AWBus-lite的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用設(shè)計(jì)

本文導(dǎo)讀

為了管理系統(tǒng)中各式各樣的硬件設(shè)備（或虛擬硬件設(shè)備），AWorks推出了領(lǐng)先的輕量級(jí)總線管理框架：AWBus-lite，實(shí)現(xiàn)了硬件設(shè)備和驅(qū)動(dòng)的徹底分離，使設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以最大限度的得到復(fù)用。本文介紹了AWBus-lite的基礎(chǔ)概念，以及如何使用和配置AWbus-lite。

本文為《面向AWorks框架和接口的編程》第三部分軟件篇——第12章AWBus-lite總線框架——第1~4小節(jié)：AWBus-lite簡(jiǎn)介、AWBus-lite拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)硬件資源和訪問設(shè)備。

本章導(dǎo)讀

在嵌入式系統(tǒng)中，硬件外設(shè)的種類非常繁多，例如，GPIO、ADC、UART、按鍵、數(shù)碼管、RTC、LM75、EEPROM、SD卡、U盤等。正確使用各個(gè)外設(shè)的基礎(chǔ)是平臺(tái)中具有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，隨著外設(shè)種類的不斷增加，驅(qū)動(dòng)也隨之越來越多，為了高效的管理眾多的外設(shè)和驅(qū)動(dòng)，AWorks推出了領(lǐng)先的輕量級(jí)總線管理框架：AWBus-lite。AWBus-lite作為AWorks中最重要的組件之一，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中所有的硬件設(shè)備（或虛擬硬件設(shè)備），實(shí)現(xiàn)硬件外設(shè)和驅(qū)動(dòng)的分離，使驅(qū)動(dòng)可以最大限度的得到復(fù)用。

本章作為AWBus-lite的入門，主要介紹了AWBus-lite的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及基本的設(shè)備、總線、驅(qū)動(dòng)相關(guān)的概念，重點(diǎn)從用戶角度出發(fā)，講述如何使用、配置AWBus-lite。

12.1 AWBus-lite簡(jiǎn)介

隨著MCU的快速發(fā)展，越來越多的硬件外設(shè)集成到了MCU內(nèi)部（片內(nèi)外設(shè)），這部分外設(shè)可以直接通過CPU操作相應(yīng)的寄存器使用，例如，i.MX28x中的GPIO、ADC、UART等。一些外設(shè)在MCU外部（片外外設(shè)），必須通過某種總線進(jìn)行訪問，比如PCF85063，需要通過I2C總線訪問；SD卡，需要通過SDIO總線訪問。

為了使用統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述所有的片外和片內(nèi)外設(shè)，在AWBus-lite中，把CPU直接控制的總線統(tǒng)稱為PLB（Processor Local Bus，CPU本地總線），集成在MCU內(nèi)部的外設(shè)就掛在該總線上。例如：在一個(gè)系統(tǒng)中，硬件設(shè)備連接示意圖詳見圖12.1(a)，其對(duì)應(yīng)的AWBus-lite軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳見圖12.1(b)。

圖12.1 AWBus-lite抽象

AWBus-lite提供了一種機(jī)制，使得我們可以在軟件環(huán)境里建立、還原系統(tǒng)的硬件總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖12.1所示，圖12.1(a)為一個(gè)可能的系統(tǒng)總線的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（僅作示例之用），圖12.1(b)為在AWBus-lite中抽象出來的系統(tǒng)總線模型。由此可見，在軟件中抽象出來的對(duì)象同真實(shí)世界的對(duì)象一一對(duì)應(yīng)！

圖12.1(a)僅作為一種示例，與實(shí)際硬件可能存在差異。整個(gè)硬件被分為了核心板（i.MX28xPack board）和用戶板（User Board）兩部分。核心板又分為MCU（i.MX28x）和外圍器件（ICs）兩個(gè)部分，MCU又分為內(nèi)核（ARM）和片內(nèi)外設(shè)兩個(gè)部分。

內(nèi)核的核心是CPU，其可以直接控制片上外設(shè)，這里虛擬了一個(gè)PLB控制器，其產(chǎn)生了一條PLB總線，由CPU直接控制，片內(nèi)外設(shè)均直接掛在PLB總線上。

片內(nèi)外設(shè)集成在芯片內(nèi)部，例如，GPIO、I2C、UART等，它們掛在PLB總線上。其中部分片內(nèi)外設(shè)又是總線控制器（比如I2C），它們又可以擴(kuò)展出一條總線到片外，例如，I2C0擴(kuò)展出一條總線I2C bus 0，I2C1擴(kuò)展出一條總線II2C bus 1。擴(kuò)展的總線可以連接一些外圍器件。

這些器件可能處于核心板中，比如

SC18IS602B（一款I2C轉(zhuǎn)SPI芯片，僅用作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展示，無(wú)需深入了解）、

CAT24C02（EEPROM）、PCF85063（RTC芯片），也可能處于用戶板上，比如CAT9555（一款I2C轉(zhuǎn)GPIO芯片，僅用作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展示，無(wú)需深入了解）。

一些外圍器件可能又是總線控制器，則其又可以擴(kuò)展出一條總線，比如SC18IS602B，其為I2C轉(zhuǎn)SPI芯片，可以擴(kuò)展出SPI總線，在SPI總線上，又可以掛在其它SPI接口的器件，比如：SC16IS752（一款SPI轉(zhuǎn)UART芯片，僅用作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展示，用戶無(wú)需了解具體細(xì)節(jié)）。特別地，若連接的芯片又是一個(gè)總線控制器，則可以繼續(xù)擴(kuò)展總線，從理論上講，通過添加總線控制器，可以將系統(tǒng)的總線層次無(wú)限地增加，即系統(tǒng)的功能外設(shè)可無(wú)限擴(kuò)展。

