#物联网征文#【FFH】HDF驱动开发流程解析 原创 精华

发布于 2022-8-7 21:41
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前言

上一节我们通过DevEco Device Tool生成标准HDF框架,下面我们就以生成的模板,来深入研究HDF驱动开发。本次使用的是Hi3516DV300开发板,分别设置了LiteOS内核以及Linux内核两个版本为例,来了解深入HDF驱动开发流程以及比较Linux内核与LiteOS内核HDF驱动开发异同。
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参考文章

HDF的开发流程可以参考下面这篇文章。
驱动开发
实例代码通过DevEco Device Tool生成,代码以及结构比较规范,可以参考下面这篇。
DevEco Device Tool:HDF框架一键生成!

前提准备

本次测试例子使用的是OpenHarmony3.1 release全量代码下配置的两个工程,一个是LiteOS内核的小型系统,另一个是Linux内核的小型系统,并且参考上一篇文章生成HDF框架。
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生成的文件包括BUILD.gn, Kconfig, MakeFile, hcs, c/c++的编译,驱动代码等,点击即可跳转到对应的文件。Linux内核和LiteOS内核生成的会有点区别,主要体现在驱动编译方面。

HDF驱动开发步骤

基于HDF框架的驱动开发主要分为三个部分:驱动实现、驱动编译和驱动配置。

一, 驱动实现

驱动实现包含驱动业务代码实现和驱动入口注册,具体写法如下:

#include "hdf_device_desc.h"          // HDF框架对驱动开发相关能力接口的头文件
#include "hdf_log.h"                  // HDF框架提供的日志接口头文件

#define HDF_LOG_TAG "sample_driver"   // 打印日志所包含的标签,如果不定义则用默认定义的HDF_TAG标签。

// 驱动对外提供的服务能力,将相关的服务接口绑定到HDF框架。
int32_t HdfSampleDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    HDF_LOGD("Sample driver bind success");
    return 0;
}

// 驱动自身业务初始化的接口
int32_t HdfSampleDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    HDF_LOGD("Sample driver Init success");
    return 0;
}

// 驱动资源释放的接口
void HdfSampleDriverRelease(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    HDF_LOGD("Sample driver release success");
    return;
}

驱动入口注册到HDF框架

// 定义驱动入口的对象,必须为HdfDriverEntry(在hdf_device_desc.h中定义)类型的全局变量。
struct HdfDriverEntry g_sampleDriverEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "sample_driver",
    .Bind = HdfSampleDriverBind,
    .Init = HdfSampleDriverInit,
    .Release = HdfSampleDriverRelease,
};
// 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中。在加载驱动时HDF框架会先调用Bind函数,再调用Init函数加载该驱动;当Init调用异常时,HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。
HDF_INIT(g_sampleDriverEntry);

通过工具生成的驱动代码的位置位于drivers/framework/model里,我们通过Deveco Device Tool生成新增了LiteOS的测试驱动(hello_liteos)以及Linux内核的测试驱动(hello_linux)。
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自动生成驱动业务代码以及将驱动入口注册到HDF框架的模板,为区别后续两种内核的驱动实现结果,我修改了一下驱动的初始化化Init函数,Liteos内核驱动实现打印"Hello LiteOS"的日志,而Linux内核的驱动实现打印“Hello Linux”的日志,不过实际测试结果Liteos内核的Hilog打印出了点问题,显示缓冲区满了,尝试增大缓冲区解决无果,所以加了Liteos内核驱动实现让绿色LED等常亮,Linux内核的驱动实现让红外灯常亮来区别。
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通过查询原理图可以得:
绿色LED为GPIO2_3引脚,换算成管脚号为2×8+3=19。(Hi3516一组GPIO含有8个引脚),输出高电平点亮。
红外LED为GPIO为GPIO5_1引脚,换算成管脚号为5×8+1=41,输出高电平点亮。
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这样就可以修改我们的驱动代码,注意需要包含#include "gpio_if.h"头文件用于控制GPIO,修改代码如下。
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// Initialize the driver service.
static int32_t HdfHelloLiteosDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject) {
    HDF_LOGI("Hello LiteOS");
    GpioSetDir(19,GPIO_DIR_OUT);//引脚设置为输出
    GpioWrite(19,GPIO_VAL_HIGH);//输出高电平,绿色LED亮
    return 0;
}
// Initialize the driver service.
static int32_t HdfHelloLinuxDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject) {
    HDF_LOGI("Hello Linux");
    GpioSetDir(41,GPIO_DIR_OUT);//引脚设置为输出
    GpioWrite(41,GPIO_VAL_HIGH);//输出高电平,红外灯亮
    return 0;
}

