AWBus-lite的拓撲結(jié)構(gòu)及應用設計

本文導讀

為了管理系統(tǒng)中各式各樣的硬件設備（或虛擬硬件設備），AWorks推出了領先的輕量級總線管理框架：AWBus-lite，實現(xiàn)了硬件設備和驅(qū)動的徹底分離，使設備驅(qū)動可以最大限度的得到復用。本文介紹了AWBus-lite的基礎概念，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簡介、AWBus-lite拓撲結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)硬件資源和訪問設備。

本章導讀

在嵌入式系統(tǒng)中，硬件外設的種類非常繁多，例如，GPIO、ADC、UART、按鍵、數(shù)碼管、RTC、LM75、EEPROM、SD卡、U盤等。正確使用各個外設的基礎是平臺中具有相應的驅(qū)動，隨著外設種類的不斷增加，驅(qū)動也隨之越來越多，為了高效的管理眾多的外設和驅(qū)動，AWorks推出了領先的輕量級總線管理框架：AWBus-lite。AWBus-lite作為AWorks中最重要的組件之一，負責管理系統(tǒng)中所有的硬件設備（或虛擬硬件設備），實現(xiàn)硬件外設和驅(qū)動的分離，使驅(qū)動可以最大限度的得到復用。

本章作為AWBus-lite的入門，主要介紹了AWBus-lite的拓撲結(jié)構(gòu)，以及基本的設備、總線、驅(qū)動相關的概念，重點從用戶角度出發(fā)，講述如何使用、配置AWBus-lite。

12.1 AWBus-lite簡介

隨著MCU的快速發(fā)展，越來越多的硬件外設集成到了MCU內(nèi)部（片內(nèi)外設），這部分外設可以直接通過CPU操作相應的寄存器使用，例如，i.MX28x中的GPIO、ADC、UART等。一些外設在MCU外部（片外外設），必須通過某種總線進行訪問，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)一的拓撲結(jié)構(gòu)描述所有的片外和片內(nèi)外設，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)部的外設就掛在該總線上。例如：在一個系統(tǒng)中，硬件設備連接示意圖詳見圖12.1(a)，其對應的AWBus-lite軟件拓撲結(jié)構(gòu)詳見圖12.1(b)。

圖12.1 AWBus-lite抽象

AWBus-lite提供了一種機制，使得我們可以在軟件環(huán)境里建立、還原系統(tǒng)的硬件總線拓撲結(jié)構(gòu)。如圖12.1所示，圖12.1(a)為一個可能的系統(tǒng)總線的物理拓撲結(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象同真實世界的對象一一對應！

圖12.1(a)僅作為一種示例，與實際硬件可能存在差異。整個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）兩個部分，MCU又分為內(nèi)核（ARM）和片內(nèi)外設兩個部分。

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

片內(nèi)外設集成在芯片內(nèi)部，例如，GPIO、I2C、UART等，它們掛在PLB總線上。其中部分片內(nèi)外設又是總線控制器（比如I2C），它們又可以擴展出一條總線到片外，例如，I2C0擴展出一條總線I2C bus 0，I2C1擴展出一條總線II2C bus 1。擴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，僅用作拓撲結(jié)構(gòu)展示，無需深入了解）、

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，僅用作拓撲結(jié)構(gòu)展示，無需深入了解）。

一些外圍器件可能又是總線控制器，則其又可以擴展出一條總線，比如SC18IS602B，其為I2C轉(zhuǎn)SPI芯片，可以擴展出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，僅用作拓撲結(jié)構(gòu)展示，用戶無需了解具體細節(jié)）。特別地，若連接的芯片又是一個總線控制器，則可以繼續(xù)擴展總線，從理論上講，通過添加總線控制器，可以將系統(tǒng)的總線層次無限地增加，即系統(tǒng)的功能外設可無限擴展。

圖12.1(b)為對應的軟件拓撲結(jié)構(gòu)圖，在軟件環(huán)境中，外設對象與真實硬件設備呈一一對應關系。不過，軟件環(huán)境中并不區(qū)分設備的物理位置，只考慮設備的父總線，比如CAT9555（用戶板上）和PCF85063（核心板上）都是掛在I2C bus 1上的，則它們處于同一個層級。

