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  • LiteOS裸机驱动移植01-以LED为例说明驱动移植

    1. LiteOS裸机驱动移植系列

    俗话说的好,光说不练假把式,上一个系列 LiteOS内核实战教程 中讲述了内核中任务如何管理、如何使用信号量同步多个任务的运行,如何用互斥锁保护共享资源,如何申请分配动态内存空间,但是在嵌入式系统中,如果不能将内核有效的应用在实际场景中控制外围设备,那么一切都是纸上谈兵。在这个系列中,本教程将会带领大家,手把手添加一些常用的外设驱动到LiteOS系统中,掌握外设驱动的移植方法。

    2. 何为裸机驱动

    驱动层代码,简单通俗的来说就是向上给用户提供一层可以控制设备的API,向下负责和设备打交道,直接操作硬件。

    比如LED的驱动代码可以给用户提供一个初始化的 API 和打开/关闭的 API ,按键的驱动代码可以提供初始化的 API 和读取按键状态的 API,LCD的驱动代码可以提供初始化的 API 和屏幕上显示相关内容的API,传感器的驱动代码可以提供传感器初始化的API 和读取数据的 API,等等。

    这里以使用 STM32CuebMX 生成的 LED 闪烁的裸机工程为例,其中 Src 目录下的gpio.c文件就相当于 LED 的驱动层文件,其中提供了 LED 的初始化代码:

    LED初始化代码

    有了该文件,也就是驱动层代码,我们可以直接调用MX_GPIO_Init来初始化LED。

    那么,驱动层代码从哪里来呢

    如果是比较简单的外设,比如LED,按键这种,只使用了GPIO,可以直接使用STM32CubeMX生成的gpio.c文件和gpio.h文件;

    3. 如何移植驱动到LiteOS

    复制裸机驱动文件

    LiteOS 工程 target 目录结构如下:

    LiteOS工程目录

    其中和设备驱动相关的有三个文件夹:

    • Inc:对应STM32CubeMX生成裸机工程中的Inc
    • Src: 对应STM32CubeMX生成裸机工程中的Src
    • Hardware:存放自己编写的设备驱动代码

    复制文件的时候按照情况复制到对应的文件夹即可。

    这里LED相关的代码文件只有gpio.hgpio.c,所以复制gpio.h到 Inc 文件夹,复制gpio.c到 Src 文件夹。

    使用IoT-Studio创建的HelloWorld工程中已经提供好了这两个文件,了解这个操作即可,不用再次复制。

    添加裸机驱动文件路径

    因为 LiteOS 的整个项目工程使用 make 构建,所以复制驱动文件之后,需要添加驱动文件的路径到 makefile 中,加入编译。

    project.mk文件指明了工程中所有文件的路径:

    project.mk文件

    在该文件中:

    • C文件路径
      • HARDWARE_SRC:对应Hardware文件夹下的Src文件夹
      • USER_SRC:对应Src文件夹
    • 头文件路径
      • HARDWARE_INC:对应Hardware文件夹下的Inc文件夹
      • USER_INC:对应Inc文件夹

    如下,LED驱动的gpio.c文件添加到USER_SRC下(工程中默认已添加,无需重复添加):

    LED驱动c文件路径

    LED驱动的gpio.h文件添加到USER_INC下(工程中默认已添加,无需重复添加):

    LED驱动头文件路径

    至此,复制文件到LiteOS工程中,并将新复制的文件路径添加到makefile中,加入工程编译,就完成了驱动的移植。

    4. 外设驱动文件的使用

    初始化外设

    在使用外设之前,首先需要初始化外设,在LiteOS中,初始化设备有两种方式:

    • 在系统启动调度之前初始化:设备在系统中随时可被任意任务使用
    • 在任务中初始化:设备一般只在该任务中被使用

    举个例子:

    像LED这种的驱动,一般都是任意的任务需要点亮或者关闭LED,没有专门的LED点亮任务或者关闭任务,在系统启动调度之前初始化比较好;

    像光照强度传感器这种驱动,一般都是有专门的数据采集任务,专门去读取传感器数据,不需要别的线程去调用驱动读取数据,所以放在该数据采集任务中初始化就可以。

    在任务中调用初始化API比较简单,那么,如何在系统启动之前调用初始化API呢

    其实,答案就在 Src 文件夹下的main.c中,main函数如下:

    LiteOS启动流程

    可以看到,系统上电后首先调用 HardWare_Init 函数初始化硬件设备,然后初始化内核,初始化shell,最后启动LOS内核。

    同样在main.c中存放着HardWare_Init函数的实现,来一探究竟:

    HardWare_Init函数

    怎么样?有没有惊喜?是不是和裸机工程的main函数开始部分一模一样?

    我们可以将初始化函数尽情的扔到这个函数里,比如LED的初始化函数MX_GPIO_Init(),在系统上电的时候自动将LED初始化,是不是很爽。

    修复gpio.c文件中的小bug

    在IoT Studio默认提供的gpio.c文件的MX函数中,没有对 LED 的引脚 PC13 进行初始化,手动添加如下的初始化代码:

    添加LED引脚初始化代码

    操作外设

    接下来首先创建一个文件夹,用于存放本系列教程实验的代码:

    新建文件夹

    文件夹名称

    在该文件夹中创建一个文件:

    创建demo文件

    编写代码:

    #include <osal.h>
    #include <gpio.h>
    
    static int led_blink_entry()
    {
        while (1)
        {
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
            osal_task_sleep(1*1000);
        }
    }
    
    int standard_app_demo_main()
    {
        osal_task_create("led_blink",led_blink_entry,NULL,0x400,NULL,2);
        return 0;
    }
    

    然后按照之前的方法,在 user_demo.mk 中将led_driver_demo.c文件添加到makefile中,加入编译:

    user_demo.mk文件

    最后在.sdkconfig中配置开启宏定义:

    .sdkconfig文件

    编译,烧录,即可看到LED开始闪烁:

    LED闪烁效果

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