二,驱动编译

在创建完成驱动代码后,还要把它加入OpenHarmony的构建系统,LiteOS内核与Linux内核的编译配置流程会有所不同。

LiteOS内核驱动编译

涉及Makefile和BUILD.gn修改:
可以看到在drivers/adapter/khdf/liteos/model新增hello_liteos目录,用于存放驱动编译规则代码,目录下新建了BUILD.gn以及Makefile文件,Kconfig文件文件不参与到驱动编译目前暂不考虑。
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MakeFile部分

  1. 驱动代码的编译必须要使用HDF框架提供的Makefile模板进行编译,在新建的MakeFile文件新建如下代码,生成编译结构文件,也就是生成对应MODULE_NAME的静态库。
include $(LITEOSTOPDIR)/../../drivers/adapter/khdf/liteos/lite.mk#导入hdf预定义内容

HELLO_LITEOS_ROOT_DIR = $(LITEOSTOPDIR)/../../drivers/framework/model/hello_liteos

ifeq ($(LOSCFG_DRIVERS_HDF_HELLO_LITEOS), y)
MODULE_NAME := hdf_hello_liteos_driver #生成的结果文件
LOCAL_INCLUDE := $(HELLO_LITEOS_ROOT_DIR)/../../../../../third_party/FreeBSD/sys/dev/evdev#本驱动的头文件目录
LOCAL_SRCS += $(HELLO_LITEOS_ROOT_DIR)/driver/hello_liteos_driver.c#本驱动的源代码文件

endif
include $(HDF_DRIVER)#导入Makefile模板完成编译
  1. 在drivers/adapter/khdf/liteos/hdf_lite.mk将编译结果文件链接到内核镜像。
ifeq ($(LOSCFG_DRIVERS_HDF_HELLO_LITEOS), y)
    LITEOS_BASELIB += -lhdf_hello_liteos_driver #链接生成的静态库
    LIB_SUBDIRS    += $(LITEOS_DRIVERS_HDF)/model/hello_liteos #驱动代码Makefile的目录
endif

编译流程关系如下图:
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BUILD.gn部分:

  1. 新增模块BUILD.gn代码如下:
import("//drivers/adapter/khdf/liteos/hdf.gni")
module_switch = defined(LOSCFG_DRIVERS_HDF_HELLO_LITEOS)
module_name = "hdf_hello_liteos_driver"#模块名
hdf_driver(module_name) {
  FRAMEWORKS_HELLO_LITEOS_ROOT = "$HDF_FRAMEWORKS_PATH/model/hello_liteos"
  #模块要编译的源码文件
  sources = ["$FRAMEWORKS_HELLO_LITEOS_ROOT/driver/hello_liteos_driver.c"]
  #依赖的头文件目录 
  include_dirs = [
    "//third_party/FreeBSD/sys/dev/evdev/"
  ]
}
  1. 把新增模块的BUILD.gn所在的目录添加到/drivers/adapter/khdf/liteos/BUILD.gn里面:
    由于生成的代码是在model模块下的,model已经添加编译到了/drivers/adapter/khdf/liteos/BUILD.gn下,故我们只需在model层下的BUILD.gn下添加模块,也就是在drivers/adapter/khdf/liteos/model/BUILD.gn添加hello_liteos模块到modules中。
import("//drivers/adapter/khdf/liteos/hdf.gni")

module_group("model") {
  modules = [
    "audio",
    "bus/usb",
    "display",
    "input",
    "hello_liteos", //新增模块
    "misc/dsoftbus",
    "misc/light",
    "misc/vibrator",
    "network/ethernet",
    "network/wifi",
    "sensor",
    "storage",
    "usb/device",
    "usb/host",
  ]
}

用下面这张图来表示他们的编译依赖关系可能会比较清晰一点。
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Linux内核驱动编译

在drivers/adapter/khdf/linux/model目录下可以发现新增了新建hello_linux文件夹,用于存放驱动编译规则代码,目录下新建了MakeFile文件用于编译驱动配置。
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Makefile部分