圖12.1(b)為對(duì)應(yīng)的軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，在軟件環(huán)境中，外設(shè)對(duì)象與真實(shí)硬件設(shè)備呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。不過，軟件環(huán)境中并不區(qū)分設(shè)備的物理位置，只考慮設(shè)備的父總線，比如CAT9555（用戶板上）和PCF85063（核心板上）都是掛在I2C bus 1上的，則它們處于同一個(gè)層級(jí)。

12.2 AWBus-lite拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在圖12.1中，以一個(gè)具體的示例說明了AWbus-lite的基本結(jié)構(gòu)，展示了AWBus-Lite對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象。從具體到一般，一個(gè)更加抽象的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳見圖12.2。

圖12.2 AWBus-lite總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

其中，Bus Controller 0是由CPU直接控制的總線控制器，通常情況下，其為PLBController，以擴(kuò)展出一條PLB總線。在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中，抽象了3個(gè)重要的概念：設(shè)備、總線控制器、總線。

• 設(shè)備

設(shè)備是指掛在某條總線上的硬件外設(shè)（或虛擬外設(shè)）。例如，圖12.1中的GPIO、CAT24C02、CAT9555等。

• 總線控制器

總線控制器是一種特殊的設(shè)備，它可以擴(kuò)展出一條下游總線，這條總線上又能掛其它設(shè)備（包括總線控制器）。例如，圖12.1中的I2C0、SC18IS602B等。

• 總線

任何設(shè)備或總線控制器都必須掛在一條總線上。AWBus-lite不區(qū)分CPU的具體類型，把CPU直接控制的總線統(tǒng)稱為 PLB，PLB為根總線。其它總線由總線控制器產(chǎn)生，例如，圖12.1中的I2C Bus 0、I2C Bus 1、SPI Bus等。

“設(shè)備”是最為核心的概念，其它概念都可以基于“設(shè)備”進(jìn)行描述：“設(shè)備”掛在“總線”上，特殊“設(shè)備”（總線控制器設(shè)備）擴(kuò)展出一條下游總線。能夠正常使用一個(gè)設(shè)備的前提是系統(tǒng)中具有設(shè)備相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，例如，要使用i.MX28x的GPIO去控制一個(gè)LED，就必須具有相應(yīng)的GPIO驅(qū)動(dòng)，以設(shè)置GPIO的模式、輸出電平等，最終達(dá)到控制LED的目的。也就是說，要使系統(tǒng)具有訪問和控制設(shè)備的能力，就必須具有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。這就需要掌握另外一個(gè)非常重要的概念：設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供了訪問和控制設(shè)備（包括特殊的設(shè)備：總線控制器）的能力，在AWBus-lite中，將設(shè)備和驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了很好的分離，使驅(qū)動(dòng)可以最大限度的得到復(fù)用。通常情況下，系統(tǒng)中可能存在多個(gè)相同類型的設(shè)備。例如，在i.MX28x中，存在I2C0和I2C1共計(jì)兩個(gè)I2C總線控制器，它們的操作方法是完全相同的，這種情況下，I2C0和I2C1設(shè)備即可復(fù)用一份驅(qū)動(dòng)。示意圖詳見圖12.3。

圖12.3I2C0和I2C1復(fù)用同一份驅(qū)動(dòng)

其它片上外設(shè)或外圍器件同樣如此，多個(gè)同類型的設(shè)備可以復(fù)用一份驅(qū)動(dòng)，這不僅極大的提高了代碼復(fù)用率，縮小了程序占用的存儲(chǔ)空間，也給代碼的管理、維護(hù)、擴(kuò)展帶來了極大的便利。這是面向?qū)ο缶幊處淼暮锰帲谶@里，設(shè)備驅(qū)動(dòng)就相當(dāng)于一個(gè)類，而設(shè)備就是類的一個(gè)實(shí)例。

12.3 系統(tǒng)硬件資源

在開發(fā)實(shí)際應(yīng)用程序前，首先要規(guī)劃系統(tǒng)的硬件資源，即要構(gòu)建出如圖12.1(a)所示的硬件物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。接下來，就需要對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行配置，添加相應(yīng)的設(shè)備，以搭建出與之對(duì)應(yīng)的如圖12.1(b)所示的軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通常情況下，AWorks SDK提供的工程模板已經(jīng)配置好了系統(tǒng)相應(yīng)的硬件資源，完成了基礎(chǔ)軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的搭建，對(duì)于不同的用戶需求，可能需要添加或刪除一些設(shè)備，這種情況下，可以直接在模板工程的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)硬件資源進(jìn)行簡(jiǎn)要的調(diào)整。

12.3.1 硬件設(shè)備列表

AWBus-lite使用名為

awbus_lite_hwconf_usrcfg.c的硬件配置文件來定義系統(tǒng)的硬件資源，此文件存放于AWorks SDK提供的工程模板中。硬件配置文件的核心功能是為系統(tǒng)提供一個(gè)硬件列表，即一個(gè)名為：g_awbl_devhcf_list[]的數(shù)組，該數(shù)組的每一個(gè)成員都描述了系統(tǒng)中的一個(gè)硬件設(shè)備。一個(gè)簡(jiǎn)單的示例片段詳見程序清單12.1。

