#2020征文-开发板# 用鸿蒙开发AI应用（五）HDF 驱动补光灯
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前言
上一篇，我们在鸿蒙上运行了第一个程序，这一篇我们来编写一个驱动开启摄像头的红外补光灯，顺便熟悉一下鸿蒙上的 HDF 驱动开发。
硬件准备
先查一下原理图（具体可参考第一篇的硬件资料），找到红外灯的 IO 口编号，GPIO5_1。
HDF 驱动开发
1. 简介
HDF（OpenHarmony Driver Foundation）驱动框架，为驱动开发者提供驱动框架能力，包括驱动加载、驱动服务管理和驱动消息机制。旨在构建统一的驱动架构平台，为驱动开发者提供更精准、更高效的开发环境，力求做到一次开发，多系统部署。
HDF框架以组件化的驱动模型作为核心设计思路，为开发者提供更精细化的驱动管理，让驱动开发和部署更加规范。HDF框架将一类设备驱动放在同一个host里面，驱动内部实现开发者也可以将驱动功能分层独立开发和部署，支持一个驱动多个node，HDF框架管理驱动模型如下图所示：
2. 驱动框架
2.1 驱动框架实现
在 huawei/hdf 目录下新建一个文件夹 led， 然后在其中新建一个源文件 led.c。
#include "hdf_device_desc.h" // HDF框架对驱动开放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 led_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 HdfLedDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
HDF_LOGD("Led driver bind success");
return 0;
}
// 驱动自身业务初始的接口
int32_t HdfLedDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
if (deviceObject == NULL) {
HDF_LOGE("Led driver Init failed!");
return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
}
HDF_LOGD("Led driver Init success");
return HDF_SUCCESS;
}
// 驱动资源释放的接口
void HdfLedDriverRelease(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
if (deviceObject == NULL) {
HDF_LOGE("Led driver release failed!");
return;
}
HDF_LOGD("Led driver release success");
return;
}2.2 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_ledDriverEntry = {
.moduleVersion = 1,
.moduleName = "led_driver",
.Bind = HdfLedDriverBind,
.Init = HdfLedDriverInit,
.Release = HdfLedDriverRelease,
};
// 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_ledDriverEntry);3. 驱动编译
在 huawei/hdf/led 目录下新建编译文件 Makefile
include $(LITEOSTOPDIR)/../../drivers/hdf/lite/lite.mk #导入hdf预定义内容，必需
MODULE_NAME := hdf_led_driver #生成的结果文件
LOCAL_SRCS += led.c #本驱动的源代码文件
LOCAL_INCLUDE := ./include #本驱动的头文件目录
LOCAL_CFLAGS += -fstack-protector-strong -Wextra -Wall -Werror #自定义的编译选项
include $(HDF_DRIVER) #导入模板makefile完成编译这里的hdf_led_driver为驱动文件名，注意对应关系。
4. 编译结果链接到内核镜像
修改 huawei/hdf/hdf_vendor.mk 文件，添加以下代码
LITEOS_BASELIB += -lhdf_led_driver #链接生成的静态库
LIB_SUBDIRS += $(VENDOR_HDF_DRIVERS_ROOT)/led #驱动代码Makefile的目录填入驱动文件名和源码路径。
5. 驱动配置
驱动配置包含两部分，HDF框架定义的驱动设备描述和驱动的私有配置信息。
5.1 驱动设备描述（必选）
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。
修改 vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/config/device_info/device_info.hcs配置文件，添加驱动的设备描述。
platform :: host {
hostName = "platform_host"; // host名称，host节点是用来存放某一类驱动的容器
priority = 50; // 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
device_led :: device { // led设备节点
device0 :: deviceNode { // led驱动的DeviceNode节点
policy = 2; // 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
permission = 0666; // 驱动创建设备节点权限
moduleName = "led_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 = "led_service"; // 驱动对外发布服务的名称，必须唯一
deviceMatchAttr = "led_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
}
} 其中，moduleName、serviceName和deviceMatchAttr 都比较重要，分布链接到源码的不同位置，我这里都分开命名，便于理解。
5.2 驱动私有配置信息（可选）
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（参考驱动开发）传递给驱动。
在 vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/config/ 目录下新建一个文件夹 led， 然后在其中新建一个源文件 led_config.hcs, 填入以下代码。
root {
LedDriverConfig {
led_version = 1;
match_attr = "led_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。
5.3 板级配置（可选）
修改 vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/config/hdf.hcs文件，添加代码
