前面幾周跟著野火的教程從0到1實現了RT-Thread的內核，對RT-Thread的調度機制和線程、定時器的底層實現有了總體的了解。后面還需進一步對齊實現細節進行探索，但大致先了解其框架，后面再進行細致的了解。在學習新知識時，最重要的是思維模式的轉變。先了解其大致框架，再深入去了解細節。有些人（就是我，后來太痛苦終于悟了）學一個新知識，剛上來就從頭到尾一個字一個字仔細看，生怕錯過什么重要的內容，搞不懂關鍵點就立馬停下來去查，一查發現哇！解釋內容這么多，看解釋的時候又發現有不懂得地方，又停下來去查，如此一環套一環，何時是個頭。而且這樣學習的結果就是學一個新知識很快就會筋疲力盡，覺得自己什么都不懂，自信心受到打擊，從而陷入對自己的深深懷疑之中，最后很可能放棄學習（這種學習方式就像C語言中函數的遞歸調用，一層套一層，層層套娃，很容易導致棧空間不夠用，最后造成程序崩潰。在陳正沖老師的《C語言深度剖析》中，就建議盡量不要使用遞歸，如果要使用一定要注意遞歸調用的深度和對應使用的棧空間）！其實你想想看，這些知識是前人付出多少心血才總結出來的，哪可能會讓你一上來就搞得門兒清？除非你天賦異稟異于常人。因此在學習新知識的時候，先了解其大概，不求甚解，遇到了問題先保持疑問，帶著疑問繼續學下去。動手做起來再說，做的好不好，完不完美那是另一回事，先做，在做的過程中逐漸完善。有些人總是思前想后覺得要考慮的周到，完美再去做，這也沒錯，但是你考慮的就會和實際情況一模一樣嗎？在做中學習，諸葛亮舌戰群儒說筆下雖有千言，而心中實無一策。我們也要做到不能心中雖有千言，而手上絲毫不動。很多問題其實在你學習后面的知識的過程中就自然而然的解決了。還記得去年學習Linux，對Linux的驅動開發、應用開發學的是一知半解，云里霧里。那時還在學習RT-Thread，學了一段時間Linux之后回過頭再看RT-Thread發現好多在學習RT-Thread的疑問自然懂了。這就是當你接觸了一個高等級的知識后，再回過頭去看低等級的知識時發現就豁然開朗了。

比如在深入學習STM32時，你就會發現main函數并不是上電就開始運行的第一個函數，在main函數之前，在startup_xxx.S文件中（基于執行效率的考慮，使用匯編語言編寫），系統做了好多事情，如完成堆和棧的內存分配等，最后在跳轉到用戶main函數運行。假使這個時候你發現匯編語言好像你什么都不會，對ARM的架構也不是很了解，然后買了本匯編語言和ARM-Cortex內核權威指南吭哧吭哧的開始讀，希望能先解決掉這兩個不懂得內容，你就會發現你看的時候實際上會碰到更多不懂得知識。假使你真的堅持住了，學完了這兩本書，肯定你的知識層次會提高很多，但同時和你一塊的人早都跑遠了。因此，在實際學習新知識時，先了解個大概，后面再去進行細節的完善，當你有一個整個框架的時候再將細節逐漸補齊就會發現是水到渠成。

學習嵌入式的知識更要學會嵌入式的知識過于龐雜，硬件、協議、軟件，這每一個都是大部頭，如果心里沒有規劃，遇到什么都想去搞明白、研究透徹，那學來學去就忘記自己究竟想學什么了。確定自己學習的主線，先將該主線補齊，再去深入研究該主線上的分支。

當設計一個產品時，需要使用單片機還是Linux取決于硬件成本和軟件成本，而不是一味的根據個人喜好去選擇高性能的或套件更完善的，嵌入式中沒有最好的，只有最合適的（此處可以參照清華大學曾鳴老師的《嵌入式ARM微控制器》，該課程邏輯清晰，值得反復刷）。因此，既要學會使用MCU跑裸機或RTOS用于一些低端的設備，也要學會Linux用于要求較高的場合。

