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获取另一个驱动的设备结构体_《rt-thread驱动框架分析》-i2c驱动

发布时间：2025/3/21 编程问答 32 豆豆
生活随笔 收集整理的这篇文章主要介绍了 获取另一个驱动的设备结构体_《rt-thread驱动框架分析》-i2c驱动 小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.

驱动分析

I2C设备驱动框架图：

  • 我们先RT-Thread的I2C框架图(这是我自己理解的框架图，如果不对的地方，请指出)：
    • 上图是我分析的RTT的I2C框架图。主要分为三层，驱动层-核心层-设备层。如果你分析过Linux的I2C框架，它的层次也是这样子。所以你了解了RTT的I2C之后再去看Linux的I2C框架，其实问题不大。
    • 驱动层：分为硬件I2C驱动和软件I2C驱动。
    • 核心层： ①其中bit_ops是RTT为软件I2C提供的中间层，它的作用：为底层模拟I2C驱动提供回调接口，为核心层提供统一I2C通信接口。②而硬件I2C则直接对接核心层，提供统一I2C通信接口。③RTT在核心层上，也像pin驱动那样，封装了一套API(虚线箭头)，供用户直接使用。④dev是提供RTT设备驱动框架的统一的API(实现箭头)。⑤注意的是：模拟I2C驱动到核心层，增加了一层中间层。
    • 设备层：设备就是杂七杂八的使用I2C的总线的设备。而这些设备可以选择使用RTT驱动框架的API，也可以选择RTT封装好的API。
  • 通过上述的描述，可能还没了解的很清晰。下面我根据两种不同方式的驱动，两种不同的API，逐一分析，并且会结合试验来验证。

    • driver 层：

    • RT-Thread的I2C驱动，分为两种类型：硬件I2C和软件I2C。在stm32的BSP中提供了软件I2C的驱动，不过为了全面介绍，硬件I2C的对接，作者也进行简单的对接和实现。

    软件I2C：

  • 软件I2C的层次图：
  • drv_soft_i2c层: 主要进行软件I2C所用到scl引脚，sda引脚初始化。scl引脚和sda引脚的获取电平和设置电平接口和延时函数(udelay)。并对接bit_opt层提供的操作结构体：struct rt_i2c_bit_ops。并通过rt_i2c_bit_add_bus注册，提供给bit_opt层回调。
    • struct rt_i2c_bit_ops结构体：
    struct rt_i2c_bit_ops{ void *data; void (*set_sda)(void *data, rt_int32_t state); void (*set_scl)(void *data, rt_int32_t state); rt_int32_t (*get_sda)(void *data); rt_int32_t (*get_scl)(void *data); void (*udelay)(rt_uint32_t us); rt_uint32_t delay_us; rt_uint32_t timeout;};

    函数指针 功能 void (set_sda)(void data, rt_int32_t state) 设置SDA电平 void (set_scl)(void data, rt_int32_t state); 设置SCL电平 rt_int32_t (get_sda)(void data); 获取SDA电平 rt_int32_t (get_scl)(void data); 获取SCL电平 void (*udelay)(rt_uint32_t us); 软件I2C时序所需要的的延时函数

    • rt_i2c_bit_add_bus接口，主要注册软件I2C的引脚操作的回调函数。
  • bit_opt层：可以归纳为驱动层。其主要实现软件I2C的时序等逻辑，并提供对应的I2C的收发处理函数，为drv_soft_i2c层提供提供了(struct rt_i2c_bit_ops)注册接口和(rt_i2c_bit_add_bus)接口，为i2c_core层提供主机模式的数据处理函数。bit_opt层主要对接到i2c_core层提供操作结构体：struct rt_i2c_bus_device_ops以及i2c总线的注册函数rt_i2c_bus_device_register：
    • struct rt_i2c_bus_device_ops结构体：
    struct rt_i2c_bus_device_ops{ rt_size_t (*master_xfer)(struct rt_i2c_bus_device *bus, struct rt_i2c_msg msgs[], rt_uint32_t num); rt_size_t (*slave_xfer)(struct rt_i2c_bus_device *bus, struct rt_i2c_msg msgs[], rt_uint32_t num); rt_err_t (*i2c_bus_control)(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint32_t, rt_uint32_t);};

