链表上,在驱动层实现device的open、read、write等操作。当然这样做也有弊端,就是驱动find的时候需要遍历一遍驱动链表,这样会增加代码运行时间。

三、代码实现

国际惯例,写代码先写头文件。rt_thread中使用的是双向链表,为了简单在这我只用单向链表。有兴趣的可以自行研究rt_thread

头文件接口:

本次只实现如下接口,device_open  和device_close等剩下的接口可以自行研究。这样就可以在应用层中只调用如下接口可实现:

/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev);/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name);/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);;

头文件cola_device.h:

#ifndef _COLA_DEVICE_H_#define _COLA_DEVICE_H_enum LED_state{  LED_OFF,  LED_ON,  LED_TOGGLE,};typedef struct cola_device cola_device_t;struct cola_device_ops{  int  (*init)   (cola_device_t *dev);  int  (*open)   (cola_device_t *dev, int oflag);  int  (*close)  (cola_device_t *dev);  int  (*read)   (cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);  int  (*write)  (cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);  int  (*control)(cola_device_t *dev, int cmd, void *args);};struct cola_device{  const char * name;  struct cola_device_ops *dops;  struct cola_device *next;};/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev);/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name);/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size);/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size);/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg);#endif

源文件cola_device.c:

#include "cola_device.h"#include <string.h>#include <stdbool.h>struct cola_device *device_list = NULL;/*查找任务是否存在*/static bool cola_device_is_exists( cola_device_t *dev ){  cola_device_t* cur = device_list;  while( cur != NULL )  {    if( strcmp(cur->name,dev->name)==0)    {        return true;    }      cur = cur->next;   }    return false;  }static int device_list_inster(cola_device_t *dev){  cola_device_t *cur = device_list;  if(NULL == device_list)  {    device_list = dev;    dev->next   = NULL;  }  else  {    while(NULL != cur->next)    {        cur = cur->next;    }    cur->next = dev;    dev->next = NULL;  }  return 1;}/*驱动注册*/int cola_device_register(cola_device_t *dev){  if((NULL == dev) || (cola_device_is_exists(dev)))  {    return 0;  }  if((NULL == dev->name) || (NULL == dev->dops))  {    return 0;  }  return device_list_inster(dev);}/*驱动查找*/cola_device_t *cola_device_find(const char *name){  cola_device_t* cur = device_list;  while( cur != NULL )  {    if( strcmp(cur->name,name)==0)    {      return cur;    }    cur = cur->next;  }  return NULL;}/*驱动读*/int cola_device_read(cola_device_t *dev, int pos, void *buffer, int size){  if(dev)  {    if(dev->dops->read)    {      return dev->dops->read(dev, pos, buffer, size);    }  }  return 0;}/*驱动写*/int cola_device_write(cola_device_t *dev, int pos, const void *buffer, int size){  if(dev)  {    if(dev->dops->write)    {      return dev->dops->write(dev, pos, buffer, size);    }  }  return 0;}/*驱动控制*/int cola_device_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *arg){  if(dev)  {    if(dev->dops->control)    {      return dev->dops->control(dev, cmd, arg);    }  }  return 0;}

硬件注册方式:以LED为例,初始化接口void led_register(void),需要在初始化中调用。

#include "stm32f0xx.h"#include "led.h"#include "cola_device.h"#define PORT_GREEN_LED GPIOC                  #define PIN_GREENLED GPIO_Pin_13             /* LED亮、灭、变化 */#define LED_GREEN_OFF (PORT_GREEN_LED->BSRR = PIN_GREENLED)#define LED_GREEN_ON (PORT_GREEN_LED->BRR  = PIN_GREENLED)#define LED_GREEN_TOGGLE (PORT_GREEN_LED->ODR ^= PIN_GREENLED)static cola_device_t led_dev;static void led_gpio_init(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_GREENLED;                             GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;                      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                       GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;                   GPIO_Init(PORT_GREEN_LED, &GPIO_InitStructure);  LED_GREEN_OFF;}static int led_ctrl(cola_device_t *dev, int cmd, void *args){  if(LED_TOGGLE == cmd)  {    LED_GREEN_TOGGLE;  }  else {  }  return 1;}static struct cola_device_ops ops ={  .control = led_ctrl,};void led_register(void){  led_gpio_init();  led_dev.dops = &ops;  led_dev.name = "led";  cola_device_register(&led_dev);}

应用层app代码:

#include <string.h>#include "app.h"#include "config.h"#include "cola_device.h"#include "cola_os.h"static task_t timer_500ms;static cola_device_t *app_led_dev;//led每500ms状态改变一次static void timer_500ms_cb(uint32_t event){  cola_device_ctrl(app_led_dev,LED_TOGGLE,0);}void app_init(void){  app_led_dev = cola_device_find("led");  assert(app_led_dev);  cola_timer_create(&timer_500ms,timer_500ms_cb);  cola_timer_start(&timer_500ms,TIMER_ALWAYS,500);}

这样 app.c 文件中就不需要调用 led.h 头文件了,rtt 就是这样实现的。

四、总结

这样就可以实现软硬件分层了,是不是非常好用!

五、代码下载链接

https://gitee.com/schuck/cola_os

目录
相关文章
|
7月前
|
架构师 测试技术 Linux
嵌入式软件架构中抽象层设计方法
嵌入式软件架构中抽象层设计方法
237 0
|
编解码 算法 关系型数据库
物理层系统设计架构及关键技术 | 带你读《5G 无线系统设计与国际标准》之六
物理层的设计是整个 5G 系统设计中最核心的部分。相对于 4G,ITU 及 3GPP 对 5G提出了更高而且更全面的关键性能指标要求。其中最具有挑战的峰值速率、频谱效率、用户体验速率、时延等关键指标均需要通过物理层的设计来达成。为迎接这些挑战,5G的新空口设计在充分借鉴 LTE 设计的基础上,也引入了一些全新的设计。
物理层系统设计架构及关键技术 | 带你读《5G 无线系统设计与国际标准》之六
|
7月前
|
移动开发 网络协议 程序员
计算机网络:分层体系结构
计算机网络:分层体系结构
141 2
|
缓存 运维 网络协议
掌握网络架构核心!了解为什么要分层
掌握网络架构核心!了解为什么要分层
88 0
|
网络架构
详解CAN总线:CAN协议分层结构及功能
CAN协议涵盖了 ISO 规定的 OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层如下表 所示
详解CAN总线:CAN协议分层结构及功能
|
存储 调度 网络架构
计算机网络各层设备及功能讲解大汇总~
计算机网络各层设备及功能讲解大汇总~
405 0
|
网络协议
网络通信协议整体框架
网络通信协议整体框架
64 0
|
SQL 数据采集 监控
系统层和应用层安全防护
系统层和应用层安全防护
1321 0
|
网络协议 大数据 网络性能优化
大数据开发基础的计算机网络的体系结构和分层模型
在大数据开发中,计算机网络是一个非常重要的概念。了解计算机网络的体系结构和分层模型对于实现高效的大数据处理和传输十分关键。
154 0
|
网络协议 网络架构
【计算机网络基础 一】分层体系结构
【计算机网络基础 一】分层体系结构
119 0