mr-library中的GPIO是怎么封装的？完整拆解+实战思路

MR 框架

（1）宏定义部分：模式操作封装

#define PIN_MODE_SET(_pin, _number, _mode) 
    do { 
        MR_BIT_CLR((_pin)->pins[(_number) / 8], (0xf << (((_number) % 8) * 4))); 
        MR_BIT_SET((_pin)->pins[(_number) / 8], ((_mode) << (((_number) % 8) * 4))); 
    } while (0)#define PIN_MODE_GET(_pin, _number) 
    ((int)(((_pin)->pins[(_number) / 8] >> (((_number) % 8) * 4)) & 0xf))

解读：

• 使用 pins[] 来压缩存储每个 GPIO 引脚的模式值，每个引脚占用 4bit。

• 相当于 8 个引脚共用一个 32 位整型单元。

• SET/GET 宏本质上是位操作技巧，属于轻量级状态映射机制，避免使用结构体数组。

（2）内部封装接口：pin_set_mode() & pin_get_mode()

int pin_set_mode(struct mr_pin *pin, int number, struct mr_pin_config config)

• 校验引脚编号合法性；

• 调用底层平台实现的 configure() 函数进行实际模式配置；

• 再通过 PIN_MODE_SET 记录设置状态。

该函数不仅设置了底层硬件，还更新了上层状态缓存，是对 状态同步封装 的经典做法。

int pin_get_mode(struct mr_pin *pin, int number, struct mr_pin_config *config)

• 只读取本地缓存的模式状态；

• 并未从底层硬件重新读取，高效但不完全精准，需确保状态同步一致。

（3）设备接口实现部分

int mr_pin_close(struct mr_dev *dev)

• 当关闭设备时，自动将所有使用过的引脚设置为 NONE；

• 避免引脚悬空或占用；

• 条件编译宏 MR_USING_PIN_AUTO_DISABLE 控制是否启用自动 disable 功能；

• 使用 PIN_MODE_GET 查状态再决定是否关闭该引脚。

这是一个安全性加强设计，有助于系统资源释放。

ssize_t mr_pin_write(struct mr_dev *dev, const void *buf, size_t count)

• 与 read 对称：写入指定引脚的电平值；

• 仍基于 dev->position 表示当前操作的引脚编号；

• 每个字节写入一个值。

int mr_pin_ioctl(struct mr_dev *dev, int cmd, void *args)

• 是控制命令接口，支持动态配置与查询模式：

• MR_IOC_PIN_SET_MODE：设置某个引脚模式；

• MR_IOC_PIN_GET_MODE：读取某个引脚当前模式；

• 本质是平台中对 GPIO 控制功能的“高级指令接口”；

• 具备通用扩展能力，未来可以支持如设置上拉、开漏、中断等新指令。

ssize_t mr_pin_isr(struct mr_dev *dev, int event, void *args)

• 响应中断事件（如外部中断 EXTI）；

• 当前仅实现了 MR_ISR_PIN_EXTI_INT，返回中断引脚号；

• 可作为平台中断通知机制与上层事件处理系统之间的桥梁。

（4）注册接口：mr_pin_register

int mr_pin_register(struct mr_pin *pin, const char *path, struct mr_drv *drv)

• 该函数将 pin 注册到系统设备树中；

• 使用的是 mr_dev_register（通用设备注册函数）；

• 传入统一的设备操作结构体 ops；

• 注册成功后还会调用 _mr_fast_pin_init()，进行引脚快速访问初始化。

这是真正把引脚纳入设备系统管理的入口函数。

（5）整体架构总结图示（逻辑调用流程）

+---------------------------+|         应用层            |
|   (调用 pin 读写函数)     |
+------------+-------------+
             |
             v
+---------------------------+|    mr_dev 操作接口        |
| mr_pin_read/write/ioctl   |
+------------+-------------+
             |
             v
+---------------------------+|    struct mr_pin_ops      |
| -> read / write / config  |
| (平台相关的底层操作)      |
+------------+-------------+
             |
             v
+---------------------------+|   硬件寄存器操作（HAL）   |
+---------------------------+

• 总结亮点设计

特性	实现方式说明
模式管理高效	pins[] 使用位操作压缩记录所有引脚模式，快速读写
安全性设计	配置合法性检查、自动 disable、assert 保护
与设备框架深度整合	实现设备标准接口 read/write/ioctl/close
抽象 + 多态	所有操作通过 mr_pin_ops 实现平台无关
支持多引脚统一管理	通过 dev->position 定位目标引脚，实现统一操作
可扩展 IOCTL 命令	SET_MODE/GET_MODE 只是开始，可扩展为完整控制指令集

开源代码：
https://gitee.com/MacRsh/mr-library/tree/master