12.2 AWBus-lite拓撲結(jié)構(gòu)

在圖12.1中，以一個具體的示例說明了AWbus-lite的基本結(jié)構(gòu)，展示了AWBus-Lite對現(xiàn)實世界的一種抽象。從具體到一般，一個更加抽象的總線拓撲結(jié)構(gòu)詳見圖12.2。

圖12.2 AWBus-lite總線拓撲結(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，以擴展出一條PLB總線。在總線拓撲結(jié)構(gòu)圖中，抽象了3個重要的概念：設備、總線控制器、總線。

• 設備

設備是指掛在某條總線上的硬件外設（或虛擬外設）。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備，它可以擴展出一條下游總線，這條總線上又能掛其它設備（包括總線控制器）。例如，圖12.1中的I2C0、SC18IS602B等。

• 總線

任何設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。

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

設備驅(qū)動提供了訪問和控制設備（包括特殊的設備：總線控制器）的能力，在AWBus-lite中，將設備和驅(qū)動進行了很好的分離，使驅(qū)動可以最大限度的得到復用。通常情況下，系統(tǒng)中可能存在多個相同類型的設備。例如，在i.MX28x中，存在I2C0和I2C1共計兩個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設備即可復用一份驅(qū)動。示意圖詳見圖12.3。

圖12.3I2C0和I2C1復用同一份驅(qū)動

其它片上外設或外圍器件同樣如此，多個同類型的設備可以復用一份驅(qū)動，這不僅極大的提高了代碼復用率，縮小了程序占用的存儲空間，也給代碼的管理、維護、擴展帶來了極大的便利。這是面向?qū)ο缶幊處淼暮锰?，在這里，設備驅(qū)動就相當于一個類，而設備就是類的一個實例。

12.3 系統(tǒng)硬件資源

在開發(fā)實際應用程序前，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)所示的硬件物理拓撲結(jié)構(gòu)。接下來，就需要對系統(tǒng)軟件進行配置，添加相應的設備，以搭建出與之對應的如圖12.1(b)所示的軟件拓撲結(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)相應的硬件資源，完成了基礎軟件拓撲結(jié)構(gòu)的搭建，對于不同的用戶需求，可能需要添加或刪除一些設備，這種情況下，可以直接在模板工程的基礎上對系統(tǒng)硬件資源進行簡要的調(diào)整。

12.3.1 硬件設備列表

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)提供一個硬件列表，即一個名為：g_awbl_devhcf_list[]的數(shù)組，該數(shù)組的每一個成員都描述了系統(tǒng)中的一個硬件設備。一個簡單的示例片段詳見程序清單12.1。

程序清單12.1 硬件設備列表（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語言中的關鍵字：const。

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

12.3.2 設備描述類型

由數(shù)組的定義可知，數(shù)組中每個元素的實際類型為struct awbl_devhcf，其描述了一個硬件設備在系統(tǒng)總線拓撲結(jié)構(gòu)中的位置以及設備的配置，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. 設備名

設備名為一個字符串，此名字需要與設備驅(qū)動的名字一致，系統(tǒng)將根據(jù)此名字查找該設備對應的驅(qū)動。在系統(tǒng)啟動時，最重要的步驟之一就是將設備和設備驅(qū)動綁定，以便正確使用各個設備。要使系統(tǒng)能夠正確查找到設備相應的驅(qū)動，設備名必須與相應的驅(qū)動名一致。

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

例如，i.MX28x的片上I2C設備驅(qū)動，其對應的驅(qū)動頭文件為：awbl_imx28_i2c.h，在該文件中，定義了驅(qū)動名為AWBL_IMX28_I2C_NAME，完整定義如下：

