RT-Thread IO设备模型

IO设备模型

RTT提供了一套简单的I/O设备模型框架，它位于硬件和应用程序之间，共分成三层，从上到下分别是I/O设备管理层、设备驱动框架层、设备驱动层。

• 应用程序通过I/O设备管理接口获得正确的设备驱动，然后通过这个设备驱动与底层I/O硬件设备进行交互。
• I/O设备管理层实现了对设备驱动程序的封装。
• 设备驱动框架是对同类硬件设备驱动的抽象，将不同厂家的同类硬件设备驱动中相同的部分抽取出来，将不同部分留出接口，由驱动程序实现。
• 设备驱动层是一组驱使硬件设备工作的程序，实现访问硬件设备的功能。

简单设备的注册不经过设备驱动框架层，直接将设备注册到I/O设备管理器中。

• 设备驱动根据设备模型定义，创建出具备硬件访问能力的设备实例，将该设备通过rt_device_register()接口注册到I/O设备管理器中。
• 应用程序通过rt_device_find()接口查找到设备，然后使用I/O设备管理接口来访问硬件。

对于一些复杂设备，需要使用到对应的设备驱动层框架，进行注册，如：看门狗定时器。

• 看门狗设备驱动程序根据看门狗设备模型定义，创建出具备硬件访问能力的看门狗设备实例，并将该看门狗通过rt_hw_watchdog_register()接口注册到看门狗设备驱动框架中。
• 看门狗设备驱动框架通过rt_device_register()接口将看门狗设备注册到I/O设备管理器中。
• 应用程序通过I/O设备管理接口来访问看门狗硬件设备。

I/O设备类型

…

创建和注册IO设备

驱动层负责创建设备实例，并注册到I/O设备管理器中。
rt_device_t rt_device_create(int type, int attach_size);

设备被创建后，需要实现它访问硬件的操作方法

设备被创建后，需要注册到I/O设备管理器中，应用程序才能够访问。


设备注销后，将从I/O设备管理器中移除，也就不能再通过设备查找搜索到该设备。注销设备不会释放设备控制器占用的内存。
unregister

访问IO设备

应用程序通过I/O设备管理接口来访问硬件设备，当设备驱动实现后，应用程序就可以访问该硬件。

数据收发回调，当硬件设备收到数据时，可以通过函数回调另一个函数来设置数据接收指示，通知上层应用线程有数据到达。

UART串口设备

常用接口函数：

查找串口设备“uart2”
打开串口设备（串口收发数据模式：中断、轮询、DMA）
控制串口设备
发送数据：rt_device_write()

用中断接收数据

应用层

1. 初始化信号量（信号量使数据接收同步，标志是否有数据）
2. 设置接收回调函数（被执行时，设置信号量，唤醒了数据处理线程）。
3. 创建数据处理线程
4. 数据处理线程阻塞等待信号量

用户输入一个字符

1. 串口外设接收到字符串并触发串口接收中断。
2. ISR将数据放入缓冲区，并在接受回调函数中发送信号量激活数据处理线程。
3. 数据处理线程获取到信号量被激活，并从缓冲区读取一个字符串。

DMA接收和轮询发送

ADC设备

ADC（Analog-to-Digital Converter）指模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。

相关参数说明：

• 分辨率：以二进制（或十进制）数的位数来表示，一般有8位、10位、…16位等，它说明模数转换器对输入信号的分辨能力，位数越多，表示分辨率越高，恢复模拟信号时会更精确。
• 精度：精度表示ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值和真实值之间的最大误差值，也就是输出数值偏离线性最大的距离。
• 转换速率：A/D转换器完成一次从模拟到数字的AD转换所需时间的倒数。例如，某A/D转换器的转换速率为1MHz，则表示完成一次AD转换时间为1us。

ADC设备使用

应用程序通过RTT提供的ADC管理接口来访问ADC硬件。

I2C总线

I2C（Inter Integrated Circuit）总线是PHILIPS公司开发的一种半双工、双向二线同步串行总线。

I2C总线传输数据时需要两根信号线：

• 双向数据线SDA
• 双向时钟线SCL

SDA、SCL默认情况都是高电平（上拉电阻拉高）。

时序：

在时钟线高电平期间读取数据，低电平期间准备数据。

协议：

访问I2C总线设备