    函数指针 功能 master_xfer 主机模式的数据收发 slave_xfer 从机模式的数据收发 i2c_bus_control i2c总线的的操作参数等设置

    • rt_i2c_bus_device_register接口：主要注册I2C总线和收发数据的回调函数。
  • 软件I2C驱动总结：rt-thread的软件I2C，如果要对接其他平台，只需要对接好结构体：struct rt_i2c_bit_ops。而软件I2C的逻辑完全不用理会，全部由bit_opt层管理。

    • 硬件I2C

  • 硬件I2C的层次图：
  • drv_hw_i2c层：没有软件I2C的bit_opt层，而是直接对接i2c_core层提供的结构体：struct rt_i2c_bus_device_ops。作者为了简单说明，写了个例子(简单粗暴的例子)：
    • struct rt_i2c_bus_device i2c1_bus;I2C_HandleTypeDef hi2c1;static rt_err_t i2c_hw_init(void){ hi2c1.Instance = I2C1; hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0; hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0; hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE; if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } return RT_EOK;}static rt_size_t i2c_xfer(struct rt_i2c_bus_device *bus, struct rt_i2c_msg msgs[], rt_uint32_t num){ struct rt_i2c_msg *msg; rt_int32_t i, ret; for(i = 0; i< num; i++) { msg = &msgs[i]; if(msg->flags & RT_I2C_RD) { HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, msg->addr, msg->buf, msg->len, 100); } else { HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, msg->addr, msg->buf, msg->len, 100); } } ret = i; return ret;}static const struct rt_i2c_bus_device_ops i2c_bus_ops ={ i2c_xfer, RT_NULL, RT_NULL};int rt_i2c_hw_init(void){ i2c_hw_init(); i2c1_bus.ops = &i2c_bus_ops; rt_i2c_bus_device_register(&i2c1_bus, "hw_i2c"); return RT_EOK;}INIT_DEVICE_EXPORT(rt_i2c_hw_init);
  • 以上硬件I2C对接，我只是对接了master_xfer。
  • 硬件I2C驱动总结：如果你是采用硬件I2C，那么就不需要去关乎bit_opt层，其实通过上面的描述，你不难理解bit_opt层和drv_hw_i2c层其实对接都是i2c_core层的结构。这也是我为什么把bit_opt层归纳为驱动层来讲解了。

    • core 层：

  • i2c_core层为驱动层提供结构体：struct rt_i2c_bus_device_ops。为设备层提供I2C的数据收发处理函数。
  • 其实i2c_core层主要是封装了一层API直接提供给用户层设备调用。

    • 函数 说明 rt_i2c_bus_device_find 查找i2c总线 rt_i2c_transfer 主机模式的i2c数据传输 rt_i2c_master_send 主机模式的i2c数据发送 rt_i2c_master_recv 主机模式的i2c数据接受

  • 其中rt_i2c_master_send函数和rt_i2c_master_recv函数是调用rt_i2c_transfer函数，而rt_i2c_transfer函数是调用master_xfer回调函数。如果你是使用这些接口，那么device层可以不用理会。

    • device 层：

  • i2c_dev层，对接rt-thread设备驱动框架。提供read，write，control函数。并通过函数rt_device_register注册到设备驱动框架。下面我也会使用这些接口来实现控制OLED。

    • 函数 说明 i2c_bus_device_read I2C读操作 i2c_bus_device_write I2C写操作 i2c_bus_device_control I2C总线的控制

