外设驱动程序与实时操作系统的接口

Question

对于我的一个项目，控制器的选择是STM32L1系列。ST为USB、I2C、SPI等提供驱动程序，所以在对实时操作系统进行决策时，需要考虑的是驱动程序。或者，在决定了RTOS之后，是否有任何标准的方式将微控制器的外围驱动程序与RTOS接口？

Answer 1

不，微控制器外围驱动程序和RTOS通常是独立的，所以不需要考虑兼容性。微控制器外围驱动程序是不依赖于任何RTOS服务的基本驱动程序。事实上，外设库无需任何RTOS即可使用。而RTOS通常不依赖除定时器以外的任何微控制器外围设备。甚至定时器的设置也没有内置到RTOS中。在启动RTOS之前，定时器通常由用户代码设置。

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Answer 2

虽然ST的低级驱动程序没有RTOS依赖关系或需求，但您可以围绕这些驱动程序构建一个更高级别的驱动程序体系结构，例如使用RTOS机制来支持互斥、缓冲和管理处理程序优先级。

例如，您可以通过设备管理器线程或通过互斥来管理对设备的多线程访问。

Answer 3

没有标准定义的方法来将外围驱动程序与RTOS接口，因为它依赖于RTOS。然而，一种常见的方法是利用RTOS提供的阻塞互斥或信号量。阻塞互斥意味着如果互斥不可用，任务将等到空闲时再使用任何CPU时间。

通常在运行RTOS时，您希望外围驱动程序使用中断尽可能快地获取输入数据，然后将数据传递给RTOS任务，RTOS任务需要花费时间处理数据。这是管理外围中断和RTOS多任务处理的一种很好的干净方法。

一般情况下，您有一个等待互斥的任务。大多数情况下，它不需要任何CPU时间。当外围驱动程序被中断调用时，驱动程序从硬件上获取数据，并释放互斥对象，这样等待的任务就会苏醒。实际数据可以使用全局变量或其他RTOS定义机制在外围驱动程序和任务之间传递。使用信号量也可以实现类似的机制。

ST提供的外围驱动程序(无论是StdPeripheralLib、HAL还是LL)可以在此模型中运行。因此，在决定使用哪种RTOS时，应该考虑使用支持此模型的API的RTOS。