人工智能操作系统的相关说明(机器人控制系统需使用实时操作系统)
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2022-05-30
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:
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我的裸机教程系列:STM32CubeMX教程。
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:
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:
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):
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:
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:
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:
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:
在该文件夹中创建一个文件:
编写代码:
#include
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:
最后在.sdkconfig中配置开启宏定义:
编译,烧录,即可看到LED开始闪烁:
嵌入式 轻量级操作系统 LiteOS 物联网操作系统
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