如何实现软硬件分层

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
*/
intcola_device_register(cola_device_t*dev);
/*
驱动查找
*/
cola_device_t*cola_device_find(constchar*name);
/*
驱动读
*/
intcola_device_read(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize);
/*
驱动写
*/
intcola_device_write(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize);
/*
驱动控制
*/
intcola_device_ctrl(cola_device_t*dev,intcmd,void*arg);;

头文件cola_device.h：

#ifndef_COLA_DEVICE_H_
#define_COLA_DEVICE_H_


enumLED_state
{
LED_OFF,
LED_ON,
LED_TOGGLE,

};

typedefstructcola_devicecola_device_t;

structcola_device_ops
{
int(*init)(cola_device_t*dev);
int(*open)(cola_device_t*dev,intoflag);
int(*close)(cola_device_t*dev);
int(*read)(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize);
int(*write)(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize);
int(*control)(cola_device_t*dev,intcmd,void*args);

};

structcola_device
{
constchar*name;
structcola_device_ops*dops;
structcola_device*next;
};

/*
驱动注册
*/
intcola_device_register(cola_device_t*dev);
/*
驱动查找
*/
cola_device_t*cola_device_find(constchar*name);
/*
驱动读
*/
intcola_device_read(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize);
/*
驱动写
*/
intcola_device_write(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize);
/*
驱动控制
*/
intcola_device_ctrl(cola_device_t*dev,intcmd,void*arg);

#endif

源文件cola_device.c：

#include"cola_device.h"
#include
#include


structcola_device*device_list=NULL;

/*
查找任务是否存在
*/
staticboolcola_device_is_exists(cola_device_t*dev)
{
cola_device_t*cur=device_list;
while(cur!=NULL)
{
if(strcmp(cur->name,dev->name)==0)
{
returntrue;
}
cur=cur->next;
}
returnfalse;
}


staticintdevice_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;
}
return1;
}

/*
驱动注册
*/
intcola_device_register(cola_device_t*dev)
{
if((NULL==dev)||(cola_device_is_exists(dev)))
{
return0;
}

if((NULL==dev->name)||(NULL==dev->dops))
{
return0;
}
returndevice_list_inster(dev);

}
/*
驱动查找
*/
cola_device_t*cola_device_find(constchar*name)
{
cola_device_t*cur=device_list;
while(cur!=NULL)
{
if(strcmp(cur->name,name)==0)
{
returncur;
}
cur=cur->next;
}
returnNULL;
}
/*
驱动读
*/
intcola_device_read(cola_device_t*dev,intpos,void*buffer,intsize)
{
if(dev)
{
if(dev->dops->read)
{
returndev->dops->read(dev,pos,buffer,size);
}
}
return0;
}
/*
驱动写
*/
intcola_device_write(cola_device_t*dev,intpos,constvoid*buffer,intsize)
{
if(dev)
{
if(dev->dops->write)
{
returndev->dops->write(dev,pos,buffer,size);
}
}
return0;
}
/*
驱动控制
*/
intcola_device_ctrl(cola_device_t*dev,intcmd,void*arg)
{
if(dev)
{
if(dev->dops->control)
{
returndev->dops->control(dev,cmd,arg);
}
}
return0;
}

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"


#definePORT_GREEN_LEDGPIOC
#definePIN_GREENLEDGPIO_Pin_13

/*LED亮、灭、变化*/
#defineLED_GREEN_OFF(PORT_GREEN_LED->BSRR=PIN_GREENLED)
#defineLED_GREEN_ON(PORT_GREEN_LED->BRR=PIN_GREENLED)
#defineLED_GREEN_TOGGLE(PORT_GREEN_LED->ODR^=PIN_GREENLED)


staticcola_device_tled_dev;

staticvoidled_gpio_init(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_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;
}

staticintled_ctrl(cola_device_t*dev,intcmd,void*args)
{
if(LED_TOGGLE==cmd)
{
LED_GREEN_TOGGLE;
}
else
{

}
return1;
}


staticstructcola_device_opsops=
{
.control=led_ctrl,
};

voidled_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
#include"app.h"
#include"config.h"
#include"cola_device.h"
#include"cola_os.h"

statictask_ttimer_500ms;
staticcola_device_t*app_led_dev;

//led每500ms状态改变一次
staticvoidtimer_500ms_cb(uint32_tevent)
{
cola_device_ctrl(app_led_dev,LED_TOGGLE,0);
}

voidapp_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！

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原文标题：嵌入式项目如何实现应用和硬件分层管理

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审核编辑：彭菁