程序清單12.1 硬件設(shè)備列表（awbus_lite_hwconf_usrcfg.c）

在AWBus-lite中，以“awbl_”作為命名空間，“awbl”是AWBus-lite的縮寫。aw_const是用于定義常量的修飾符，其等效于C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字：const。

g_awbl_devhcf_list[]數(shù)組為定義的硬件設(shè)備列表，g_awbl_devhcf_list_count定義了列表中設(shè)備的個(gè)數(shù)。AW_NELEMENTS()為獲取數(shù)組元素個(gè)數(shù)的宏，其定義如下（aw_common.h）：

12.3.2 設(shè)備描述類型

由數(shù)組的定義可知，數(shù)組中每個(gè)元素的實(shí)際類型為struct awbl_devhcf，其描述了一個(gè)硬件設(shè)備在系統(tǒng)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置以及設(shè)備的配置，具體類型定義詳見程序清單12.2。

程序清單12.2 struct awbl_devhcf類型定義（awbus_lite.h）

1. 設(shè)備名

設(shè)備名為一個(gè)字符串，此名字需要與設(shè)備驅(qū)動(dòng)的名字一致，系統(tǒng)將根據(jù)此名字查找該設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，最重要的步驟之一就是將設(shè)備和設(shè)備驅(qū)動(dòng)綁定，以便正確使用各個(gè)設(shè)備。要使系統(tǒng)能夠正確查找到設(shè)備相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，設(shè)備名必須與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)名一致。

為確保一致性，在開發(fā)驅(qū)動(dòng)時(shí)，往往使用宏定義的形式將驅(qū)動(dòng)名定義在頭文件中，在描述一個(gè)硬件設(shè)備時(shí)，直接使用該宏定義作為其設(shè)備名即可。

例如，i.MX28x的片上I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)，其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件為：awbl_imx28_i2c.h，在該文件中，定義了驅(qū)動(dòng)名為AWBL_IMX28_I2C_NAME，完整定義如下：

基于此，在描述I2C設(shè)備（如描述I2C1設(shè)備），對(duì)應(yīng)的設(shè)備名應(yīng)該設(shè)定為：

AWBL_IMX28_I2C_NAME。

又如，對(duì)于PCF85063設(shè)備驅(qū)動(dòng)，其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件為：awbl_pcf85063.h，在該文件中，定義了驅(qū)動(dòng)名為：AWBL_PCF85063_NAME。其完整的定義如下：

基于此，在描述PCF85063設(shè)備時(shí)，其設(shè)備名應(yīng)該設(shè)定為：

AWBL_PCF85063_NAME。

2. 設(shè)備單元號(hào)

設(shè)備單元號(hào)用于區(qū)分系統(tǒng)中幾個(gè)相同的硬件設(shè)備，它們的設(shè)備名一樣，復(fù)用同一份驅(qū)動(dòng)。

AWBus-lite建議設(shè)備單元號(hào)從0開始連續(xù)分配。

例如，在i.MX28x中，具有兩個(gè)I2C片內(nèi)外設(shè)，則I2C0的設(shè)備單元號(hào)為0，I2C1的設(shè)備單元號(hào)為1。又如，對(duì)于PCF85063設(shè)備，若只外接了一個(gè)PCF85063，則設(shè)備單元號(hào)為0，若外接了兩個(gè)PCF85063，則設(shè)備單元號(hào)分別為0、1。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)中只會(huì)使用一個(gè)外部RTC，不會(huì)連接兩個(gè)外部RTC芯片，此時(shí)，將設(shè)備單元號(hào)設(shè)置為0即可。

注意，在通用接口中，通常有一個(gè)用于指定設(shè)備的ID，例如，在RTC接口中，使用ID指定要操作的RTC設(shè)備。設(shè)備單元號(hào)與該ID的概念是不同的，設(shè)備單元號(hào)用于區(qū)分幾個(gè)使用同一驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，ID用于區(qū)分同一類的設(shè)備（這些設(shè)備不一定使用相同的驅(qū)動(dòng)）。

例如，i.MX28x具有片上RTC外設(shè)，其掛在PLB總線上，顯然，其驅(qū)動(dòng)方法與掛在I2C總線上的PCF85063是不一樣的。若系統(tǒng)同時(shí)使用了片上RTC外設(shè)和一個(gè)片外PCF85063，由于它們并不使用同一份驅(qū)動(dòng)，因此，在描述這兩個(gè)設(shè)備時(shí)，設(shè)備名是不一樣的，設(shè)備單元號(hào)可各自獨(dú)立分配，互不影響，均可設(shè)置為0。但是，由于這兩個(gè)設(shè)備均可以為系統(tǒng)RTC服務(wù)，可以使用RTC通用接口操作這兩個(gè)設(shè)備，為了區(qū)分這兩個(gè)設(shè)備，它們的ID必須統(tǒng)一編排，例如，為片上RTC外設(shè)分配編號(hào)0，為PCF85063分配編號(hào)1，不可設(shè)置為一樣。ID在一個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的設(shè)備信息中配置，將在后文詳細(xì)介紹。

3. 設(shè)備父總線的類型

設(shè)備父總線的類型指出了設(shè)備掛接在哪種類型的總線上，例如，PLB、I2C、SPI、USB、SDIO、PCI等。各總線的類型已經(jīng)在awbus_lite.h文件中定義，部分常用總線對(duì)應(yīng)的宏定義詳見表12.1。

