rtt设备io框架面向对象学习-pin设备

pin设备基类的方法定义如下
struct rt_pin_ops
{
void (*pin_mode)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_uint8_t mode);
void (*pin_write)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_uint8_t value);
rt_int8_t (*pin_read)(struct rt_device *device, rt_base_t pin);
rt_err_t (*pin_attach_irq)(struct rt_device *device, rt_base_t pin,
rt_uint8_t mode, void (*hdr)(void *args), void *args);
rt_err_t (*pin_detach_irq)(struct rt_device *device, rt_base_t pin);
rt_err_t (*pin_irq_enable)(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_uint8_t enabled);
0rt_base_t (*pin_get)(const char *name);
};

抽象出来所有pin设备的共性成为pin设备基类的方法。

pin设备比较特殊，它在/ components / drivers / misc / pin.c实例化了pin设备基类对象如下:
static struct rt_device_pin _hw_pin;

2.pin设备基类的子类

无。pin设备比较特殊，没有pin设备基类的子类。

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，pin设备比较特殊，没有定义驱动层的pin设备对象，在设备驱动层是直接定义了pin设备基类的方法，用以重写在/ components / drivers / misc / pin.c实例化了pin设备基类对象_hw_pin的基类方法。

在/ bsp / stm32 / libraries / HAL_Drivers / drivers 下drv_gpio.c的rt_hw_pin_init中开启stm32的pin设备的初始化/构造流程——并重写了pin设备基类对象的ops方法:
static const struct rt_pin_ops _stm32_pin_ops =
{
stm32_pin_mode,
stm32_pin_write,
stm32_pin_read,
stm32_pin_attach_irq,
stm32_pin_dettach_irq,
stm32_pin_irq_enable,
stm32_pin_get,
};

然后调用/ components / drivers / misc 下rt_pin.c中rt_device_pin_register函数来初始化pin设备基类对象。

3.2 设备驱动框架层

rt_device_pin_register是pin设备驱动框架层的入口，开启pin设备基类的构造/初始化流程。
其主要是重写设备基类对象的方法，如下

/ components / drivers / misc 下的pin.c实现了设备驱动框架层接口。
重写pin设备基类的父类设备基类的方法如下
_hw_pin.parent.init = RT_NULL; _hw_pin.parent.open = RT_NULL; _hw_pin.parent.close = RT_NULL; _hw_pin.parent.read = _pin_read; _hw_pin.parent.write = _pin_write; _hw_pin.parent.control = _pin_control;

同时，重写pin设备基类的方法。
_hw_pin.ops = ops;

并最终调用设备基类的初始化/构造函数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。
它将设备框架层pin设备基类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。

5.gpio的pin映射

pin设备gpio计算原理，由设备驱动层即各个bsp根据各自芯片厂家gpio的寄存器地址映射规则，来实现pin设备基类的方法。

实例
以stm32为例，在/ bsp / stm32 / libraries / HAL_Drivers / drivers 下drv_gpio.c定义了如下宏

#define PIN_NUM(port, no) (((((port)&0xFu) << 4) | ((no)&0xFu)))
#define PIN_PORT(pin) ((uint8_t)(((pin) >> 4) & 0xFu))
#define PIN_NO(pin) ((uint8_t)((pin)&0xFu))

PIN_NUM是计算引脚编号，和芯片引脚号无关，自己抽象的，其实是对芯片引脚端口和引脚号的映射或者说再编码或者说降维（多维变低维）的概念。
PIN_PORT是根据引脚编号反推出芯片引脚端口（如PA~PZ），和芯片手册相一致。
PIN_NO是根据引脚编号反推出芯片引脚号（如推算Px.y中的y），和芯片手册相一致。

stm32_pin_get就通过调用PIN_NUM宏实现了芯片端口和引脚号到rtt的引脚编号的转换，其原理就是
PA.0 映射为引脚编号0
PA.1 映射为引脚编号1
…
PB.0 映射为引脚编号16
…
PZ.0 映射为引脚编号176
…

下面这两个是将引脚编号重新解算为stm32的寄存器地址——根据芯片手册找到正确的映射公式，仅取如下宏举例
#define PIN_STPORT(pin) ((GPIO_TypeDef *)(GPIOA_BASE + (0x400u * PIN_PORT(pin))))
#define PIN_STPIN(pin) ((uint16_t)(1u << PIN_NO(pin)))

PIN_STPORT宏解算出端口的寄存器地址
PIN_STPIN宏解算出对应引脚号的寄存器值

有了寄存器地址，那么设置gpio的模式，高低电平就不再话下，如此这般，这般如此，不再赘诉。