前言介紹
RT-Thread 設備框架屬于組件和服務層，是基于 RT-Thread 內核之上的上層軟件。設備框架是針對某一類外設，抽象出來的一套統一的操作方法及接入標準，可以屏蔽硬件差異，為應用層提供統一的操作方法。

RT-Thread 設備框架分為三層：設備驅動層、設備驅動框架層、I/O 設備管理層。其中設備驅動層直接對接底層硬件設備；I/O 設備管理層向應用層提供了rt_device_find、open、read、write、close、register等訪問設備的統一標準接口。而設備驅動框架層就是就是將同類型硬件設備的共同特特征提取抽象出來，并且還預留了接口，可以添加不同設備的獨有特性。

其中的設備模型被認為是一類對象，每個設備對象都是由基對象派生的，每個設備都可以繼承其父類對象的屬性，并派生其私有屬性。

正是這樣的框架，使得 RT-Thread 設備框架中各模塊高內聚低耦合，對于已有的設備類型，只要將底層硬件的驅動對接到設備驅動層，就可以在應用程序中，調用統一的標準接口，使用的不同廠家不同類型的硬件設備。

示例分析
下文將以 CAN 設備為例，并從 void 類型指針、結構體等方向，分析 RT-Thread 設備驅動框架。

設備對象
以下是設備對象在 rt-threadincludertdef.h 中的具體定義：（去除了其中一些擴展的功能，方便理解）

/**

Device structure
*/
struct rt_device
{
struct rt_object parent; / *< inherit from rt_object /
enum rt_device_class_type type; / < device type */
rt_uint16_t flag; / < device flag /
rt_uint16_t open_flag; / < device open flag */
rt_uint8_t ref_count; / < reference count /
rt_uint8_t device_id; / < 0 - 255 /
/ device call back */
rt_err_t (*rx_indicate)(rt_device_t dev, rt_size_t size);
rt_err_t (*tx_complete)(rt_device_t dev, void *buffer);
#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
const struct rt_device_ops ops;
#else
/ common device interface */
rt_err_t (*init) (rt_device_t dev);
rt_err_t (*open) (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);
rt_err_t (*close) (rt_device_t dev);
rt_ssize_t (*read) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size);
rt_ssize_t (*write) (rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size);
rt_err_t (*control)(rt_device_t dev, int cmd, void args);
#endif / RT_USING_DEVICE_OPS */
void *user_data; /< device private data */
};

然后從 struct rt_device 中派生出新的 CAN 設備類型 struct rt_can_device ，其中依據 CAN 類型設備共有的特性新增了一些結構體成員，位于rt-threadcomponentsdriversincludedriverscan.h 中：

struct rt_can_device
{
struct rt_device parent;
const struct rt_can_ops *ops;
struct can_configure config;
struct rt_can_status status;
rt_uint32_t timerinitflag;
struct rt_timer timer;
struct rt_can_status_ind_type status_indicate;
#ifdef RT_CAN_USING_HDR
struct rt_can_hdr *hdr;
#endif
#ifdef RT_CAN_USING_BUS_HOOK
rt_can_bus_hook bus_hook;
#endif / RT_CAN_USING_BUS_HOOK /
struct rt_mutex lock;
void *can_rx;
void *can_tx;
};
在 stm32 的 CAN 設備驅動中，又從 struct rt_can_device 中派生出了新的 CAN 設備模型 struct stm32_can 其中添加了這個設備類型的私有數據，便于底層驅動的對接：

/* stm32 can device */
struct stm32_can
{
char name;
CAN_HandleTypeDef CanHandle;
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
struct rt_can_device device; / inherit from can device */
};

可以看出，RT-Thread 通過結構體和函數指針使用 C 語言實現了一些面向對象編程的特性，如封裝和繼承等，這樣面向對象、模塊化的思維框架，有助于實現各模塊之間高內聚低耦合，提高開發效率。

操作方法
在 rt-threadcomponentsdriversincludedriverscan.h 中可以看到針對 CAN 設備有以下操作方法，這些操作方法是需要我們在設備驅動層去針對不同的硬件設備進行對接實現的。對于一些特殊的設備類型，可以不用對接其所有的操作方法。

struct rt_can_ops
{
rt_err_t (*configure)(struct rt_can_device *can, struct can_configure *cfg);
rt_err_t (*control)(struct rt_can_device *can, int cmd, void *arg);
int (*sendmsg)(struct rt_can_device *can, const void *buf, rt_uint32_t boxno);
int (*recvmsg)(struct rt_can_device *can, void *buf, rt_uint32_t boxno);
};

在librariesHAL_Driversdrv_can.c中，就實現了所有 CAN 設備的操作方法，并賦值給對應的函數指針，可以直接調用。并且通過 static const 修飾符，使結構體變量_can_ops的值在編譯時被確定，并且不能在程序運行時修改。這樣可以確保該結構體變量的內容是固定的，提高了代碼的安全性和可維護性。然后通過rt_hw_can_register注冊。

static const struct rt_can_ops _can_ops =
{
_can_config,
_can_control,
_can_sendmsg,
_can_recvmsg,
};
/* register CAN1 device */
rt_hw_can_register(&drv_can1.device,
drv_can1.name,
&_can_ops,
&drv_can1);
可以看一下rt_hw_can_register函數的具體聲明：

rt_err_t rt_hw_can_register(struct rt_can_device *can,
const char *name,
const struct rt_can_ops *ops,
void *data);
其中最后一個參數為 void 類型指針，在注冊同類型的不同設備時，就可以通過最后一個參數，在注冊時傳入其特有的私有數據。例如 STM32 的 drv_can 中傳入的就是 stm32_can結構體類型，其中就包含了 stm32 can 的私有數據域，在對接底層硬件驅動的時候就會方便很多。

總結
可以感受到，其中結構體和指針的運用是非常重要的。盡管C語言是一種面向過程的語言，但通過使用結構體和函數指針，可以模擬實現封裝、繼承和多態這三個面向對象編程的特性，享受面向對象編程的好處。

對于指針的運用，主要是 void 類型指針和函數指針。由于 void 指針沒有特定的類型，因此它可以指向任何類型的數據。也就是說，任何類型的指針都可以直接賦值給 void 指針，而無需進行其他相關的強制類型轉換，便于傳遞同類型的不同設備的私有數據。通過函數指針，也就是回調函數，可以大大提高程序的靈活性和并起到封裝的作用。