表12.1 總線類型宏定義

例如，i.MX28x的片上I2C1設(shè)備，其由CPU直接控制，掛接在PLB總線上，因此，對(duì)于I2C1設(shè)備，bus_type的值為：AWBL_BUSID_PLB。

對(duì)于PCF85063設(shè)備，其作為一種I2C從機(jī)器件，掛接在I2C總線上，因此，對(duì)于PCF85063設(shè)備，bus_type的值為：AWBL_BUSID_I2C。

4. 設(shè)備父總線的編號(hào)

設(shè)備父總線的編號(hào)用于區(qū)分系統(tǒng)中多條類型相同的總線。AWBus-lite建議總線編號(hào)從0開始連續(xù)分配。

在AWBus-lite中，PLB總線是一條特殊的虛擬總線，只有一條，因此，對(duì)于掛在PLB總線上的設(shè)備，比如i.MX28x的片上I2C1設(shè)備，它們的設(shè)備父總線編號(hào)總是為0。其它類型的總線可能有多條，例如，i.MX28x具有兩個(gè)I2C片上外設(shè)：I2C0、I2C1，它們作為一種總線控制器，可以各自擴(kuò)展出一條I2C總線，致使系統(tǒng)中有兩條I2C總線，可將它們的總線編號(hào)分別設(shè)置為0、1。對(duì)于PCF85063，若其連接在I2C0總線上，則bus_index的值為0；若其連接在I2C1總線上，則bus_index的值為1。

5. 設(shè)備實(shí)例內(nèi)存

設(shè)備驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于定義了一個(gè)類，而具體的設(shè)備相當(dāng)于這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例，顯然，實(shí)例需要占用一定的內(nèi)存空間。而在AWBus-lite中，并不使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，因此，需要在描述一個(gè)設(shè)備的同時(shí)，完成設(shè)備實(shí)例的靜態(tài)定義，為設(shè)備實(shí)例分配必要的內(nèi)存空間。p_dev即為指向靜態(tài)定義的設(shè)備實(shí)例的指針，其類型struct awbl_dev是AWBus-lite定義的基礎(chǔ)設(shè)備類型，其具體定義用戶無(wú)需關(guān)心。實(shí)際設(shè)備類型均是從基礎(chǔ)設(shè)備類型派生而來的，例如，PCF85063的設(shè)備類型可能定義為：

由于實(shí)際設(shè)備類型僅用于在描述設(shè)備時(shí)分配設(shè)備實(shí)例相關(guān)的內(nèi)存，并不需要操作其中的成員，因此，用戶并不需要關(guān)心實(shí)際設(shè)備類型的具體定義（比如，具體包含哪些成員等）。用戶只需要了解到實(shí)際設(shè)備類型是從基礎(chǔ)設(shè)備類型派生而來的，因而可以將實(shí)際設(shè)備類型的指針強(qiáng)轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)設(shè)備類型的指針進(jìn)行使用（之類轉(zhuǎn)換為父類）。

例如，對(duì)于i.MX28x的片上I2C1設(shè)備，在其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件awbl_imx28_i2c.h中定義了I2C設(shè)備的類型為struct awbl_imx28_i2c_dev，使用該類型定義一個(gè)I2C1設(shè)備實(shí)例，即可完成設(shè)備實(shí)例的內(nèi)存分配，例如：

注： aw_local用于將函數(shù)作用域限制在文件內(nèi)部，或?qū)⒆兞康淖饔糜蛳拗圃谖募蚝瘮?shù)內(nèi)部，同時(shí)，將aw_local修飾的變量存放在全局靜態(tài)區(qū)域，在整個(gè)程序的生命周期均保持有效。其本質(zhì)上等效于C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字：static。

其地址&__g_imx28_i2c1_dev即可作為設(shè)備描述中p_dev的值。雖然其類型與p_dev的類型并不相同，但由于struct awbl_imx28_i2c_dev類型繼承自struct awbl_dev類型，是基礎(chǔ)設(shè)備類型的一個(gè)子類，可以將子類轉(zhuǎn)換為父類使用，例如，將p_dev設(shè)置為：

同理，對(duì)于PCF85063設(shè)備，在其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件awbl_pcf85063.h中定義了PCF85063的設(shè)備類型為struct awbl_pcf85063_dev，使用該類型定義一個(gè)PCF85063設(shè)備實(shí)例，即可完成設(shè)備實(shí)例的內(nèi)存分配，例如：

其地址&__g_pcf85063_0_dev即可作為設(shè)備描述中p_dev的值，例如，將p_dev設(shè)置為：

6. 設(shè)備信息

設(shè)備信息描述了設(shè)備的一些配置信息，例如，設(shè)備的基地址、中斷號(hào)等信息。設(shè)備信息的具體類型是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)定義的。用戶需要根據(jù)實(shí)際設(shè)備信息的類型定義一個(gè)設(shè)備信息，并將其地址賦值給設(shè)備描述中的p_devinfo。該信息最終會(huì)傳遞給驅(qū)動(dòng)使用，以便正確的驅(qū)動(dòng)相應(yīng)設(shè)備。

• I2C1設(shè)備信息定義范例

對(duì)于i.MX28x的片上I2C1設(shè)備，在其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件awbl_imx28_i2c.h中定義了I2C設(shè)備信息類型為struct awbl_imx28_i2c_devinfo，其具體定義詳見程序清單12.3。

程序清單12.3 I2C設(shè)備信息類型定義（awbl_imx28_i2c.h）

I2C設(shè)備是一個(gè)I2C控制器，可以擴(kuò)展出一條I2C總線，i2c_master_devinfo即用于提供I2C總線相關(guān)的信息，比如：總線的編號(hào)、速率、超時(shí)時(shí)間等。其類型structawbl_i2c_master_devinfo的定義詳見程序清單12.4。

