鸿蒙系统中的内核驱动你了解多少？

微生香岚

发布于 2021-9-8 18:24

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简介

内核驱动是软件与硬件交互的桥梁，通过文件系统接口访问OpenHarmony内核的硬件资源，是用户与内核之间、进程与进程之间通信的一种方式。每类驱动代表一种能力，用户可以根据需求选择对应驱动，完成数据的传输。内核初始化驱动并注册设备节点，用户通过文件系统接口操作该设备节点。内核驱动主要包括mem、random、video、quickstart、hievent和tzdriver，其中mem、random、video和quickstart位于kernel/liteos_a/drivers/char目录下，hievent和tzdrivert位于drivers/liteos目录下。驱动架构图如下所示：

图 1 内核驱动架构图
鸿蒙系统中的内核驱动你了解多少？-鸿蒙开发者社区

其中：

mem驱动用于用户态访问物理IO设备，与mmap接口结合使用；
random驱动用于获取随机数，包括真随机和伪随机两种设备驱动，设备节点分别为/dev/random和/dev/urandom，通过真随机设备节点获取的数据随机性相对较高；
video相关实现是framebuffer驱动框架，用户需要实现初始化接口完成驱动注册，通过文件系统接口操作framebuffer驱动。

约束

tzdriver驱动实现部分尚未开源，三方厂商需要通过合作方式获取该组件的支持。

hievent驱动的配套功能暂不支持，待后续开源，请勿修改该驱动定义的接口和接口参数格式。

video源码实现在third_party/NuttX下面：video/fb.c和video/fb.h。

接口说明

由上文内核驱动框架图可以看出，内核驱动可以看成特殊的文件，用户调用文件系统标准接口，即可完成对驱动的读写操作，有open、close、read、write和ioctl等标准接口，不再阐述。下面列举各个驱动相关接口：

fb_register

函数原型：

int fb_register(int display, int plane);

函数功能： 加载framebuffer驱动，注册设备节点/dev/fb0；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明：

参数描述

display 显示层编号，通常为0。若硬件支持多显示层，该变量可设置成其他值。

plane 标识颜色平面，通常为0。
fb_unregister

函数原型：

int fb_unregister(int display);

函数功能： 卸载framebuffer驱动；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明：

参数描述

display 显示层编号。
up_fbinitialize

函数原型：

int up_fbinitialize(int display);

函数功能： 初始化framebuffer驱动，这个接口需要用户通过调用fb_register注册设备节点来实现，以提供framebuffer硬件驱动功能；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明：

参数描述

display 显示层编号。
up_fbuninitialize

函数原型：

void up_fbuninitialize(int display);

函数功能： 卸载framebuffer硬件驱动，这个接口需要用户通过调用fb_unregister注销设备节点来实现；无返回值。

参数说明：

参数描述

display 显示层编号。
up_fbgetvplane

函数原型：

struct fb_vtable_s *up_fbgetvplane(int display, int vplane);

函数功能： 获取framebuffer硬件驱动的句柄，这个接口需要用户实现；若成功则返回有效指针，否则返回NULL。

参数说明：

参数描述

display 显示层编号。

vplane 指定的颜色平面。
pse_ran_dev_register

函数原型：

int pse_ran_dev_register(void);

函数功能： 初始化软随机设备驱动，注册设备节点/dev/random；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明： 无
ran_dev_register

函数原型：

int ran_dev_register(void);

函数功能： 初始化硬随机设备驱动，注册设备节点/dev/urandom；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明： 无
mem_dev_register

函数原型：

int mem_dev_register(void);

函数功能： 初始化mem驱动，注册设备节点/dev/mem；若成功则返回0，否则返回相应的错误码。

参数说明： 无

参数	描述
display	显示层编号，通常为0。若硬件支持多显示层，该变量可设置成其他值。
plane	标识颜色平面，通常为0。

参数	描述
display	显示层编号。

参数	描述
display	显示层编号。

参数	描述
display	显示层编号。

参数	描述
display	显示层编号。
vplane	指定的颜色平面。

使用说明

以framebuffer驱动操作为例：

int up_fbinitialize(int display)
{
    //具体代码逻辑由用户实现，提供framebuffer硬件驱动能力；
}

void up_fbuninitialize(int display)
{
    //具体代码逻辑由用户实现，与up_fbinitialize匹配；
}

struct fb_vtable_s *up_fbgetvplane(int display, int vplane)
{
    //具体代码逻辑由用户实现，根据fb_vtable_s结构体类型信息注册硬件设备驱动，用户通过video框架层调用这些能力；
}

int FrameBufferFunc(void)
{
    int ret;
    int fd = -1;
    struct hifb_info info;
    char *pShowScreen = NULL;

    ret = fb_register(0, 0); //注册/dev/fb0设备节点，该接口会调用上述接口，完成硬件驱动能力使能；
    if (ret != 0) {
        return -1;
    }

    fd = open(file, O_RDWR, 0);  
    if (fd < 0) {
        return -1;
    }
 
    if (ioctl(fd, FBIOGET_SCREENINFO_HIFB, &info) < 0) {
        return -1;
    }
    info.vinfo.xres = 1920;
    info.vinfo.yres = 1080;
    info.oinfo.sarea.w = 1920;
    info.oinfo.sarea.h = 1080;
    info.oinfo.bpp = 16;
    info.activate = 0;
    info.vinfo.fmt = HIFB_FMT_ARGB1555;

    if (ioctl(fd, FBIOPUT_SCREENINFO_HIFB, &info) < 0) {
        return -1;
    }

    if (ioctl(fd, FBIOGET_SCREENINFO_HIFB, &info) < 0) {
        return -1;
    }

    pShowScreen = mmap(HI_NULL, info.oinfo.fblen, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, pstInfo->fd, 0);
    if (pShowScreen == -1) {
        return -1;
    }

    //填充pShowScreen指针指向的内存，通过ioctl命令，显示图形；

    munmap(pShowScreen, info.oinfo.fblen); 
  
    close(fd);

    ret = fb_unregister(0);
    if (ret != 0) {
        return -1;
    }
}