基于此，在描述I2C設備（如描述I2C1設備），對應的設備名應該設定為：

AWBL_IMX28_I2C_NAME。

又如，對于PCF85063設備驅(qū)動，其對應的驅(qū)動頭文件為：awbl_pcf85063.h，在該文件中，定義了驅(qū)動名為：AWBL_PCF85063_NAME。其完整的定義如下：

基于此，在描述PCF85063設備時，其設備名應該設定為：

AWBL_PCF85063_NAME。

2. 設備單元號

設備單元號用于區(qū)分系統(tǒng)中幾個相同的硬件設備，它們的設備名一樣，復用同一份驅(qū)動。

AWBus-lite建議設備單元號從0開始連續(xù)分配。

例如，在i.MX28x中，具有兩個I2C片內(nèi)外設，則I2C0的設備單元號為0，I2C1的設備單元號為1。又如，對于PCF85063設備，若只外接了一個PCF85063，則設備單元號為0，若外接了兩個PCF85063，則設備單元號分別為0、1。通常情況下，一個系統(tǒng)中只會使用一個外部RTC，不會連接兩個外部RTC芯片，此時，將設備單元號設置為0即可。

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

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

3. 設備父總線的類型

設備父總線的類型指出了設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，部分常用總線對應的宏定義詳見表12.1。

表12.1 總線類型宏定義

例如，i.MX28x的片上I2C1設備，其由CPU直接控制，掛接在PLB總線上，因此，對于I2C1設備，bus_type的值為：AWBL_BUSID_PLB。

對于PCF85063設備，其作為一種I2C從機器件，掛接在I2C總線上，因此，對于PCF85063設備，bus_type的值為：AWBL_BUSID_I2C。

4. 設備父總線的編號

設備父總線的編號用于區(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，對于掛在PLB總線上的設備，比如i.MX28x的片上I2C1設備，它們的設備父總線編號總是為0。其它類型的總線可能有多條，例如，i.MX28x具有兩個I2C片上外設：I2C0、I2C1，它們作為一種總線控制器，可以各自擴展出一條I2C總線，致使系統(tǒng)中有兩條I2C總線，可將它們的總線編號分別設置為0、1。對于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. 設備實例內(nèi)存

設備驅(qū)動相當于定義了一個類，而具體的設備相當于這個類的一個實例，顯然，實例需要占用一定的內(nèi)存空間。而在AWBus-lite中，并不使用動態(tài)內(nèi)存分配，因此，需要在描述一個設備的同時，完成設備實例的靜態(tài)定義，為設備實例分配必要的內(nèi)存空間。p_dev即為指向靜態(tài)定義的設備實例的指針，其類型struct awbl_dev是AWBus-lite定義的基礎設備類型，其具體定義用戶無需關心。實際設備類型均是從基礎設備類型派生而來的，例如，PCF85063的設備類型可能定義為：

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

例如，對于i.MX28x的片上I2C1設備，在其對應的驅(qū)動頭文件awbl_imx28_i2c.h中定義了I2C設備的類型為struct awbl_imx28_i2c_dev，使用該類型定義一個I2C1設備實例，即可完成設備實例的內(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，將aw_local修飾的變量存放在全局靜態(tài)區(qū)域，在整個程序的生命周期均保持有效。其本質(zhì)上等效于C語言中的關鍵字：static。

其地址&__g_imx28_i2c1_dev即可作為設備描述中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，是基礎設備類型的一個子類，可以將子類轉(zhuǎn)換為父類使用，例如，將p_dev設置為：

同理，對于PCF85063設備，在其對應的驅(qū)動頭文件awbl_pcf85063.h中定義了PCF85063的設備類型為struct awbl_pcf85063_dev，使用該類型定義一個PCF85063設備實例，即可完成設備實例的內(nèi)存分配，例如：

其地址&__g_pcf85063_0_dev即可作為設備描述中p_dev的值，例如，將p_dev設置為：

6. 設備信息

設備信息描述了設備的一些配置信息，例如，設備的基地址、中斷號等信息。設備信息的具體類型是由設備驅(qū)動定義的。用戶需要根據(jù)實際設備信息的類型定義一個設備信息，并將其地址賦值給設備描述中的p_devinfo。該信息最終會傳遞給驅(qū)動使用，以便正確的驅(qū)動相應設備。

