LiteOS裸机驱动移植教程01 | 以LED为例说明裸机驱动移植方法

时间：2022-09-27

（小熊派IoT开发套件全部教程   ↑点击启阅↑）

▷01 | 物联网一站式开发工具 IoT-Studio

▷02 | Hello World

▷03 | 任务管理

▷04 | 信号量（任务同步）

▷05 | 互斥锁（共享资源保护）

▷06 | 内存管理

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。

如果对基于HAL库的裸机驱动不熟悉，请先阅读[嵌入式基础教程]！

    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；

    如果是比较复杂的外设，比如LCD的底层是使用SPI驱动的，那么除了 STM32CubeMX 生成的spi.h和spi.c文件，还需要自己在此基础上手写LCD屏幕的驱动文件，具体的教程可以参考嵌入式基础教程系列。

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.h和gpio.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文件夹添加到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文件夹添加到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_GPIO_Init()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