鸿蒙OpenHarmony HDF 驱动开发

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序

最近忙于适配OpenHarmonyOS LiteOS-M 平台，已经成功实践适配平台GD32F407、STM32F407、STM32G474板卡，LiteOS适配已经算是有实际经验了。
但是，鸿蒙代码学习进度慢下来了。还是得不断学习理论知识丰富自己的认知。接下来时间要把HDF驱动框架熟悉，完善南向开发技术点。

一、概述

HDF（Hardware 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、驱动消息机制和配置管理。并以组件化驱动模型作为核心设计思路，让驱动开发和部署更加规范，旨在构建统一的驱动架构平台，为驱动开发者提供更精准、更高效的驱动管理的开发环境，力求做到一次开发，多系统部署。

HDF支持两种加载方式：

按需加载， HDF框架支持驱动在系统后动过程中默认加载，或者在系统后动之后动态加载。
按序加载， HDF框架支持驱动在系统启动的过程中按照驱动的优先级进行加载。

驱动开发步骤：

驱动程序实现，包含驱动业务代码和驱动入口注册到HDF框架。
驱动编译，将业务代码进行编译，同时将结果编译进内核。
驱动配置，HDF使用HCS作为配置描述源码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。

二、HDF驱动框架

HDF驱动框架主要包含三部分：

1、驱动程序部分----完成驱动的功能逻辑。
2、驱动配置信息----指示驱动的加载信息内容。
3、驱动资源配置----配置驱动的硬件配置信息。

三、驱动程序

驱动程序主要是完成驱动功能的逻辑代码，轻量内核LiteOS-M驱动程序代码路径为：drivers/hdf_core/adapter/platform 。
SDK源码使用drivers/hdf_core/adapter/platform目录，放置适配LiteOS-M各个平台驱动程序。

drivers/hdf_core/adapter/platform
├── BUILD.gn
├── can
├── gpio
├── i2c
├── mipi_dsi
├── pwm
├── spi
├── uart
└── watchdog

这里以LiteOS-M GPIO HDF驱动为例，对于开发者首先看到的是驱动入口部分，驱动入口通过结构体DriverEntry进行描述。其中主要包含Bind, Init 和Release三个接口。

/* HdfDriverEntry definitions */
//struct HdfDriverEntry定义在：drivers/hdf_core/interfaces/inner_api/host/shared/hdf_device_desc.h
struct HdfDriverEntry g_GpioDriverEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "ST_GPIO_MODULE_HDF", // 职责：与hdf hcs结点moduleName进行匹配
    .Bind = GpioDriverBind,             // 职责：绑定驱动对外提供的服务接口到HDF
    .Init = GpioDriverInit,             // 职责：初始化驱动自身的业务
    .Release = GpioDriverRelease,       // 职责：释放驱动资源，发生异常时也会调用
};
HDF_INIT(g_GpioDriverEntry);            //注册到HDF框架中

Bind接口描述：该接口的作用主要是完成驱动设备和设备服务接口的bind动作。

static int32_t GpioDriverBind(struct HdfDeviceObject *device)
{
    if (device == NULL) {
        HDF_LOGE("device object is NULL\n");
        return HDF_FAILURE;
    }

    return HDF_SUCCESS;
}

Init接口描述：当框架完成设备绑定动作后，就开始调用驱动初始化接口，初始化成功后，驱动框架根据配置文件决定是对外创建设备服务接口，还是接口只对当前服务可见。如果Init初始化失败，驱动框架就会主动释放创建的设备接口等信息。

static int32_t GpioDriverInit(struct HdfDeviceObject *device)
{
    int32_t ret;
    struct GpioCntlr *gpioCntlr = NULL;

    if (device == NULL) {
        HDF_LOGE("%s: device is NULL", __func__);
        return HDF_ERR_INVALID_PARAM;
    }

    ret = PlatformDeviceBind(&g_stmGpioCntlr.device, device);   //绑定设备对象
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("%s: bind hdf device failed:%d", __func__, ret);
        return ret;
    }

    gpioCntlr = GpioCntlrFromHdfDev(device);                    //获取gpio控制器
    if (gpioCntlr == NULL) {
        HDF_LOGE("GpioCntlrFromHdfDev fail\r\n");
        return HDF_DEV_ERR_NO_DEVICE_SERVICE;
    }

    ret = AttachGpioDevice(gpioCntlr, device);                  /* GpioCntlr add GpioDevice to priv */
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("AttachGpioDevice fail\r\n");
        return HDF_DEV_ERR_ATTACHDEV_FAIL;
    }

    gpioCntlr->ops = &g_GpioCntlrMethod;                        /* 绑定控制器控制方法 */
    ret = GpioCntlrAdd(gpioCntlr);
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("GpioCntlrAdd fail %d\r\n", gpioCntlr->start);
        return HDF_FAILURE;
    }

    return HDF_SUCCESS;
}

gpio控制器方法实现。

/* GpioMethod definitions */
struct GpioMethod g_GpioCntlrMethod = {
    .request = NULL,
    .release = NULL,
    .write = GpioDevWrite,
    .read = GpioDevRead,
    .setDir = GpioDevSetDir,
    .getDir = GpioDevGetDir,
    .toIrq = NULL,
    .setIrq = GpioDevSetIrq,
    .unsetIrq = GpioDevUnSetIrq,
    .enableIrq = GpioDevEnableIrq,
    .disableIrq = GpioDevDisableIrq,
};

Release接口描述：当用户需要卸载驱动时，驱动框架先通过该接口通知驱动程序释放资源，然后再释放其他内部资源。

static void GpioDriverRelease(struct HdfDeviceObject *device)
{
    struct GpioCntlr *gpioCntlr = NULL;

    if (device == NULL) {
        HDF_LOGE("%s: device is NULL", __func__);
        return;
    }

    gpioCntlr = GpioCntlrFromHdfDev(device);
    if (gpioCntlr == NULL) {
        HDF_LOGE("%s: host is NULL", __func__);
        return;
    }

    gpioCntlr->count = 0;
}