rtthread 驱动使用的两种情况
rtthread studio 自动生成
由 RT Thread Studio 自动生成，无需修改任何文件或者简单定义几个宏即可直接使用的驱动，如 GPIO，UART，I2C，SPI，SDIO 和 ETH 等。
使用 RT-Thread Studio 新建完整版工程时，用户不需要修改任何代码
使用hal库实现
没有对接到设备驱动框架，可直接使用 HAL 库函数进行开发的驱动，如 DAC，FSMC 等。
使用rtthread studio自动生成的外设驱动
注：增加修改外设通过RT-Thread Setting和 board.h文件进行配置。配置完成烧写运行均可通过list_device命令进行查看外设驱动是否已经注册。
gpio外设
使用 PIN 驱动需要使用 GET_PIN 获取相应的引脚编号，获取到引脚编号后，可使用 rt_pin_write 等函数来操作引脚。 例如，stm32l475-atk-pandora 开发板的 LED 所接的引脚为 PE7,所以修改为
#define LED0_PIN GET_PIN(E, //GPIO PORT
7) //GPIO PIN
USART外设
由于rtthread 默认启用了uart外设进行debug输出；默认使用 UART1 进行输出，若要修改为串口 2 (TX->PA2、RX->PA3)进行输出，则在 board.h 中定义宏 BSP_USING_UART2，并将串口 2 对应的引脚信息修改为实际所使用的引脚即可
新增串口只需要在 board.h 文件中定义相关串口的宏定义 BSP_USING_UARTx 及修改引脚信息即可，新增串口的步骤总结如下
1、新增对应串口的宏定义，如 BSP_USING_UART1、BSP_USING_UART2等。
2、修改串口 TX/RX 所使用的端口，如 “PA9”、"PA10"等。
3、基于修改控制台章节新增串口 1 的示例如下
#define BSP_USING_UART1
#define BSP_UART1_TX_PIN "PA9"
#define BSP_UART1_RX_PIN "PA10"
#define BSP_USING_UART2
#define BSP_UART2_TX_PIN "PA2"
#define BSP_UART2_RX_PIN "PA3"
如果需要使用串口 DMA 只需要在 board.h 文件中定义如下宏即可。
#define BSP_UARTx_RX_USING_DMA
#define BSP_UARTx_TX_USING_DMA
UARTx 表示的是哪个串口需要使用 DMA，使用的是 DMA 的发送还是接收功能。
I2C外设
软件I2C，在 board.h 文件中定义软件 I2C 相关的宏
#define BSP_USING_I2C1 /* 使用 I2C1 总线 */
#define BSP_I2C1_SCL_PIN GET_PIN(C, 1) /* SCL -> PC1 */
#define BSP_I2C1_SDA_PIN GET_PIN(D, 6) /* SDA -> PD6 */
SPI外设
在 board.h 文件中定义 SPI 总线相关的宏，本例中使用 SPI3 总线，只需定义如下宏即可
#define BSP_USING_SPI3
在 stm32xxxx_hal_config.h 文件中打开对 SPI 的支持,也就是取消掉 HAL_SPI_MODULE_ENABLED 这个宏定义的注释，如下所示：
#define HAL_SPI_MODULE_ENABLED
定义了 BSP_USING_SPI3 宏之后，drv_spi.c 文件就会参与编译，该文件只是配置了 SPI 的工作方式和传输函数，具体 SPI 外设的时钟和引脚的初始化需要借助 STM32CubeMx 生成的代码。
例如 stm32l475-atk-pandora 开发板的 SPI3 外设连接了一个 LCD 屏幕，所以需要将 CubeMx 生成的 SPI3 的初始化代码(一般在 stm32_xxxx_hal_msp.c 文件中)复制到自己工程的 board.c 文件的末尾，使之参与编译
void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(hspi->Instance == SPI3)
{
/* USER CODE BEGIN SPI3_MspInit 0 */
/* USER CODE END SPI3_MspInit 0 */
/* Peripheral clock enable */
__HAL_RCC_SPI3_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
/**SPI3 GPIO Configuration
PC11 ------> SPI3_MISO
PB3 (JTDO-TRACESWO) ------> SPI3_SCK
PB5 ------> SPI3_MOSI
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF6_SPI3;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF6_SPI3;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
/* USER CODE BEGIN SPI3_MspInit 1 */
/* USER CODE END SPI3_MspInit 1 */
}
}
如果需要注册更多的 SPI 总线设备，只需参考 board.h 文件中 SPI 相关的宏定义并拷贝引脚初始化函数即可。
ETH外设
ETH 设备驱动的开发可总结为如下：
1、新建 RT-Thread 完整版项目
2、board.h中定义 BSP_USING_ETH 和 PHY 相关的宏
3、board.c中初始化 ETH 相关的引脚和时钟
4、stm32xxxx_hal_config.h中打开 HAL 库函数对 ETH 的支持
5、board.c 中实现自己的 PHY 复位函数
6、配置 lwIP 协议栈
定位到工程文件 board.h 中 ETH 配置说明部分，按照注释部分的说明分别定义 BSP_USING_ETH 和 PHY 相关的宏，本例中使用板载以太网 PHY 芯片为 LAN8720A， 所以 ETH 相关的宏定义如下 ：
#define BSP_USING_ETH
#ifdef BSP_USING_ETH
#define PHY_USING_LAN8720A
#endif
定义了 BSP_USING_ETH 宏之后，drv_eth.c 文件就会参与编译，该文件只是配置了 ETH 的工作方式和传输函数等，具体 ETH 外设的时钟和引脚的初始化需要借助 STM32CubeMx 生成的代码。
将 STM32CubeMx 工具生成的 ETH 引脚和时钟初始化代码(一般在 stm32_xxxx_hal_msp.c 文件中)复制到自己工程的 board.c 文件的末尾，使之参与编译，如下所示：
