用鸿蒙开发AI应用（五）HDF 驱动补光灯

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。

9. 用户态程序
我们开始写个主程序通过消息机制来与内核态交互。

新建applications/sample/camera/myApp/my_led_app.c源文件：

9.1 定义参数
led_service为服务名称，需要与之前定义的匹配；LED_WRITE_READ为命令标识，用户态和内核态通过这个来标识消息类型。

#define LED_WRITE_READ 1#define HDF_LOG_TAG LED_APP#define LED_SERVICE "led_service"

9.2 发送消息
先实现一个发送消息的函数SendEvent，发送字符串命令后，收回内核态reply中操作设备后的返回值，放入replyData中打印出来。这里操作成功返回0。

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原文链接：https://harmonyos.51cto.com/posts/2820#bkwz

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