程序清單12.4 struct awbl_i2c_master_devinfo類型定義（awbl_i2cbus.h）

其中bus_index表示該I2C控制器擴(kuò)展出的I2C總線對(duì)應(yīng)的編號(hào)，若某一設(shè)備（如PCF85063）在硬件上與I2C1連接，則在其設(shè)備描述中，父總線的編號(hào)應(yīng)與該值保持一致。speed表示該I2C總線的速率。通常情況下，為了便于配置，將總線編號(hào)和速率使用宏的形式定義在aw_prj_param.h文件中，例如，將總線ID定義為1，速率定義為200KHz：

后續(xù)使用這兩個(gè)宏分別作為bus_index和speed的值即可。

timeout表示超時(shí)時(shí)間，若使用通用I2C接口在該總線上的某一操作（如讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)）超過了該處定義的超時(shí)超時(shí)，則相應(yīng)接口將返回超時(shí)錯(cuò)誤。特別地，若將該值設(shè)置為

AWBL_I2C_WAITFOREVER

（其是在awbl_i2cbus.h文件中定義的宏），則表示永久等待，也可以設(shè)置為其它正整數(shù)值，例如，500，則表示超時(shí)時(shí)間為500個(gè)tick。

regbase表示I2C設(shè)備的基地址，對(duì)于i.MX28x，所有片內(nèi)外設(shè)的基地址均在imx28x_regbase.h文件中定義，例如，I2C1的基地址定義如下：

由此可見，I2C1設(shè)備的基地址為0x8005A000，該值可以從i.MX28x的用戶手冊(cè)中獲得。

inum表示I2C設(shè)備的中斷號(hào)，驅(qū)動(dòng)可以使用該中斷號(hào)使用系統(tǒng)中斷資源，以使I2C設(shè)備可以基于中斷機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。對(duì)于i.MX28x，所有片內(nèi)外設(shè)的中斷號(hào)均在imx28x_inum.h文件中定義，例如，I2C1設(shè)備的中斷號(hào)定義如下：

由此可見，I2C1設(shè)備的中斷號(hào)為110，該值可以從i.MX28x的用戶手冊(cè)中獲得。

clkfreq表示I2C模塊的輸入時(shí)鐘頻率，在i.MX28x中，默認(rèn)頻率為24MHz，該值通常不需要修改。

pfunc_plfm_init是一個(gè)函數(shù)指針，指向一個(gè)無(wú)參數(shù)、無(wú)返回值的平臺(tái)初始化函數(shù)，用于完成平臺(tái)相關(guān)的初始化操作，比如引腳配置等。例如，在定義一個(gè)平臺(tái)初始化函數(shù)，完成I2C1設(shè)備的SCL和SDA引腳配置，詳見詳見程序清單12.5。

程序清單12.5 實(shí)現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)初始化函數(shù)

其中，__imx28_i2c1_plfm_init為實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)初始化函數(shù)，其可直接作為設(shè)備信息中

pfunc_plfm_init的值。

基于上面對(duì)各個(gè)成員的描述，可以定義一個(gè)典型的設(shè)備信息，詳見程序清單12.6。

程序清單12.6 I2C1設(shè)備信息定義

完成設(shè)備信息的定義后，其地址

&__g_imx28_i2c1_devinfo即可作為設(shè)備描述中p_devinfo的值。

• PCF85063設(shè)備信息定義范例

對(duì)于PCF85063設(shè)備，在其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頭文件awbl_pcf85063.h中定義了PCF85063的設(shè)備信息類型為awbl_pcf85063_devinfo_t，其具體定義詳見程序清單12.7。

程序清單12.7 PCF85063設(shè)備信息類型定義（awbl_pcf85063.h）

其中，rtc_servinfo包含了RTC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)相關(guān)的信息，目前僅包含了RTC的編號(hào)，其類型定義詳見程序清單12.8。

程序清單12.8 RTC通用服務(wù)信息類型定義（awbl_rtc.h）

通過RTC通用接口的介紹可知，在使用通用接口操作RTC時(shí)，需要通過rtc_id指定使用的RTC設(shè)備，rtc_id通常從0開始編號(hào)。rtc_servinfo中的rtc_id即用于指定該設(shè)備對(duì)應(yīng)的ID號(hào)，如果設(shè)置為0，則用戶在使用RTC通用接口時(shí)，將rtc_id參數(shù)設(shè)置為0即可操作到此處定義的硬件設(shè)備。

addr為PCF85063的7位I2C從機(jī)地址，通過查看PCF85063的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，PCF85063的7位I2C從機(jī)地址為0x51。

基于rtc_id和addr的值，可以完成PCF85063設(shè)備信息的定義，詳見程序清單12.9。

程序清單12.9 PCF85063設(shè)備信息定義范例

完成設(shè)備信息的定義后，其地址

&__g_pcf85063_0_devinfo即可作為設(shè)備描述中p_devinfo的值。

12.3.3 設(shè)備描述宏定義

在g_awbl_devhcf_list[]數(shù)組中，每個(gè)元素都是以“AWBL_HWCONF_”作為前綴的一個(gè)宏。該宏本質(zhì)上完成了一個(gè)設(shè)備描述的定義。

