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rtt设备io框架面向对象学习-uart设备

news 2025/7/16 11:31:45

在/ components / drivers / include / drivers 下的serial.h定义了如下uart设备基类
struct rt_serial_device
{
struct rt_device parent;
const struct rt_uart_ops *ops;
struct serial_configure config;
void *serial_rx;
void *serial_tx;
struct rt_spinlock spinlock;
struct rt_device_notify rx_notify;
};
uart设备基类继承自设备基类，剩下都是私有属性和私有方法。

uart设备基类的方法定义如下
struct rt_uart_ops
{
rt_err_t (*configure)(struct rt_serial_device *serial, struct serial_configure *cfg);
rt_err_t (*control)(struct rt_serial_device *serial, int cmd, void *arg);
int (*putc)(struct rt_serial_device *serial, char c);
int (*getc)(struct rt_serial_device *serial);
rt_ssize_t (*dma_transmit)(struct
rt_serial_device *serial, rt_uint8_t *buf, rt_size_t size, int direction);
};

抽象出了串口的共性配置、发送、接受、dma传输成为uart设备基类的方法。

2.uart设备基类的子类

此层是设备驱动层，此类是实现类。各个uart设备基类的子类在各个bsp来实现，例如
/ bsp / stm32 / libraries / HAL_Drivers / drivers 下的drv_usart.h定义的stm32_uart 类，这是可以实例化的实现类。其他芯片厂家如此这般一样。

3.初始化/构造流程

以stm32为例，从设备驱动层、设备驱动框架层到设备io管理层从下到上的构造/初始化流程如下

3.1设备驱动层

此层是bsp层，可以实例化的终类地。

c文件:
/ bsp / stm32 / libraries / HAL_Drivers / drivers 下的drv_usart.h。

定义了stm32的uart类
struct stm32_uart
{
UART_HandleTypeDef handle;
struct stm32_uart_config *config;
rt_uint32_t DR_mask;

#ifdef RT_SERIAL_USING_DMA
struct
{
DMA_HandleTypeDef handle;
rt_size_t remaining_cnt;
} dma_rx;
struct
{
DMA_HandleTypeDef handle;
} dma_tx;
#endif

rt_uint16_t uart_dma_flag;
struct rt_serial_device serial;
};
stm32的uart设备类继承自uart设备基类serial，但是这样定义的类把父类写到最后——和rtt设备io框架不一致，改成这样多好:
struct stm32_uart
{
struct rt_serial_device serial;
UART_HandleTypeDef handle;
struct stm32_uart_config *config;
rt_uint32_t DR_mask;

#ifdef RT_SERIAL_USING_DMA
struct
{
DMA_HandleTypeDef handle;
rt_size_t remaining_cnt;
} dma_rx;
struct
{
DMA_HandleTypeDef handle;
} dma_tx;
#endif

rt_uint16_t uart_dma_flag;
};
这样舒服多了。

在/ bsp/stm32/libraries /HAL_Drivers/drivers/drv_usart.c中:

实例化了stm32的uart设备:
static struct stm32_uart uart_obj[sizeof(uart_config) / sizeof(uart_config[0])] = {0};

stm32支持多个串口，所以可以实例化多个stm32串口设备对象。

重写了uart设备基类的方法:
static const struct rt_uart_ops stm32_uart_ops =
{
.configure = stm32_configure,
.control = stm32_control,
.putc = stm32_putc,
.getc = stm32_getc,
.dma_transmit = stm32_dma_transmit
};

int rt_hw_usart_init中开启stm32的uart设备的初始化:
重写uart设备基类的方法与属性
uart_obj[i].config = &uart_config[i];
uart_obj[i].serial.ops = &stm32_uart_ops; uart_obj[i].serial.config = config;

最后调用/ components / drivers /serial /serial.c的rt_device_pwm_register函数来初始化uart设备基类对象:
rt_hw_serial_register(&uart_obj[i].serial, uart_obj[i].config->name,
RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX | RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | uart_obj[i].uart_dma_flag , NULL);

3.2 设备驱动框架层

/ components / drivers /serial 下的serial.c实现了设备驱动框架层接口rt_hw_serial_register，是uart设备驱动框架层的入口，开启uart设备基类的构造/初始化流程。

该层重写了uart设备基类的父类——设备基类——的方法:
#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
device->ops = &serial_ops;
#else
device->init = rt_serial_init;
device->open = rt_serial_open;
device->close = rt_serial_close;
device->read = rt_serial_read;
device->write = rt_serial_write;
device->control = rt_serial_control;
#endif

并最终调用设备基类的构造函rt_device_register。

3.3 设备io管理层

在/ components / drivers / core 下的device.c中实现了rt_device_register，它是io管理层的入口。
它将stm32 uart设备对象放到对象容器里管理。

4.总结

整个设备对象的构造/初始化流程其实是对具体设备对象也就是结构体进行初始化赋值——它这个结构体是包含一个个的结构体——模拟的是面向对象的继承机制。跟套娃似的，层层进行初始化。这样的好处是什么？每层有每层的初始化（构造）函数，就模拟了面向对象的构造函数——按照先调用子类构造/初始化函数，再调用父类的构造/初始化函数方式——其实也是子类构造/初始化函数调用父类构造/初始化函数的流程，来完成设备对象的初始化/构造。最终放到对象容器里来管理。
这样的好处是可扩展，如搭积木似的，也是对内封闭，对外开放，扩展性好，模拟的是面向对象的继承多态机制。

其实每个类的注册函数模拟的是面向对象的构造函数。