• I2C1設備信息定義范例

對于i.MX28x的片上I2C1設備，在其對應的驅(qū)動頭文件awbl_imx28_i2c.h中定義了I2C設備信息類型為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設備信息類型定義（awbl_imx28_i2c.h）

I2C設備是一個I2C控制器，可以擴展出一條I2C總線，i2c_master_devinfo即用于提供I2C總線相關的信息，比如：總線的編號、速率、超時時間等。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控制器擴展出的I2C總線對應的編號，若某一設備（如PCF85063）在硬件上與I2C1連接，則在其設備描述中，父總線的編號應與該值保持一致。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)使用這兩個宏分別作為bus_index和speed的值即可。

timeout表示超時時間，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超時，則相應接口將返回超時錯誤。特別地，若將該值設置為

AWBL_I2C_WAITFOREVER

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

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

由此可見，I2C1設備的基地址為0x8005A000，該值可以從i.MX28x的用戶手冊中獲得。

inum表示I2C設備的中斷號，驅(qū)動可以使用該中斷號使用系統(tǒng)中斷資源，以使I2C設備可以基于中斷機制進行數(shù)據(jù)通信。對于i.MX28x，所有片內(nèi)外設的中斷號均在imx28x_inum.h文件中定義，例如，I2C1設備的中斷號定義如下：

由此可見，I2C1設備的中斷號為110，該值可以從i.MX28x的用戶手冊中獲得。

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

pfunc_plfm_init是一個函數(shù)指針，指向一個無參數(shù)、無返回值的平臺初始化函數(shù)，用于完成平臺相關的初始化操作，比如引腳配置等。例如，在定義一個平臺初始化函數(shù)，完成I2C1設備的SCL和SDA引腳配置，詳見詳見程序清單12.5。

程序清單12.5 實現(xiàn)一個平臺初始化函數(shù)

其中，__imx28_i2c1_plfm_init為實現(xiàn)的平臺初始化函數(shù)，其可直接作為設備信息中

pfunc_plfm_init的值。

基于上面對各個成員的描述，可以定義一個典型的設備信息，詳見程序清單12.6。

程序清單12.6 I2C1設備信息定義

完成設備信息的定義后，其地址

&__g_imx28_i2c1_devinfo即可作為設備描述中p_devinfo的值。

• PCF85063設備信息定義范例

對于PCF85063設備，在其對應的驅(qū)動頭文件awbl_pcf85063.h中定義了PCF85063的設備信息類型為awbl_pcf85063_devinfo_t，其具體定義詳見程序清單12.7。

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

其中，rtc_servinfo包含了RTC標準服務相關的信息，目前僅包含了RTC的編號，其類型定義詳見程序清單12.8。

程序清單12.8 RTC通用服務信息類型定義（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，需要通過rtc_id指定使用的RTC設備，rtc_id通常從0開始編號。rtc_servinfo中的rtc_id即用于指定該設備對應的ID號，如果設置為0，則用戶在使用RTC通用接口時，將rtc_id參數(shù)設置為0即可操作到此處定義的硬件設備。

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

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

程序清單12.9 PCF85063設備信息定義范例

完成設備信息的定義后，其地址

&__g_pcf85063_0_devinfo即可作為設備描述中p_devinfo的值。

12.3.3 設備描述宏定義

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

例如，對于i.MX28x的片上I2C1設備，其對應的宏為：AWBL_HWCONF_IMX28_I2C0。基于前面介紹的設備描述中各個成員的值，可以完成該宏的定義，詳見程序清單12.10。

程序清單12.10 I2C1設備描述宏定義

對于PCF85063設備，其對應的宏為

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

程序清單12.11 PCF85063設備描述宏定義

通常情況下，為了保持

awbus_lite_hwconf_usrcfg.c文件的簡潔，將設備描述宏的定義（包括設備、設備信息的定義）單獨存放到一個頭文件中，I2C1設備描述宏定義相關的信息存放在awbl_hwconf_imx28_i2c1.h文件中，PCF85063設備描述宏定義相關的信息存放在awbl_hwconf_pcf85063_0.h文件中。