void HAL_ETH_MspInit(ETH_HandleTypeDef* heth)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(heth->Instance==ETH)
{
/* USER CODE BEGIN ETH_MspInit 0 */
/* USER CODE END ETH_MspInit 0 */
/* Peripheral clock enable */
__HAL_RCC_ETH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
/**ETH GPIO Configuration
PC1 ------> ETH_MDC
PA1 ------> ETH_REF_CLK
PA2 ------> ETH_MDIO
PA7 ------> ETH_CRS_DV
PC4 ------> ETH_RXD0
PC5 ------> ETH_RXD1
PG11 ------> ETH_TX_EN
PG13 ------> ETH_TXD0
PG14 ------> ETH_TXD1
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
/* USER CODE BEGIN ETH_MspInit 1 */
/* USER CODE END ETH_MspInit 1 */
}
}
在 stm32_xxxx_hal_config.h 文件中打开对 ETH 的支持,也就是取消掉 HAL_ETH_MODULE_ENABLED 这个宏定义的注释，如下所示：
#define HAL_ETH_MODULE_ENABLED
实现PHY复位函数：
在 drv_eth.c 文件中会调用 phy_reset 函数，该函数需要根据自己的实际情况进行实现，本例中 PHY 的复位引脚接在了 PD3 引脚，所以复位函数的实现如下所示 ：
#include <rtdevice.h>
#define RESET_IO GET_PIN(D, 3)
void phy_reset(void)
{
rt_pin_mode(RESET_IO, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_write(RESET_IO, PIN_HIGH);
rt_thread_mdelay(50);
rt_pin_write(RESET_IO, PIN_LOW);
rt_thread_mdelay(50);
rt_pin_write(RESET_IO, PIN_HIGH);
}
配置 lwIP 协议栈
打开 RT-Thread Settings 文件，在图形化配置界面中左键单击 lwIP 图标即可打开 lwIP 协议栈的支持(组件开启，相应的图标会高亮)。
使用hal库实现外设驱动
1、使用 RT-Thread Studio 新建 RT-Thread 工程
2、使用 STM32CubeMx 配置外设和系统时钟
3、复制 stm32xxxx_hal_msp.c 函数
4、修改 stm32xxxx_hal_config.h 文件，打开相应外设支持。
5、替换 board.c 文件中时钟配置函数
6、使用外设
使用cubemx新建目标板卡工程
将 CubeMx 生成的代码 stm32l4xx_hal_msp.c 函数复制到 RT-Thread Studio 生成的工程中，并参与工程编译。复制完成后的结果如下图所示
由于我们并没有使用 CubeMx 生成的工程，所以这里需要将 stm32l4xx_hal_msp.c 文件中 #include “main.h” 替换为 #include “board.h”。
打开 HAL 库配置文件对应外设的支持宏
需要在 stm32l4xx_hal_config.h 文件使能相关外设模块
使用hal库在rtthread编写外设功能代码
void adc_init(void)
{
}
驱动开发
I/O设备模型框架
RT-Thread 提供了一套简单的 I/O 设备模型框架，如下图所示，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。
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。它负责创建和注册 I/O 设备，对于操作逻辑简单的设备，可以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，使用序列图如下图所示，主要有以下 2 点：
1、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。
2、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。
对于另一些设备，如看门狗等，则会将创建的设备实例先注册到对应的设备驱动框架中，再由设备驱动框架向 I/O 设备管理器进行注册，主要有以下几点：
1、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，并将该看门狗设备通过 rt_hw_watchdog_register() 接口注册到看门狗设备驱动框架中。
2、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设备硬件。
I/O 设备模型，RT-Thread 的设备模型是建立在内核对象模型基础之上的，设备被认为是一类对象，被纳入对象管理器的范畴。每个设备对象都是由基对象派生而来，每个具体设备都可以继承其父类对象的属性，并派生出其私有属性，下图是设备对象的继承和派生关系示意图。
设备对象具体定义如下所示：
struct rt_device
{
struct rt_object parent; /* 内核对象基类 */
enum rt_device_class_type type; /* 设备类型 */
rt_uint16_t flag; /* 设备参数 */
rt_uint16_t open_flag; /* 设备打开标志 */
rt_uint8_t ref_count; /* 设备被引用次数 */
rt_uint8_t device_id; /* 设备 ID,0 - 255 */
/* 数据收发回调函数 */
rt_err_t (*rx_indicate)(rt_device_t dev, rt_size_t size);
rt_err_t (*tx_complete)(rt_device_t dev, void *buffer);
const struct rt_device_ops *ops; /* 设备操作方法 */
/* 设备的私有数据 */
void *user_data;
};
typedef struct rt_device *rt_device_t;
I/O 设备类型
RT_Device_Class_Char /* 字符设备 */
RT_Device_Class_Block /* 块设备 */
RT_Device_Class_NetIf /* 网络接口设备 */