例如，對(duì)于i.MX28x的片上I2C1設(shè)備，其對(duì)應(yīng)的宏為：AWBL_HWCONF_IMX28_I2C0。基于前面介紹的設(shè)備描述中各個(gè)成員的值，可以完成該宏的定義，詳見程序清單12.10。

程序清單12.10 I2C1設(shè)備描述宏定義

對(duì)于PCF85063設(shè)備，其對(duì)應(yīng)的宏為

AWBL_HWCONF_PCF8563_0，基于前面介紹的設(shè)備描述中各個(gè)成員的值，可以完成該宏的定義，詳見程序清單12.11。

程序清單12.11 PCF85063設(shè)備描述宏定義

通常情況下，為了保持

awbus_lite_hwconf_usrcfg.c文件的簡(jiǎn)潔，將設(shè)備描述宏的定義（包括設(shè)備、設(shè)備信息的定義）單獨(dú)存放到一個(gè)頭文件中，I2C1設(shè)備描述宏定義相關(guān)的信息存放在awbl_hwconf_imx28_i2c1.h文件中，PCF85063設(shè)備描述宏定義相關(guān)的信息存放在awbl_hwconf_pcf85063_0.h文件中。

這些文件已經(jīng)在模板工程中提供，在硬件設(shè)備列表中，只需加入該宏即可，詳見程序清單12.1。通過設(shè)備的描述可知，I2C1設(shè)備掛在PLB總線上，PCF85063設(shè)備掛在I2C1總線上，設(shè)備描述與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)系詳見圖12.4。

圖12.4 I2C1和PCF85063設(shè)備描述與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

12.3.4 設(shè)備的配置與裁剪

設(shè)備配置主要是基于工程模板中提供的配置文件，進(jìn)行設(shè)備描述或設(shè)備信息的修改。用戶若需修改硬件設(shè)備的配置，只需找到該硬件設(shè)備相應(yīng)的頭文件，修改其中的相關(guān)信息即可。

例如，需要修改PCF85063的rtc_id為1，僅需將程序清單12.9中的第3行修改為1。若需調(diào)整設(shè)備在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置。一般來講，一個(gè)設(shè)備的父總線類型是確定的，不會(huì)修改。如PCF85063，其父總線類型必定為：

AWBL_BUSID_I2C。調(diào)整設(shè)備在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置往往是修改父總線的編號(hào)，如要將PCF85063掛在I2C0上，僅需將程序清單12.11中，第6行對(duì)應(yīng)的父總線編號(hào)修改為I2C0對(duì)應(yīng)的總線總線編號(hào)，即：IMX28_I2C0_BUSID。

除簡(jiǎn)單的配置外，另外一種特殊的操作是裁剪，例如，用戶不需要使用PCF85063，則可以在硬件列表中刪除該設(shè)備的描述宏：

AWBL_HWCONF_PCF85063_0。為了便于用戶裁剪，避免直接操作g_awbl_devhcf_list[]數(shù)組，在awbl_hwconf_pcf85063_0.h文件中，使用了另外一個(gè)使能宏來控制

AWBL_HWCONF_PCF85063_0宏的定義，詳見程序清單12.12。

程序清單12.12 增加PCF85063設(shè)備使能宏（awbl_hwconf_pcf85063_0.h）

程序中，增加了一個(gè)使能宏：

AW_DEV_EXTEND_PCF85063_0。若該宏被有效定義，則AWBL_HWCONF_PCF85063_0宏的定義為完整的設(shè)備描述，此時(shí)，PCF85063設(shè)備正常的加入到設(shè)備列表中；反之，若使能宏未被定義，則AWBL_HWCONF_PCF85063_0宏將是一個(gè)空的宏定義，同時(shí)，相關(guān)的設(shè)備實(shí)例，設(shè)備信息也不會(huì)被定義。此時(shí)，在設(shè)備列表中，將不存在PCF85063設(shè)備的描述，相當(dāng)于裁剪掉了該設(shè)備。同理可以新增一個(gè)I2C1設(shè)備的使能宏，以便對(duì)I2C1設(shè)備進(jìn)行裁剪，詳見程序清單12.13。

程序清單12.13 增加I2C1設(shè)備使能宏（awbl_hwconf_imx28_i2c1.h）

程序中，新增了AW_DEV_IMX28_I2C_1宏對(duì)I2C1設(shè)備是否使能進(jìn)行控制。為便于查找，在AWorks中，類似的設(shè)備相關(guān)的使能宏均在模板工程下的aw_prj_params.h文件中進(jìn)行統(tǒng)一的定義，詳見程序清單12.14。

程序清單12.14 設(shè)備使能宏定義（aw_prj_params.h）

若其中的某一個(gè)宏被用戶注釋掉了，則對(duì)應(yīng)的設(shè)備就會(huì)被裁剪。通過查看aw_prj_params.h文件，用戶可以了解哪些設(shè)備被使能了，哪些設(shè)備被禁能了，并根據(jù)需要，靈活的調(diào)整。例如，不再使用PCF85063，則可以注釋掉該宏，詳見程序清單12.15。

程序清單12.15 設(shè)備裁剪范例（aw_prj_params.h）

值得注意的是，部分特殊的片上外設(shè)，例如，GPIO、中斷控制器等，系統(tǒng)必須使用，不能被裁剪，此時(shí)，將不會(huì)在相應(yīng)的配置文件中增加額外的使能宏。

12.3.5 注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)