#include "device_info/device_info.hcs"
#include "led/led_config.hcs"
6. 驱动消息机制管理
当用户态应用和内核态驱动需要交互时，可以使用HDF框架的消息机制来实现。用消息管理可以在用户态和内核态之间架起桥梁，这为我们之后的APP提供了操控底层设备功能的能力。
这里我们在用户态实现一个简单的消息机制，内核态接受到消息后，翻转摄像头两侧的红外补光灯。
6.1 配置服务策略
HDF框架定了驱动对外发布服务的策略，是由配置文件中的policy字段来控制。
typedef enum {
/* 驱动不提供服务 */
SERVICE_POLICY_NONE = 0,
/* 驱动对内核态发布服务 */
SERVICE_POLICY_PUBLIC = 1,
/* 驱动对内核态和用户态都发布服务 */
SERVICE_POLICY_CAPACITY = 2,
/* 驱动服务不对外发布服务，但可以被订阅 */
SERVICE_POLICY_FRIENDLY = 3,
/* 驱动私有服务不对外发布服务，也不能被订阅 */
SERVICE_POLICY_PRIVATE = 4,
/* 错误的服务策略 */
SERVICE_POLICY_INVALID
} ServicePolicy;我们将驱动配置信息中服务策略policy字段设置为2，在之前的设备描述文件device_info.hcs里已经配置好了。
6.2 实现服务
在第2章，我们实现了一个空的驱动框架，现在继续实现内核态的消息服务接口。
编辑 huawei/hdf/led/led.c, 实现服务基类成员IDeviceIoService中的Dispatch方法。收到用户态发来的命令后，操作LED设备，然后将返回值通过reply传回，最后再将收到的命令回传给用户态程序。
// Dispatch是用来处理用户态发下来的消息
int32_t LedDriverDispatch(struct HdfDeviceIoClient *client, int cmdCode, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply)
{
int32_t result = HDF_FAILURE;
HDF_LOGE("Led driver dispatch");
if (client == NULL || client->device == NULL)
{
HDF_LOGE("Led driver device is NULL");
return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
}
switch (cmdCode)
{
case LED_WRITE_READ:
const char *recv = HdfSbufReadString(data);
if (recv != NULL)
{
HDF_LOGI("recv: %s", recv);
result = CtlLED(-1); # 操作设备
// CtlLED(GPIO_VAL_HIGH);
if (!HdfSbufWriteInt32(reply, result))
{
HDF_LOGE("replay is fail");
}
return HdfDeviceSendEvent(client->device, cmdCode, data);
}
break;
default:
break;
}
return result;
}修改 HdfLedDriverBind函数，将服务绑定到框架。
//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 HdfLedDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
if (deviceObject == NULL)
{
HDF_LOGE("Led driver bind failed!");
return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
}
static struct IDeviceIoService ledDriver = {
.Dispatch = LedDriverDispatch,
};
deviceObject->service = (struct IDeviceIoService *)(&ledDriver);
HDF_LOGD("Led driver bind success");
return HDF_SUCCESS;
}
7. 业务代码
内核态核心功能，就简单实现一个每调用一次，就翻转一下LED状态的CtrlLED函数。这里mode为 -1 时为翻转，也可以直接指定高电平或低电平来开关，方便后续扩展。
其中Hi3516DV300的控制器管理12组GPIO管脚，每组8个。
GPIO号 = GPIO组索引(0~11)* 每组GPIO管脚数(8) + 组内偏移。
那么GPIO5_1的GPIO号 = 5 * 8 +1 = 41。
static int32_t CtlLED(int mode)
{
int32_t ret;
uint16_t valRead;
/* LED的GPIO管脚号 */
uint16_t gpio = 5 * 8 + 1; // 红外补光灯
// uint16_t gpio = 2 * 8 + 3; // 绿色指示灯
// uint16_t gpio = 3 * 8 + 4; // 红色指示灯
/* 将GPIO管脚配置为输出 */
ret = GpioSetDir(gpio, GPIO_DIR_OUT);
if (ret != 0)
{
HDF_LOGE("GpioSerDir: failed, ret %d\n", ret);
return ret;
}
if (mode == -1)
{
// 翻转输出口
(void)GpioRead(gpio, &valRead);
ret = GpioWrite(gpio, (valRead == GPIO_VAL_LOW) ? GPIO_VAL_HIGH : GPIO_VAL_LOW);
}
else
{
ret = GpioWrite(gpio, mode);
}
if (ret != 0)
{
HDF_LOGE("GpioWrite: failed, ret %d\n", ret);
return ret;
}
return ret;
}同理，GPIO2_3、GPIO3_4和蜂鸣器组件等等通用IO设备也能相应控制，可以尽情发挥想象力了。
8. 配置Kconfig
在`vendor/huawei/hdf/led/`下，新建一个目录`driver`，再在其下新建`Kconfig`文件。
config LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_LED
bool "Enable HDF LED driver"
default n
depends on LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM
help
Answer Y to enable HDF LED driver.将其链接到板级Kconfig中，在vendor/huawei/hdf/Kconfig增加
source "../../vendor/huawei/hdf/led/driver/Kconfig"好了，内核态的程序基本都搞定了。
作者：bluishfish
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