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编程问答

获取另一个驱动的设备结构体_《rt-thread驱动框架分析》-i2c驱动

發(fā)布時間：2025/3/21 编程问答 16 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了获取另一个驱动的设备结构体_《rt-thread驱动框架分析》-i2c驱动小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

驅動分析

I2C設備驅動框架圖：

我們先RT-Thread的I2C框架圖(這是我自己理解的框架圖，如果不對的地方，請指出)：

上圖是我分析的RTT的I2C框架圖。主要分為三層，驅動層-核心層-設備層。如果你分析過Linux的I2C框架，它的層次也是這樣子。所以你了解了RTT的I2C之后再去看Linux的I2C框架，其實問題不大。
驅動層：分為硬件I2C驅動和軟件I2C驅動。
核心層： ①其中bit_ops是RTT為軟件I2C提供的中間層，它的作用：為底層模擬I2C驅動提供回調接口，為核心層提供統(tǒng)一I2C通信接口。②而硬件I2C則直接對接核心層，提供統(tǒng)一I2C通信接口。③RTT在核心層上，也像pin驅動那樣，封裝了一套API(虛線箭頭)，供用戶直接使用。④dev是提供RTT設備驅動框架的統(tǒng)一的API(實現(xiàn)箭頭)。⑤注意的是：模擬I2C驅動到核心層，增加了一層中間層。
設備層：設備就是雜七雜八的使用I2C的總線的設備。而這些設備可以選擇使用RTT驅動框架的API，也可以選擇RTT封裝好的API。

通過上述的描述，可能還沒了解的很清晰。下面我根據(jù)兩種不同方式的驅動，兩種不同的API，逐一分析，并且會結合試驗來驗證。

driver 層：

RT-Thread的I2C驅動，分為兩種類型：硬件I2C和軟件I2C。在stm32的BSP中提供了軟件I2C的驅動，不過為了全面介紹，硬件I2C的對接，作者也進行簡單的對接和實現(xiàn)。

軟件I2C：

軟件I2C的層次圖：

drv_soft_i2c層: 主要進行軟件I2C所用到scl引腳，sda引腳初始化。scl引腳和sda引腳的獲取電平和設置電平接口和延時函數(shù)(udelay)。并對接bit_opt層提供的操作結構體：struct rt_i2c_bit_ops。并通過rt_i2c_bit_add_bus注冊，提供給bit_opt層回調。

struct rt_i2c_bit_ops結構體：

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;};

函數(shù)指針功能 void (set_sda)(void data, rt_int32_t state) 設置SDA電平 void (set_scl)(void data, rt_int32_t state); 設置SCL電平 rt_int32_t (get_sda)(void data); 獲取SDA電平 rt_int32_t (get_scl)(void data); 獲取SCL電平 void (*udelay)(rt_uint32_t us); 軟件I2C時序所需要的的延時函數(shù)

rt_i2c_bit_add_bus接口，主要注冊軟件I2C的引腳操作的回調函數(shù)。

bit_opt層：可以歸納為驅動層。其主要實現(xiàn)軟件I2C的時序等邏輯，并提供對應的I2C的收發(fā)處理函數(shù)，為drv_soft_i2c層提供提供了(struct rt_i2c_bit_ops)注冊接口和(rt_i2c_bit_add_bus)接口，為i2c_core層提供主機模式的數(shù)據(jù)處理函數(shù)。bit_opt層主要對接到i2c_core層提供操作結構體：struct rt_i2c_bus_device_ops以及i2c總線的注冊函數(shù)rt_i2c_bus_device_register：

struct rt_i2c_bus_device_ops結構體：

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);};

函數(shù)指針功能 master_xfer 主機模式的數(shù)據(jù)收發(fā) slave_xfer 從機模式的數(shù)據(jù)收發(fā) i2c_bus_control i2c總線的的操作參數(shù)等設置

rt_i2c_bus_device_register接口：主要注冊I2C總線和收發(fā)數(shù)據(jù)的回調函數(shù)。

軟件I2C驅動總結：rt-thread的軟件I2C，如果要對接其他平臺，只需要對接好結構體：struct rt_i2c_bit_ops。而軟件I2C的邏輯完全不用理會，全部由bit_opt層管理。

硬件I2C

硬件I2C的層次圖：

drv_hw_i2c層：沒有軟件I2C的bit_opt層，而是直接對接i2c_core層提供的結構體：struct rt_i2c_bus_device_ops。作者為了簡單說明，寫了個例子(簡單粗暴的例子)：

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對接，我只是對接了master_xfer。

硬件I2C驅動總結：如果你是采用硬件I2C，那么就不需要去關乎bit_opt層，其實通過上面的描述，你不難理解bit_opt層和drv_hw_i2c層其實對接都是i2c_core層的結構。這也是我為什么把bit_opt層歸納為驅動層來講解了。

core 層：

i2c_core層為驅動層提供結構體：struct rt_i2c_bus_device_ops。為設備層提供I2C的數(shù)據(jù)收發(fā)處理函數(shù)。

其實i2c_core層主要是封裝了一層API直接提供給用戶層設備調用。

函數(shù) 說明 rt_i2c_bus_device_find 查找i2c總線 rt_i2c_transfer 主機模式的i2c數(shù)據(jù)傳輸 rt_i2c_master_send 主機模式的i2c數(shù)據(jù)發(fā)送 rt_i2c_master_recv 主機模式的i2c數(shù)據(jù)接受

其中rt_i2c_master_send函數(shù)和rt_i2c_master_recv函數(shù)是調用rt_i2c_transfer函數(shù)，而rt_i2c_transfer函數(shù)是調用master_xfer回調函數(shù)。如果你是使用這些接口，那么device層可以不用理會。

device 層：

i2c_dev層，對接rt-thread設備驅動框架。提供read，write，control函數(shù)。并通過函數(shù)rt_device_register注冊到設備驅動框架。下面我也會使用這些接口來實現(xiàn)控制OLED。

函數(shù) 說明 i2c_bus_device_read I2C讀操作 i2c_bus_device_write I2C寫操作 i2c_bus_device_control I2C總線的控制

軟件I2C設計：

關鍵代碼, 注意軟件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; /@@* 調用I2C設備接口傳輸數(shù)據(jù) */ 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; /@@* 調用I2C設備接口傳輸數(shù)據(jù) */ 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!"); ......}

效果圖：

硬件I2C設計：

關鍵代碼，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; /@@* 調用I2C設備接口傳輸數(shù)據(jù) */ 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; /@@* 調用I2C設備接口傳輸數(shù)據(jù) */ 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!"); ......}

使用驅動框架API實現(xiàn)：

關鍵代碼：

#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;}

總結

有了I2C驅動框架，對于上層來說，不管硬件I2C還是軟件I2C調用接口都是一樣的。
rt-thread為了方便，直接在核心層提供了一套API，這樣用戶層調用就更加方便。

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總結

以上是生活随笔為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驱动的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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