  1. 新增模块Makefile文件里面模块代码编译规则代码如下:
HELLO_LINUX_ROOT_DIR = ../../../../../framework/model/hello_linux/driver

obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_HELLO_LINUX) += \
               $(HELLO_LINUX_ROOT_DIR)/hello_linux_driver.o##将hello_linux_driver.o文件编译

ccflags-y += -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/include/core \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/core/common/include/host \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/include/utils \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/include/osal \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/ability/sbuf/include \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/include/platform \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/include/config \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/core/host/include \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/core/shared/include \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/framework/utils/include \
             -I$(srctree)/drivers/hdf/khdf/osal/include

ccflags-y +=-I$(srctree)/bounds_checking_function/include \
            -I$(srctree)/drivers/hdf/evdev
  1. 添加模块目录到drivers/adapter/khdf/linux/Makefile:
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF) += manager/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM) += platform/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_DISP) += model/display/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_INPUT) += model/input/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_WIFI) += model/network/wifi/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_USB_PNP_NOTIFY) += model/usb/host/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_USB_F_GENERIC) += model/usb/device/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR) += model/sensor/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_STORAGE) += model/storage/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_BT) += model/network/bluetooth/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_LIGHT) += model/misc/light/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_VIBRATOR) += model/misc/vibrator/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_AUDIO) += model/audio/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_DSOFTBUS) += model/misc/dsoftbus/
obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_HELLO_LINUX) += model/hello_linux/#新增的模块目录

编译流程关系如下:
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Kconfig(可选)

如果需要定义模块控制宏,也可以对Kconfig进行配置,在通过工具生成的文件中可以发现还包含Kconfig可视化配置文件,该功能基于Kconfiglib与Kconfig实现,方便用户个性化配置OpenHarmony产品子系统部件

基于Kconfig实现的可视化配置功能具有以下优点:

  • 能直观且全面地展示软件的部件选项。
  • 可靠性强,如Linux-kernel、buildroot等知名软件都采用Kconfig进行可视化配置。

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目前这个功能对我来说还没什么用,还未深入研究,对于HDF驱动编译配置中没什么影响,可以不进行配置。感兴趣的话可以看看下面这个指导进行学习。
编译构建Kconfig可视化配置指导

三,驱动配置

驱动设备描述

HDF框架加载驱动所需要的信息来源于HDF框架定义的驱动设备描述,因此在vendor/hisilicon/hispark_taurus(_linux)/hdf_config/device_info/device_info.hcs下添加分别驱动设备描述,模板如下

      sample_host :: host{
            hostName = "host0";    // host名称,host节点是用来存放某一类驱动的容器。
            priority = 100;        // host启动优先级(0-200),值越大优先级越低,建议默认配100,优先级相同则不保证host的加载顺序。
            caps = ["DAC_OVERRIDE", "DAC_READ_SEARCH"];   // 用户态进程Linux capabilities配置。
            device_sample :: device {        // sample设备节点
                device0 :: deviceNode {      // sample驱动的DeviceNode节点
                    policy = 1;              // policy字段是驱动服务发布的策略,在驱动服务管理章节有详细介绍。
                    priority = 100;          // 驱动启动优先级(0-200),值越大优先级越低,建议默认配100,优先级相同则不保证device的加载顺序。
                    preload = 0;             // 驱动按需加载字段,在本章节最后的说明有详细介绍。
                    permission = 0664;       // 驱动创建设备节点权限
                    moduleName = "sample_driver";      // 驱动名称,该字段的值必须和驱动入口结构的moduleName值一致。
                    serviceName = "sample_service";    // 驱动对外发布服务的名称,必须唯一。
                    deviceMatchAttr = "sample_config"; // 驱动私有数据匹配的关键字,必须和驱动私有数据配置表中的match_attr值相等。
                }
            }
        }

DevEco Device Tool为我们生成的配置如下,可根据需要进行修改:
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驱动私有配置信息(可选)

由上图可以看到其中deviceMatchAttr为空,并没有为我们生成私有配置信息,如果驱动有私有配置,则可以添加一个驱动的配置文件,用来填写一些驱动的默认配置信息。HDF框架在加载驱动的时候,会将对应的配置信息获取并保存在HdfDeviceObject中的property里面,通过Bind和Init传递给驱动。驱动的配置信息示例如下:

root {
    SampleDriverConfig {
        sample_version = 1;
        sample_bus = "I2C_0";
        match_attr = "sample_config";   // 该字段的值必须和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致
    }
}

配置信息定义之后,需要将该配置文件添加到板级配置入口文件hdf.hcs(目录位于vendor/hisilicon/hispark_taurus(_linux)/hdf_config/hdf.hcs),这里就不进行配置了,等下次尝试加入用户态业务代码再演示,示例如下,

#include "device_info/device_info.hcs"
#include "sample/sample_config.hcs"

结果

对两个内核的工程分别进行编译烧录运行
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结果如下
Linux内核:
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LiteOS内核:
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【本文正在参加物联网有奖征文活动】,活动链接:https://ost.51cto.com/posts/14758

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