介绍一个用C语言编写的硬件外设访问库
转自 | 老吴嵌入式
今天要介绍的开源软件叫 c-periphery，一个用 c 语言编写的硬件外设访问库。
我们可以用它来读写 serial、spi、i2c 等，非常适合在嵌入式产品上使用。
我们可以基于它优秀的代码框架，不断地扩展出更多的功能模块，最终形成自己产品适用的 linux 硬件抽象层。
源文件：
$ tree .├── src│ ├── gpio.c│ ├── gpio.h│ ├── i2c.c│ ├── i2c.h│ ├── led.c│ ├── led.h│ ├── mmio.c│ ├── mmio.h│ ├── pwm.c│ ├── pwm.h│ ├── serial.c│ ├── serial.h│ ├── spi.c│ ├── spi.h│ ├── version.c│ └── version.h
约 4500 行代码，每个硬件模块的代码都是相对独立，上手难度小。
能收获什么？
1、降低硬件编程的门槛;
2、了解 linux 应用层如何访问 gpio / i2c / spi / pwm 等硬件;
3、了解如何对硬件外设进行封装，并提供良好的 api;
4、了解如何将代码封装成库;
5、了解如何为代码编写单元测试程序;
c-periphery 很好地示范了如何在 linux 平台上进行硬件编程，定义出来的接口即丰富又实用。
另外，它最终输出的是静态库 libperiphery.a，并且为每一个硬件模块功能都编写了单元测试代码，代码质量有保障。
c-periphery 的用法
简单例子
我们以最常见的串口读写为例：
int main(void){ serial_t *serial; uint8_t s[] = hello world!; uint8_t buf[128]; int ret; serial = serial_new(); /* open /dev/ttyusb0 with baudrate 115200, and defaults of 8n1, no flow control */ if (serial_open(serial, /dev/ttyusb0, 115200) < 0) { fprintf(stderr, serial_open(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } /* write to the serial port */ if (serial_write(serial, s, sizeof(s)) < 0) { fprintf(stderr, serial_write(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } /* read up to buf size or 2000ms timeout */ if ((ret = serial_read(serial, buf, sizeof(buf), 2000)) < 0) { fprintf(stderr, serial_read(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } printf(read %d bytes: _%s_, ret, buf); serial_close(serial); serial_free(serial); return 0;}
serial_t 是对串口设备的抽象;
serial_new() 用于创建一个串口设备, 这里只是申请了数据，使用完毕后， 要通过 serial_free() 将其释放掉。
serial_open() 用于初始化串口，设置设备节点、波特率等; 相应地，用 serial_close() 可以关闭串口。
serial_write() 用于给串口发数据，模仿了系统调用 write()。
serial_read() 用于从串口读数据，比系统调用 read() 多了一个 timeout_ms 的参数，有了超时机制后，至少可以避免程序一直阻塞。
这就是一个最简单的基于 c-periphery 的串口示例。即便是嵌入式初学者，基于这些接口，也能轻松地读写串口了。
另外，这里只用到了最常用的几个 api。对于串口模块，c-periphery 还有很多实用的 api：
比较有意思的几个 api：
serial_poll() 类似 select()，用于监控串口是否有数据，避免死等;
serial_get/set_xxx() 用于读写串口的属性;
serial_fd() 用于获取文件描述符，有了 fd 就意味这所有 linux 应用编程的机制都可以使用了。例如我们可以将这个 fd 传递给 libev，然后就能进行事件驱动编程了。
c-periphery 的实现
关键数据
c-periphery 里对每个硬件模块封装的方法都是类似，用一个结构体来保存模块所有相关的信息，看下面这几个例子。
serial：
i2c:
gpio:
它们的成员变量大多都有文件描述符 fd、用于记录错误状态的 errno / error string，然后再加上一些硬件模块特有的成员变量。
最终库的调用者只会看到 serial_t、i2c_t、gpio_t 这种类似描述符的数据类型，使用时不需要关心内部细节。
后续我们要添加自己的硬件模块时，可以依葫芦画瓢，模仿着定义出属于该硬件的 xxx_t 结构体，然后一步步地为 c-periphery 扩展出新的功能模块。
几个关键 api 的实现
我们以 serial 为例，看下其核心 api 的实现。
分配与释放：
就是在申请分配和释放 serial_t 的内存。
写数据 serial_write() 就是调用 write()，读数据 serial_read() 则是利用 select() 实现了超时的功能：
serial_poll() 则是使用 poll() 来完成 io 监控。
其他硬件模块的实现都是类似的。