在描述一個(gè)設(shè)備時(shí)，通過設(shè)備名指定了該設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，要使設(shè)備正常工作，系統(tǒng)中必須存在設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。AWorks作為一個(gè)完備的軟件平臺(tái)，已經(jīng)支持眾多的芯片和外圍器件，提供了許許多多的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，隨著AWorks的進(jìn)一步發(fā)展，提供的驅(qū)動(dòng)還會(huì)越來越多。

顯然，為了節(jié)省系統(tǒng)資源，并不能將所有驅(qū)動(dòng)都加載到系統(tǒng)中，而應(yīng)該只將使用到的驅(qū)動(dòng)加載到系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)的加載在aw_prj_config.c文件中的awbl_group_init()函數(shù)中完成，該函數(shù)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)被自動(dòng)調(diào)用。

每個(gè)驅(qū)動(dòng)都提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)注冊(cè)函數(shù)，要使用該驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)在awbl_group_init()函數(shù)中調(diào)用驅(qū)動(dòng)提供的注冊(cè)函數(shù)。例如，對(duì)于PCF85063設(shè)備驅(qū)動(dòng)，其提供的驅(qū)動(dòng)注冊(cè)函數(shù)在驅(qū)動(dòng)頭文件awbl_pcf85063.h文件中聲明，即：

如需使用PCF85063，則應(yīng)將該驅(qū)動(dòng)加載到系統(tǒng)中，即：

一般來講，新增的驅(qū)動(dòng)都添加到函數(shù)尾部。同理，為了便于裁剪，不直接修改aw_prj_config.c文件，往往使用一個(gè)宏對(duì)是否注冊(cè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，只有當(dāng)宏使能時(shí)，才進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)注冊(cè)，詳見程序清單12.16。

程序清單12.16 通過宏控制驅(qū)動(dòng)是否注冊(cè)的原理

程序中，若定義了

AW_DRV_EXTEND_PCF85063_0宏，則會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)注冊(cè)函數(shù)將驅(qū)動(dòng)注冊(cè)到系統(tǒng)之中；否則，驅(qū)動(dòng)將不會(huì)被注冊(cè)，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)代碼就得到了裁剪。

為便于管理，在AWorks中，類似的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的使能宏均在模板工程下的aw_prj_params.h文件中進(jìn)行統(tǒng)一的定義，例如：

實(shí)際中，只要使用PCF85063設(shè)備，就必須將PCF85063的設(shè)備驅(qū)動(dòng)注冊(cè)到系統(tǒng)之中，為了確保這一關(guān)系，模板工程中，做了一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)定義操作，在設(shè)備和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的使能宏之間進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)，即：

由此可見，只要PCF85063設(shè)備被使能，AW_DRV_AWBL_EXTEND_PCF85063_0宏將被自動(dòng)定義，使相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)也隨之注冊(cè)到系統(tǒng)之中。

這里僅僅只是簡(jiǎn)單的展示了設(shè)備驅(qū)動(dòng)加載的原理，幫助用戶更深入的理解AWBus-lite。實(shí)際中，模板工程已經(jīng)對(duì)此進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)奶幚恚?dāng)一個(gè)設(shè)備被使能后，其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)會(huì)被一并使能，用戶只需要控制設(shè)備的使能/禁能即可。

12.3.6 硬件設(shè)備的父總線設(shè)備

對(duì)于PCF85063，其父總線類型為：

AWBL_BUSID_I2C，即PCF85063掛在某一I2C總線上，顯然，I2C總線需要由I2C總線控制器設(shè)備產(chǎn)生，比如在i.MX28x中，片上外設(shè)I2C0和I2C1均可以產(chǎn)生I2C總線。

這也就意味著，要使用PCF85063設(shè)備，除使能PCF85063設(shè)備本身外，還必須使能其父總線對(duì)應(yīng)的設(shè)備。如在i.MX28x中，I2C0和I2C1設(shè)備對(duì)應(yīng)的使能宏在aw_prj_params.h文件中定義為：

基于此，若PCF85063掛在I2C0上，則必須使能AW_DEV_IMX28_I2C_0宏。若掛在I2C1上，則必須使能AW_DEV_IMX28_I2C_1宏。

在i.MX28x中，I2C設(shè)備又掛在PLB總線上，PLB總線作為CPU本地總線，不需要額外使能，始終有效。特別地，若父總線設(shè)備又掛在另外一條總線上，而不是PLB總線上，則相應(yīng)的父總線設(shè)備對(duì)應(yīng)的控制器同樣需要使能，以此類推，確保所有父總線設(shè)備均被使能。

例如，在圖12.1(b)所示的結(jié)構(gòu)圖中，若需要使用SC16IS752設(shè)備，則必須使能SC16IS752設(shè)備的父總線設(shè)備：SC18IS602B設(shè)備，同時(shí)，還需使能SC18IS602B設(shè)備的父總線設(shè)備：I2C0設(shè)備。

12.4 訪問設(shè)備

若系統(tǒng)硬件資源定義正確，并且所需的驅(qū)動(dòng)也注冊(cè)到了系統(tǒng)中，則可以通過AWorks定義的通用接口訪問這些硬件設(shè)備。

12.4.1 通用接口

AWorks 為每一類設(shè)備都定義了一套精簡(jiǎn)強(qiáng)大的通用接口，不同的平臺(tái)、不同的硬件，只要是通用接口支持的類型，都可以使用通用接口進(jìn)行訪問。例如，使用RTC通用接口訪問RTC設(shè)備，使用GPIO通用接口訪問GPIO設(shè)備，使用LED通用接口訪問LED。