在上層軟件對底層硬件的操作上，單片機和Linux的實現沒有太大的區別：

根據原理圖確定是哪個引腳，需要配置該引腳為輸入？輸出？或交由外設控制？

查看芯片手冊中實現具體功能需要使用到的寄存器

軟件實現操作邏輯，實現既定功能（最終會落實到對寄存器的操作）

在單片機程序中沒有程序分層的概念，應用程序和驅動程序混著寫，至少沒有明確的界限，很可能一個人就包攬了從硬件設計、模塊調試（針對各模塊進行驅動程序開發，如開發SPI、I2C器件的通訊程序，對外留出調用接口）、功能實現（應用程序開發，即使用接口對外圍器件進行操作，程序實現各個功能模塊的相互配合，從而實現既定功能）的全部內容，一般小公司都這么干，講究全能型，什么活都能干，不需要有規范的標準，反正能搞出來，能以最短的時間實現既定的功能需求就是最好的。

Linux程序中驅動程序和應用程序進行了分層，驅動程序訪問寄存器，應用程序只能通過驅動程序實現對寄存器的訪問，而不能直接去操作寄存器。為什么要設計成應用分層有以下原因？

• 保證程序運行的安全性

Linux系統比較復雜，龐大，因此其中應用程序很多。如果在軟件程序中開發對底層寄存器的訪問，那軟件的設計不良可能會導致程序運行崩潰。因此在Linux系統中，將對底層寄存器訪問的重要工作交給驅動程序去完成（系統認為驅動程序比較靠譜，只相信驅動程序的話，一般驅動程序開發需要即懂硬件又懂軟件，從而才能設計出可靠的驅動程序，一般該工作由驅動工程師完成）

• 保證應用程序的可移植性

驅動程序是和底層硬件直接打交道的，因此驅動程序和硬件之間是強相關的。在A款芯片上開發的驅動程序想在B款芯片上面使用就要修改，因此只要硬件有改動，就需要檢查驅動程序是否也需要針對硬件的改動作出修改。而軟件程序是和驅動程序打交道的，具體點來說是和驅動程序的調用接口打交道的。只要驅動程序提供的調用接口不變，底層硬件如何改變，應用程序是不會care的，也是不需要作任何修改的。這樣做的好處就是，在需要將A款芯片上的程序移植到B款芯片上的時候，只需要根據硬件的變化修改驅動程序，應用程序不需要修改。

• 程序分層易于團隊協作

不像單片機程序，Linux項目一般規模比較大，一個人很難全套都搞定，因此就需要分工協作。將程序分為驅動程序和應用程序有利于團隊協作，具體點就是做應用程序的只需關心如何實現業務邏輯，做驅動程序的只需要關心如何能提供對硬件操作的接口。舉例假如要做一個人臉識別項目，有擅長做圖像處理的，只要能給到他圖像，他就能進行圖像分析，具體你這個圖像是用什么拍的，他是不關心的。而不同攝像頭的硬件操作可能是存在差異的，因此使用哪款硬件，驅動工程師就需要針對硬件進行驅動程序的更改。

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前面對RT-Thread的內核通過從0到1的實現已經有了大概的認識，接下來學習RT-Thread的設備驅動框架，和Linux的驅動樹進行類比，其實RT-Thread的很多設計思想和具體實現都有借鑒Linux的設計，好的東西當然大家都要借鑒！因此，學習RT-Thread設備驅動框架又會促進對Linux的設備樹的理解。白巖松說過，學習就是這樣一個相互作用的過程，當你還不知道你學的知識有什么用的時候，堅持學就完事了。你不知道有什么用是因為你讀的書還太少，當你讀的書多了，學的知識多了，這些點才會被連起來，到時候就不是零零散散，而會成勢。

RT-Thread的設備管理框架如上圖所示，可以將以上分為應用層、驅動層、硬件層。RT-Thread的設計思想借鑒了Linux的應用層和驅動層設計理念，因此其設備框架和Linux非常相似，也許以后RT-Thread會引入設備樹？