    软件I2C设计：

    • 关键代码, 注意软件I2C的地址需要偏移一位：
    struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus;#define OLED_I2C_BUS_NAME "i2c1"#define OLED_ADDRESS 0x3cstatic rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t data){ rt_uint8_t buf[2]; struct rt_i2c_msg msgs; buf[0] = reg; buf[1] = data; msgs.addr = OLED_ADDRESS; msgs.flags = RT_I2C_WR; msgs.buf = buf; msgs.len = 2; /@@* 调用I2C设备接口传输数据 */ rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1); return RT_EOK;}static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf){ struct rt_i2c_msg msgs; msgs.addr = OLED_ADDRESS; msgs.flags = RT_I2C_RD; msgs.buf = buf; msgs.len = len; /@@* 调用I2C设备接口传输数据 */ rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1); return RT_EOK;}int oled_init(void){ i2c_bus = rt_i2c_bus_device_find(OLED_I2C_BUS_NAME); if(i2c_bus == RT_NULL) { rt_kprintf("find i2c bus fail!"); return RT_ERROR; } rt_kprintf("find i2c bus success!"); ......}
    • 效果图：

    硬件I2C设计：

    • 关键代码，注意硬件I2C的地址不需要偏移：
    struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus;#define OLED_I2C_BUS_NAME "hw_i2c"#define OLED_ADDRESS 0x78static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t data){ rt_uint8_t buf[2]; struct rt_i2c_msg msgs; buf[0] = reg; buf[1] = data; msgs.addr = OLED_ADDRESS; msgs.flags = RT_I2C_WR; msgs.buf = buf; msgs.len = 2; /@@* 调用I2C设备接口传输数据 */ rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1); return RT_EOK;}static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf){ struct rt_i2c_msg msgs; msgs.addr = OLED_ADDRESS; msgs.flags = RT_I2C_RD; msgs.buf = buf; msgs.len = len; /@@* 调用I2C设备接口传输数据 */ rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1); return RT_EOK;}int oled_init(void){ i2c_bus = rt_i2c_bus_device_find(OLED_I2C_BUS_NAME); if(i2c_bus == RT_NULL) { rt_kprintf("find i2c bus fail!"); return RT_ERROR; } rt_kprintf("find i2c bus success!"); ......}

    使用驱动框架API实现：

    • 关键代码：
    #define OLED_I2C_BUS_NAME "hw_i2c"struct rt_device *dev_i2c;#define OLED_ADDRESS 0x78static rt_err_t write_reg(struct rt_device *dev, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t data){ rt_uint8_t buf[2]; rt_off_t pos; rt_uint16_t addr = OLED_ADDRESS; rt_uint16_t flags = RT_I2C_WR; buf[0] = reg; buf[1] = data; pos = (flags << 16) | addr; rt_device_write(dev, pos, buf, 2); return RT_EOK;}static rt_err_t read_regs(struct rt_device *dev, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf){ rt_off_t pos; rt_uint16_t addr = OLED_ADDRESS; rt_uint16_t flags = RT_I2C_WR; pos = (flags << 16) | addr; rt_device_write(dev, pos, buf, 2); return RT_EOK;}int oled_init(void){ dev_i2c = rt_device_find(OLED_I2C_BUS_NAME); if(dev_i2c == RT_NULL) { rt_kprintf("find i2c bus fail!"); return RT_ERROR; } rt_kprintf("find i2c bus success!"); rt_device_open(dev_i2c, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR); .... return RT_EOK;}

    总结

    • 有了I2C驱动框架，对于上层来说，不管硬件I2C还是软件I2C调用接口都是一样的。
    • rt-thread为了方便，直接在核心层提供了一套API，这样用户层调用就更加方便。
    《新程序员》：云原生和全面数字化实践50位技术专家共同创作，文字、视频、音频交互阅读

    总结

    以上是生活随笔为你收集整理的获取另一个驱动的设备结构体_《rt-thread驱动框架分析》-i2c驱动的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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