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

圖12.4 I2C1和PCF85063設備描述與拓撲結(jié)構(gòu)的對應關系

12.3.4 設備的配置與裁剪

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

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)整設備在總線拓撲結(jié)構(gòu)中的位置。一般來講，一個設備的父總線類型是確定的，不會修改。如PCF85063，其父總線類型必定為：

AWBL_BUSID_I2C。調(diào)整設備在總線拓撲結(jié)構(gòu)中的位置往往是修改父總線的編號，如要將PCF85063掛在I2C0上，僅需將程序清單12.11中，第6行對應的父總線編號修改為I2C0對應的總線總線編號，即：IMX28_I2C0_BUSID。

除簡單的配置外，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設備使能宏（awbl_hwconf_pcf85063_0.h）

程序中，增加了一個使能宏：

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備描述，此時，PCF85063設備正常的加入到設備列表中；反之，若使能宏未被定義，則AWBL_HWCONF_PCF85063_0宏將是一個空的宏定義，同時，相關的設備實例，設備信息也不會被定義。此時，在設備列表中，將不存在PCF85063設備的描述，相當于裁剪掉了該設備。同理可以新增一個I2C1設備的使能宏，以便對I2C1設備進行裁剪，詳見程序清單12.13。

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

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

程序清單12.14 設備使能宏定義（aw_prj_params.h）

若其中的某一個宏被用戶注釋掉了，則對應的設備就會被裁剪。通過查看aw_prj_params.h文件，用戶可以了解哪些設備被使能了，哪些設備被禁能了，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 設備裁剪范例（aw_prj_params.h）

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

12.3.5 注冊設備驅(qū)動

在描述一個設備時，通過設備名指定了該設備對應的驅(qū)動，要使設備正常工作，系統(tǒng)中必須存在設備對應的驅(qū)動。AWorks作為一個完備的軟件平臺，已經(jīng)支持眾多的芯片和外圍器件，提供了許許多多的設備驅(qū)動，隨著AWorks的進一步發(fā)展，提供的驅(qū)動還會越來越多。

顯然，為了節(jié)省系統(tǒng)資源，并不能將所有驅(qū)動都加載到系統(tǒng)中，而應該只將使用到的驅(qū)動加載到系統(tǒng)中，驅(qū)動的加載在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)啟動時被自動調(diào)用。

每個驅(qū)動都提供了一個驅(qū)動注冊函數(shù)，要使用該驅(qū)動，則應在awbl_group_init()函數(shù)中調(diào)用驅(qū)動提供的注冊函數(shù)。例如，對于PCF85063設備驅(qū)動，其提供的驅(qū)動注冊函數(shù)在驅(qū)動頭文件awbl_pcf85063.h文件中聲明，即：

如需使用PCF85063，則應將該驅(qū)動加載到系統(tǒng)中，即：

一般來講，新增的驅(qū)動都添加到函數(shù)尾部。同理，為了便于裁剪，不直接修改aw_prj_config.c文件，往往使用一個宏對是否注冊相應驅(qū)動進行控制，只有當宏使能時，才進行相應的驅(qū)動注冊，詳見程序清單12.16。

程序清單12.16 通過宏控制驅(qū)動是否注冊的原理

程序中，若定義了

AW_DRV_EXTEND_PCF85063_0宏，則會調(diào)用驅(qū)動注冊函數(shù)將驅(qū)動注冊到系統(tǒng)之中；否則，驅(qū)動將不會被注冊，相應的驅(qū)動代碼就得到了裁剪。

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

實際中，只要使用PCF85063設備，就必須將PCF85063的設備驅(qū)動注冊到系統(tǒng)之中，為了確保這一關系，模板工程中，做了一個簡單的自動定義操作，在設備和設備驅(qū)動的使能宏之間進行了恰當?shù)年P聯(lián)，即：