到此，c-periphery 的核心实现代码就拆解完毕了。
为 c-periphery 添加新的硬件模块
学以致用，我们按照 c-periphery 的框架，添加背光 backlight 功能。
backlight 的控制方法可以参考这篇文章：一个控制背光的命令行小工具。
先定义 backlight_t:
然后再实现好下面这些 api：
api 的具体实现代码就不再这里展示了，因为控制背光无非就是读写 /sys/class/backlight/ 内的文件节点，难度不大。
总结
c-periphery 是一个 c 语言编写的硬件访问库，已支持 serial、i2c、spi、mmio、pwm、gpio 等硬件。约 4500 行代码，每个硬件模块的代码都是相对独立，上手难度小，非常使用在嵌入式 linux 平台上使用。
另外，我们可以基于它优秀的代码框架，不断地扩展出自己需要的功能模块，最终形成自己产品专用的 linux 硬件抽象层，绝对的嵌入式开发的利器。
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约 4500 行代码，每个硬件模块的代码都是相对独立，上手难度小。
能收获什么？
1、降低硬件编程的门槛;
2、了解 linux 应用层如何访问 gpio / i2c / spi / pwm 等硬件;
3、了解如何对硬件外设进行封装，并提供良好的 api;
4、了解如何将代码封装成库;
5、了解如何为代码编写单元测试程序;
c-periphery 很好地示范了如何在 linux 平台上进行硬件编程，定义出来的接口即丰富又实用。
另外，它最终输出的是静态库 libperiphery.a，并且为每一个硬件模块功能都编写了单元测试代码，代码质量有保障。
c-periphery 的用法
简单例子
我们以最常见的串口读写为例：
int main(void){ serial_t *serial; uint8_t s[] = hello world!; uint8_t buf[128]; int ret; serial = serial_new(); /* open /dev/ttyusb0 with baudrate 115200, and defaults of 8n1, no flow control */ if (serial_open(serial, /dev/ttyusb0, 115200) < 0) { fprintf(stderr, serial_open(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } /* write to the serial port */ if (serial_write(serial, s, sizeof(s)) < 0) { fprintf(stderr, serial_write(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } /* read up to buf size or 2000ms timeout */ if ((ret = serial_read(serial, buf, sizeof(buf), 2000)) < 0) { fprintf(stderr, serial_read(): %s, serial_errmsg(serial)); exit(1); } printf(read %d bytes: _%s_, ret, buf); serial_close(serial); serial_free(serial); return 0;}
serial_t 是对串口设备的抽象;
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serial_open() 用于初始化串口，设置设备节点、波特率等; 相应地，用 serial_close() 可以关闭串口。
serial_write() 用于给串口发数据，模仿了系统调用 write()。
serial_read() 用于从串口读数据，比系统调用 read() 多了一个 timeout_ms 的参数，有了超时机制后，至少可以避免程序一直阻塞。
这就是一个最简单的基于 c-periphery 的串口示例。即便是嵌入式初学者，基于这些接口，也能轻松地读写串口了。
另外，这里只用到了最常用的几个 api。对于串口模块，c-periphery 还有很多实用的 api：
比较有意思的几个 api：
serial_poll() 类似 select()，用于监控串口是否有数据，避免死等;
serial_get/set_xxx() 用于读写串口的属性;
serial_fd() 用于获取文件描述符，有了 fd 就意味这所有 linux 应用编程的机制都可以使用了。例如我们可以将这个 fd 传递给 libev，然后就能进行事件驱动编程了。
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serial：
i2c:
gpio:
它们的成员变量大多都有文件描述符 fd、用于记录错误状态的 errno / error string，然后再加上一些硬件模块特有的成员变量。
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然后再实现好下面这些 api：
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总结
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另外，我们可以基于它优秀的代码框架，不断地扩展出自己需要的功能模块，最终形成自己产品专用的 linux 硬件抽象层，绝对的嵌入式开发的利器。
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