【應用層】應用層只需關心業務邏輯，而不需要關心底層硬件

【驅動層】對應用層提供接口使其可以間接的使用硬件，從而搭建起了應用層和硬件層之間的橋梁，驅動層未實現的硬件驅動應用層無法調用。

【硬件層】具體的硬件，可配置其內部的寄存器實現硬件功能的定制

可以這樣去理解，【硬件層】是一堆原材料，【驅動層】是一個工匠，他可以將這些原材料打造成各種各樣的工具，【應用層】是人，他只能使用工匠打造好的工具而不能直接去使用原材料。

應用層通過驅動層實現對硬件層設備的訪問，驅動層程序的升級更改并不會影響應用層大程序。以此可以實現驅動層程序和應用層程序的低耦合，可獨立進行開發。

要使用一個設備，要首先將其注冊到I/O設備管理器中，讓系統知道其的存在。設備被創建之后需要實現其對硬件的操作方法。根據設備功能的不同，可以選擇實現部分操作方法或全部操作方法。

當設備被注冊到I/O設備管理器之后，用戶應用程序通過I/O設備管理器的接口來訪問硬件設備。具體映射關系如下:

應用程序需要對硬件進行操作時可以按照如下步驟：

查找設備rt_device_t?rt_device_find(const?char* name);。根據設備名稱（字符串）在I/O設備管理器中查找該設備，找到之后返回該設備的句柄（指針）。因此注冊設備時需注意不同的設備名稱不能重復

初始化設備rt_err_t?rt_device_init(rt_device_t?dev);。若該設備已經在之前被初始化成功，調用該接口將不會重復再對設備進行初始化

打開設備rt_err_t?rt_device_open(rt_device_t?dev, rt_uint16_t?oflags);。打開設備時，系統會檢查該設備是否已經被初始化，未被初始化的系統會自動調用初始化接口對設備進行初始化

讀設備rt_size_t?rt_device_read(rt_device_t?dev, rt_off_t?pos,void* buffer, rt_size_t?size);

或寫設備rt_size_t?rt_device_write(rt_device_t?dev, rt_off_t?pos,const?void* buffer, rt_size_t?size);或控制設備rt_err_t?rt_device_control(rt_device_t?dev, rt_uint8_t?cmd, void* arg);。

5、關閉設備rt_err_t?rt_device_open(rt_device_t?dev, rt_uint16_t?oflags);。打開設備和關閉設備一般需成對使用，因為打開設備會對打開設備次數加1，關閉設備會對打開的設備次數減1。如果不成對使用，則很可能設備并不會被完全關閉。例如調用了2次打開設備后調用1次關閉設備，實際上此時設備并未被關閉，仍是處于打開狀態，只有當設備打開次數減為0時才會真正關閉設備。

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需要注意的是，只有官方提供的BSP包才可以使用ENV工具進行配置。RT-Thread官方已經對主流芯片和開發板進行BSP包支持，因此在實際的項目使用中，我們可以先找自己項目使用的芯片對應的BSP包，再使用ENV工具對內核和功能組件進行配置，使用ENV下載軟件包，生成MDK項目工程，在此基礎之上進行項目開發。

ENV工具是針對全功能版本的RT-Thread源碼進行配置的工具，因此不適用于使用RT-Thread Nano的版本。ENV工具常用的命令也沒有幾條，用幾遍就記住了，記不住搜一下就出來了。

當使用ENV工具在配置工程后重新創建工程時，會發現調試選項會恢復成默認的。針對此問題，在《嵌入式實時操作系統 RT-Thread設計與實現》P193有說明，可以雙擊打開BSP中的template.uvprojx工程，直接修改其中的調試選項，如此使用Scons命令生成的新工程也會包含對模板文件中的修改。

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RTT學習--制作BSP2https://blog.csdn.net/weixin_42381351/article/details/91127709

參考如上這篇文章將RT-Thread完整版移植到STM32F105芯片上。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的RT-Thread设备框架学习感悟的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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