由此可見，只要PCF85063設備被使能，AW_DRV_AWBL_EXTEND_PCF85063_0宏將被自動定義，使相應的驅(qū)動也隨之注冊到系統(tǒng)之中。

這里僅僅只是簡單的展示了設備驅(qū)動加載的原理，幫助用戶更深入的理解AWBus-lite。實際中，模板工程已經(jīng)對此進行了恰當?shù)奶幚?，當一個設備被使能后，其相應的驅(qū)動會被一并使能，用戶只需要控制設備的使能/禁能即可。

12.3.6 硬件設備的父總線設備

對于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總線控制器設備產(chǎn)生，比如在i.MX28x中，片上外設I2C0和I2C1均可以產(chǎn)生I2C總線。

這也就意味著，要使用PCF85063設備，除使能PCF85063設備本身外，還必須使能其父總線對應的設備。如在i.MX28x中，I2C0和I2C1設備對應的使能宏在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，若父總線設備又掛在另外一條總線上，而不是PLB總線上，則相應的父總線設備對應的控制器同樣需要使能，以此類推，確保所有父總線設備均被使能。

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

12.4 訪問設備

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

12.4.1 通用接口

AWorks 為每一類設備都定義了一套精簡強大的通用接口，不同的平臺、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行訪問。例如，使用RTC通用接口訪問RTC設備，使用GPIO通用接口訪問GPIO設備，使用LED通用接口訪問LED。

無論硬件設備掛在何種總線上，處在AWbus-lite拓撲結(jié)構(gòu)中的何種位置，對同一類硬件設備，均可使用相同的接口對它們進行訪問。例如，在一個基于i.MX28x的系統(tǒng)中，使用了兩個RTC設備：i.MX28x 片上RTC外設，外圍器件PCF85063。它們的編號分別為0、1，使用通用接口對它們進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行操作。對應用程序來說，硬件設備的具體位置并不會對應用程序產(chǎn)生任何影響。這就將硬件底層和應用層進行了很好的隔離，后續(xù)即使將PCF85063更換為其它RTC器件（例如，RX8025T、DS1302等），應用程序也不需要做任何改動。

再以串口為例，查看一種更加復雜的拓撲結(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設備的一種示例，以便于用戶理解，用戶無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個串口：MCU片內(nèi)有1個串口，兩片SC16IS752外擴了4個串口，它們的串口號分別為COM0、COM1、COM2、COM3和COM4。在實際硬件連接中，訪問SC16IS752芯片需要經(jīng)過PLB總線、I2C總線和SPI總線，進而使用其中的UART功能，但對于用戶來講，同樣只需要簡單的調(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外設并無區(qū)別。

再如，每個MCU都具有一定數(shù)量的GPIO，但是，當GPIO不夠用時，可能需要通過外圍器件對GPIO進行擴展，示意圖詳見圖12.7。

圖12.7 使用GPIO通用接口訪問GPIO設備

在圖12.7中，總共有兩個GPIO設備：

• MCU片內(nèi)GPIO，引腳編號范圍：

  PIO0_0~PIO6_24；

• 外擴芯片CAT9555，引腳編號范圍：

  EXPIO0_0~EXPIO0_7、

  EXPIO1_0~EXPIO1_7。

它們同樣可以使用相同的接口進行訪問。

12.4.2 資源ID

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

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。為了便于管理以及增強程序的可讀性，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設備的設備信息，詳見程序清單12.17。

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

在設備信息中，IMX28_I2C0_BUSID即為I2C0總線的ID宏，默認情況下，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設備對應的資源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設備，都可以視為一種“資源ID”，可以是指針類型，字符串類型等等。

在同一個系統(tǒng)中，某類設備的資源ID必須統(tǒng)一分配，某一資源ID不能被重復分配至多個設備，確保每個設備資源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設備信息，詳見程序清單12.19。

程序清單12.19 GPIO設備信息配置（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，若使用擴展芯片（比如：CAT9555）對GPIO進行了擴展，則為擴展芯片分配的資源ID范圍就必須大于216（不含），以避免范圍重疊。