無(wú)論硬件設(shè)備掛在何種總線上，處在AWbus-lite拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的何種位置，對(duì)同一類硬件設(shè)備，均可使用相同的接口對(duì)它們進(jìn)行訪問。例如，在一個(gè)基于i.MX28x的系統(tǒng)中，使用了兩個(gè)RTC設(shè)備：i.MX28x 片上RTC外設(shè)，外圍器件PCF85063。它們的編號(hào)分別為0、1，使用通用接口對(duì)它們進(jìn)行訪問的示意圖詳見圖12.5。

圖12.5 使用RTC通用接口訪問RTC設(shè)備

由此可見，盡管它們處于不同的總線上，但卻可以使用相同的接口進(jìn)行操作。對(duì)應(yīng)用程序來說，硬件設(shè)備的具體位置并不會(huì)對(duì)應(yīng)用程序產(chǎn)生任何影響。這就將硬件底層和應(yīng)用層進(jìn)行了很好的隔離，后續(xù)即使將PCF85063更換為其它RTC器件（例如，RX8025T、DS1302等），應(yīng)用程序也不需要做任何改動(dòng)。

再以串口為例，查看一種更加復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，示意圖詳見圖12.6。

圖12.6 使用RTC通用接口訪問RTC設(shè)備

在圖12.6中，SC16IS752是一種SPI轉(zhuǎn)兩路UART芯片。這里僅作為訪問UART設(shè)備的一種示例，以便于用戶理解，用戶無(wú)需深入了解這款芯片，僅需知道SC16IS752是一種SPI轉(zhuǎn)串口芯片即可。

在圖12.6中，總共有5個(gè)串口：MCU片內(nèi)有1個(gè)串口，兩片SC16IS752外擴(kuò)了4個(gè)串口，它們的串口號(hào)分別為COM0、COM1、COM2、COM3和COM4。在實(shí)際硬件連接中，訪問SC16IS752芯片需要經(jīng)過PLB總線、I2C總線和SPI總線，進(jìn)而使用其中的UART功能，但對(duì)于用戶來講，同樣只需要簡(jiǎn)單的調(diào)用串行通用接口即可使用SC16IS752芯片提供的串口功能，和使用片內(nèi)的UART外設(shè)并無(wú)區(qū)別。

再如，每個(gè)MCU都具有一定數(shù)量的GPIO，但是，當(dāng)GPIO不夠用時(shí)，可能需要通過外圍器件對(duì)GPIO進(jìn)行擴(kuò)展，示意圖詳見圖12.7。

圖12.7 使用GPIO通用接口訪問GPIO設(shè)備

在圖12.7中，總共有兩個(gè)GPIO設(shè)備：

• MCU片內(nèi)GPIO，引腳編號(hào)范圍：

  PIO0_0~PIO6_24；

• 外擴(kuò)芯片CAT9555，引腳編號(hào)范圍：

  EXPIO0_0~EXPIO0_7、

  EXPIO1_0~EXPIO1_7。

它們同樣可以使用相同的接口進(jìn)行訪問。

12.4.2 資源ID

在前面的例子中，一個(gè)系統(tǒng)中可能存在多個(gè)同類設(shè)備，它們之間使用“資源ID”進(jìn)行區(qū)分，通用接口則使用“資源ID”指定要訪問的設(shè)備。

通常情況下，“資源ID”為int類型的整數(shù)，并從0開始順序編號(hào)。為了便于管理以及增強(qiáng)程序的可讀性，通常將這些資源ID定義為宏，通過宏名體現(xiàn)其真實(shí)的含義。例如，在i.MX28x的I2C0配置文件awbl_hwconf_imx28_i2c0.h中，定義了I2C0設(shè)備的設(shè)備信息，詳見程序清單12.17。

程序清單12.17 I2C0設(shè)備信息配置（awbl_hwconf_imx28_i2c0.h）

在設(shè)備信息中，IMX28_I2C0_BUSID即為I2C0總線的ID宏，默認(rèn)情況下，該宏在aw_prj_param.h文件中定義為0，詳見程序清單12.18。

程序清單12.18 I2C0設(shè)備對(duì)應(yīng)的資源ID宏定義（aw_prj_param.h）

后續(xù)要修改I2C0的ID，僅需修改該宏的值即可。

需要注意的是，“資源ID”的類型并不局限于int類型，只要用于區(qū)分同種類型下的多個(gè)設(shè)備，都可以視為一種“資源ID”，可以是指針類型，字符串類型等等。

在同一個(gè)系統(tǒng)中，某類設(shè)備的資源ID必須統(tǒng)一分配，某一資源ID不能被重復(fù)分配至多個(gè)設(shè)備，確保每個(gè)設(shè)備資源ID的唯一性。例如，在i.MX28x的GPIO配置文件awbl_hwconf_imx28_gpio.h中，定義了GPIO設(shè)備信息，詳見程序清單12.19。

程序清單12.19 GPIO設(shè)備信息配置（awbl_hwconf_imx28_gpio.h）

其中，PIO0_0 ~ PIO6_24為GPIO資源ID宏，它們的定義詳見程序清單12.20。

程序清單12.20 GPIO設(shè)備資源ID宏定義（imx28x_pin.h）

由此可見，PIO0_0的值為0，PIO6_24的值為216，因此，i.MX28x的片上GPIO占用的資源ID范圍為：0 ~ 216。此時(shí)，若使用擴(kuò)展芯片（比如：CAT9555）對(duì)GPIO進(jìn)行了擴(kuò)展，則為擴(kuò)展芯片分配的資源ID范圍就必須大于216（不含），以避免范圍重疊。