HDF驅(qū)動(dòng)框架探路(一):工欲善其事，必先利其器（linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)）
51CTO和華為官方合作共建的鴻蒙技術(shù)社區(qū)
老規(guī)矩還是將最終希望跑出來的效果如下：
前言
從本文開始會(huì)為記錄一個(gè)驅(qū)動(dòng)小白的成長(zhǎng)道路。當(dāng)你已經(jīng)具備了成熟的驅(qū)動(dòng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的話，那么你可以直接跳過，本文對(duì)你毫無用處。作為一個(gè)沒有接觸過任何驅(qū)動(dòng)開發(fā)的小白來說，想要搞清楚openharmony的HDF驅(qū)動(dòng)框架的話，我大概梳理了一下，不對(duì)之處各位大佬留言指出。想要徹底搞清楚HDF框架我認(rèn)為第一步必須需要搞清楚linux驅(qū)動(dòng)，因?yàn)閘inux內(nèi)核是被廣泛使用的，無論android，ios，還是openharmony。因?yàn)閘inux內(nèi)核最基礎(chǔ)的用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的概念最存在于各種驅(qū)動(dòng)開發(fā)中的。
所以有了上述的認(rèn)識(shí)，正如標(biāo)題所示工欲善其事，必先利其器。這個(gè)器就是首先得知道linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)。那么本文就是講解linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)的。
雖然本文是來介紹linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)的，不過我們還是先來了解一下HDF的概念，只需要知道這個(gè)概念，應(yīng)為我們現(xiàn)在的工作都是為這個(gè)概念服務(wù)的。那么：什么是HDF驅(qū)動(dòng)框架?HDF(Hardware Driver Foundation)驅(qū)動(dòng)框架，為驅(qū)動(dòng)開發(fā)者提供驅(qū)動(dòng)框架能力，包括驅(qū)動(dòng)加載、驅(qū)動(dòng)服務(wù)管理和驅(qū)動(dòng)消息機(jī)制。旨在構(gòu)建統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)平臺(tái)，為驅(qū)動(dòng)開發(fā)者提供更精準(zhǔn)、更高效的開發(fā)環(huán)境，力求做到一次開發(fā)，多系統(tǒng)部署。
什么是驅(qū)動(dòng)開發(fā)?
這個(gè)看似不是問題的問題卻很重要，我們必須需要從這一步開始理清楚，見下圖：
從上圖中可以看出單片機(jī)裸機(jī)程序是可以直接控制硬件的，而在linux應(yīng)用程序中這一招就行不通了。linux必須通過驅(qū)動(dòng)程序來控制操作硬件，OK，暫且先知道這么多，更詳細(xì)的問題比如linux為什么要這樣子做，我們先留著這些疑問，飯要一口一口吃。
總體架構(gòu)圖
1.應(yīng)用程序
寫應(yīng)用程序的目的主要是為了測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序，測(cè)試的方法為調(diào)用glibc的open、read、write函數(shù)。
代碼見下：
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/stat.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <unistd.h>
- #include <stdio.h>
- #include <string.h>
- int main(int argc, char **argv)
- {
- int fd;
- char buf[1024];
- int len;
- int ret;
- if (argc < 2) {
- printf("Usage: %s -w <string>\n", argv[0]);
- printf(" %s -r\n",argv[0]);
- return -1;
- }
- fd = open("/dev/hello_linux_dri", O_RDWR);
- if (fd == -1)
- {
- printf("can not open file /dev/hello_linux_dri\n");
- return -1;
- }
- printf("open /dev/hello_linux_dri success\n");
- if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3))
- {
- len = strlen(argv[2]) + 1;
- len = len < 1024 ? len : 1024;
- ret = write(fd, argv[2], len);
- printf("write driver : %d\n", ret);
- } else {
- len = read(fd, buf, 1024);
- printf("read driver : %d\n", len);
- buf[1023] = '\0';
- printf("APP read : %s\n", buf);
- }
- close(fd);
- return 0;
- }
2.驅(qū)動(dòng)程序總體邏輯
驅(qū)動(dòng)程序?qū)儆谀K寫法：預(yù)先注冊(cè)自己的的函數(shù)任務(wù)，以便服務(wù)于將來的某個(gè)請(qǐng)求，然后它的初始化函數(shù)就立即結(jié)束
2.1 環(huán)境確認(rèn)
因?yàn)轵?qū)動(dòng)程序是調(diào)用的內(nèi)核頭文件，所以首先需要確認(rèn)頭文件有沒有，下面第一條命令是確認(rèn)有沒有，沒有的話，使用第二條進(jìn)行下載。
- apt-cache search linux-headers-$(uname -r)
- sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
2.2 驅(qū)動(dòng)框架代碼搭建
代碼見下圖：
- #include <linux/module.h>
- #include <linux/fs.h>
- #include <linux/device.h>
- static int major = 0;
- static int ker_val = 123;
- static struct class *hello_for_class;
- static ssize_t hello_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
- {
- printk("%s %s line %d\n",__FILE__,__FUNCTION__, __LINE__);
- return 4;
- }
- static ssize_t hello_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
- {
- printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
- return 4;
- }
- int __init hello_init(void)
- {
- printk("hello_linux_dri init\n");
- return 0;
- }
- void __exit hello_exit(void)
- {
- printk("hello_linux_dri exit\n");
- return;
- }
- module_init(hello_init);
- module_exit(hello_exit);
- MODULE_LICENSE("GPL");
上述就是驅(qū)動(dòng)代碼的一個(gè)基本框架
3.注冊(cè)驅(qū)動(dòng)
使用file_operations結(jié)構(gòu)體來填充register_chrdev函數(shù)來注冊(cè)驅(qū)動(dòng)
- static struct file_operations hello_linux_fops = {
- .owner = THIS_MODULE,
- .read = hello_read,
- .write = hello_write,
- };
- int __init hello_init(void)
- {
- printk("hello_linux_dri init\n");
- major = register_chrdev(0,"hello_linux_dri", &hello_linux_fops);
- return 0;
- }
4.注銷驅(qū)動(dòng)
使用unregister_chrdev函數(shù)來注銷注冊(cè)中的驅(qū)動(dòng)信息
- void __exit hello_exit(void)
- {
- printk("hello_linux_dri exit\n");
- unregister_chrdev(major, "hello_linux_dri");
- return;
- }
5.自動(dòng)生成設(shè)備文件來使用驅(qū)動(dòng)
5.1 生成設(shè)備文件
使用class_create和device_create來進(jìn)行生成，代碼如下：
- int __init hello_init(void)
- {
- printk("hello_linux_dri init\n");
- major = register_chrdev(0,"hello_linux_dri", &hello_linux_fops);
- hello_for_class = class_create(THIS_MODULE, "hello_class");
- device_create(hello_for_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "hello_linux_dri");
- return 0;
- }
5.2 撤銷設(shè)備文件
使用device_destroy和class_destroy進(jìn)行撤銷，代碼如下：
- void __exit hello_exit(void)
- {
- printk("hello_linux_dri exit\n");
- device_destroy(hello_for_class, MKDEV(major, 0));
- class_destroy(hello_for_class);
- unregister_chrdev(major, "hello_linux_dri");
- return;
- }
效果如下：
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