RT_Device_Class_MTD /* 内存设备 */
RT_Device_Class_RTC /* RTC 设备 */
RT_Device_Class_Sound /* 声音设备 */
RT_Device_Class_Graphic /* 图形设备 */
RT_Device_Class_I2CBUS /* I2C 总线设备 */
RT_Device_Class_USBDevice /* USB device 设备 */
RT_Device_Class_USBHost /* USB host 设备 */
RT_Device_Class_SPIBUS /* SPI 总线设备 */
RT_Device_Class_SPIDevice /* SPI 设备 */
RT_Device_Class_SDIO /* SDIO 设备 */
RT_Device_Class_Miscellaneous /* 杂类设备 */
创建和注册 I/O 设备
创建设备
驱动层负责创建设备实例，并注册到 I/O 设备管理器中，可以通过静态申明的方式创建设备实例，也可以用下面的接口进行动态创建：
//返回值为设备句柄类型 非NULL表示创建成功
rt_device_t rt_device_create(int type, //设备类型
int attach_size); //用户数据大小
调用该接口时，系统会从动态堆内存中分配一个设备控制块，大小为 struct rt_device 和 attach_size 的和，设备的类型由参数 type 设定。
struct rt_device_ops
{
/* common device interface */
rt_err_t (*init) (rt_device_t dev); //初始化设备
rt_err_t (*open) (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag); //打开设备
rt_err_t (*close) (rt_device_t dev); //关闭设备
rt_size_t (*read) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size); //读操作
rt_size_t (*write) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size);//写操作
rt_err_t (*control)(rt_device_t dev, int cmd, void *args); //控制操作
};
设备被创建后，需要实现它访问硬件的操作方法。
当此设备不再使用时通过以下函数进行销毁
#### 删除设备
```c
void rt_device_destroy(rt_device_t device);
#### 注册设备
驱动层负责创建设备实例，并注册到 I/O 设备管理器中，可以通过静态申明的方式创建设备实例，也可以用下面的接口进行动态创建：
```c
//返回值非ERRO，表示注册成功
rt_err_t rt_device_register(rt_device_t dev, //设备句柄
const char* name, //设备名称
rt_uint8_t flags); //设备模式标志
flags 参数支持下列参数 (可以采用或的方式支持多种参数)：
#define RT_DEVICE_FLAG_RDONLY 0x001 /* 只读 */
#define RT_DEVICE_FLAG_WRONLY 0x002 /* 只写 */
#define RT_DEVICE_FLAG_RDWR 0x003 /* 读写 */
#define RT_DEVICE_FLAG_REMOVABLE 0x004 /* 可移除 */
#define RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE 0x008 /* 独立 */
#define RT_DEVICE_FLAG_SUSPENDED 0x020 /* 挂起 */
#define RT_DEVICE_FLAG_STREAM 0x040 /* 流模式 */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_RX 0x100 /* 中断接收 */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX 0x200 /* DMA 接收 */
#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX 0x400 /* 中断发送 */
#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX 0x800 /* DMA 发送 */
设备流模式 RT_DEVICE_FLAG_STREAM 参数用于向串口终端输出字符串：当输出的字符是 “\n” 时，自动在前面补一个 “\r” 做分行。
注册成功的设备可以在 FinSH 命令行使用 list_device 命令查看系统中所有的设备信息，包括设备名称、设备类型和设备被打开次数。
当设备注销后的，设备将从设备管理器中移除，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块占用的内存。注销设备的函数如下所示：
注销设备
rt_err_t rt_device_unregister(rt_device_t dev); //传入设备句柄进行注销设备
访问设备
查找设备
应用程序根据设备名称获取设备句柄，进而可以操作设备。查找设备函数如下所示：
rt_device_t rt_device_find(const char* name);
初始化设备
获得设备句柄后，应用程序可使用如下函数对设备进行初始化操作：
rt_err_t rt_device_init(rt_device_t dev);
控制设备
通过命令控制字，应用程序也可以对设备进行控制，通过如下函数完成：
rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void* arg);
参数CMD的通用设备命令可取如下宏定义
#define RT_DEVICE_CTRL_RESUME 0x01 /* 恢复设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_SUSPEND 0x02 /* 挂起设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_CONFIG 0x03 /* 配置设备 */
#define RT_DEVICE_CTRL_SET_INT 0x10 /* 设置中断 */
#define RT_DEVICE_CTRL_CLR_INT 0x11 /* 清中断 */
#define RT_DEVICE_CTRL_GET_INT 0x12 /* 获取中断状态 */