作者介紹
劉飛虎(kevin),擔(dān)任OpenHarmony社區(qū)SIG_DriverFramework組committer,主要負(fù)責(zé)傳感器驅(qū)動模型驅(qū)動開發(fā)工作,貢獻(xiàn)傳感器驅(qū)動模型驅(qū)動和加速度傳感器驅(qū)動。
概述
隨著物聯(lián)網(wǎng),移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,在數(shù)字時(shí)代,傳感器在智能交通,智能工業(yè),智能穿戴等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用空間。傳感器是檢測到被測量信息,將非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號的檢測裝置。就像眼睛是人類心靈的窗戶,傳感器則是計(jì)算機(jī)感知世界萬物的眼睛。
近年來,傳感器技術(shù)和制造工藝的快速發(fā)展,目前市場可供開發(fā)者選擇的傳感器越來越多,比如:加速度傳感器,陀螺儀傳感器,磁力傳感器,溫度傳感器等類型。每種傳感器廠家都有各自的傳感器驅(qū)動。
在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)就需要對不同廠家或者同一廠家的不同型號進(jìn)行適配開發(fā),就會增加開發(fā)者的開發(fā)難度。為了快速開發(fā)或者移植傳感器驅(qū)動,基于HDF(Hardware Driver Foundation)驅(qū)動框架開發(fā)了Sensor(傳感器)驅(qū)動模型。Sensor驅(qū)動模型主要為上層提供穩(wěn)定接口能力,對驅(qū)動開發(fā)者提供開放的接口實(shí)現(xiàn)和抽象的配置接口能力。
傳感器模型框架介紹
Sensor設(shè)備作為外接設(shè)備重要組成模塊,Sensor驅(qū)動模型為上層Sensor服務(wù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的Sensor基礎(chǔ)能力接口,包括Sensor列表查詢、Sensor啟停、Sensor訂閱及去訂閱,Sensor參數(shù)配置等功能。傳感器驅(qū)動模型總體框架如圖1所示。
圖1 傳感器驅(qū)動模型總體框架圖
Sensor驅(qū)動抽象模型主要位于OpenHarmony軟件的HAL層,其核心包括三個(gè)子模塊:
1)Sensor HDI子模塊:提供Sensor南向的標(biāo)準(zhǔn)接口定義和實(shí)現(xiàn)。
2)Sensor設(shè)備管理和通用配置子模塊:提供Sensor設(shè)備管理,Sensor通用配置能力,Sensor通用數(shù)據(jù)解析能力。
3)Sensor器件驅(qū)動子模塊:提供Sensor器件通用驅(qū)動和差異化驅(qū)動實(shí)現(xiàn)。
傳感器設(shè)備驅(qū)動模型介紹
Sensor設(shè)備作為外接設(shè)備重要組成模塊,通過Sensor驅(qū)動模型屏蔽硬件器件差異,為上層Sensor服務(wù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的Sensor基礎(chǔ)能力接口,包括Sensor列表查詢、Sensor啟停、Sensor訂閱及取消訂閱,Sensor參數(shù)配置等功能;
Sensor設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)是基于HDF驅(qū)動框架基礎(chǔ)上,結(jié)合操作系統(tǒng)適配層(OSAL)和平臺驅(qū)動接口(比如I2C/SPI/UART總線等平臺資源)能力,屏蔽不同操作系統(tǒng)和平臺總線資源差異,實(shí)現(xiàn)Sensor驅(qū)動“一次開發(fā),多系統(tǒng)部署”的目標(biāo)。傳感器設(shè)備驅(qū)動模型框圖如圖2。
圖2 傳感器驅(qū)動模型框圖
Sensor驅(qū)動模型作為HDF框架中一個(gè)Device Host(驅(qū)動宿主),完成對Sensor設(shè)備管理,包括Sensor驅(qū)動加載,注冊,卸載,綁定,配置管理,接口發(fā)布。
Sensor驅(qū)動模型主要包括Sensor HDI子模塊,Sensor設(shè)備管理和通用配置子模塊和Sensor器件驅(qū)動子模塊。Sensor HDI子模塊抽象出Sensor設(shè)備的基本能力Sensor列表查詢、Sensor啟停、Sensor訂閱及取消訂閱,Sensor參數(shù)配置接口,接口和類型定義參考sensor_if.h和sensor_type.h。
Sensor設(shè)備管理和通用配置子模塊,其中,Sensor設(shè)備管理完成Sensor設(shè)備的注冊、管理能力,數(shù)據(jù)報(bào)告能力,接口定義參考sensor_device_if.h;通用配置子模塊完成寄存器配置操作接口抽象,Sensor HCS通用配置解析能力,接口定義參考sensor_config_parser.h、sensor_config_controller.h。Sensor器件驅(qū)動子模塊完成每類Sensor類型驅(qū)動的抽象和器件差異化驅(qū)動實(shí)現(xiàn)。
傳感器驅(qū)動模型工作流程解析
通過介紹Sensor驅(qū)動模型的加載以及運(yùn)行流程,對模型內(nèi)部關(guān)鍵組件以及關(guān)聯(lián)組件之間的關(guān)系進(jìn)行了劃分,整體加載流程如圖3。
圖3 Sensor驅(qū)動模型運(yùn)行圖
Sensor驅(qū)動模型以標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)Hi3516DV300產(chǎn)品中的加速度計(jì)驅(qū)動為例,介紹整個(gè)驅(qū)動加載及運(yùn)行流程為:
1)從device info HCS 的Sensor Host里讀取Sensor設(shè)備管理配置信息。
2)HDF配置框架從HCB數(shù)據(jù)庫解析Sensor設(shè)備管理配置信息,并關(guān)聯(lián)到對應(yīng)設(shè)備驅(qū)動。
3)加載并初始化Sensor設(shè)備管理驅(qū)動。
4)Sensor設(shè)備管理驅(qū)動向HDI發(fā)布Sensor基礎(chǔ)能力接口。
5)從device info HCS 的Sensor Host里讀取加速度計(jì)驅(qū)動配置信息。
6)加載加速度抽象驅(qū)動,調(diào)用初始化接口,完成Sensor器件驅(qū)動資源分配和數(shù)據(jù)處理隊(duì)列創(chuàng)建。
7)從accel_xxx_config HCS里讀取加速度器件差異化驅(qū)動配置和私有化配置信息。
8)加速度計(jì)差異化驅(qū)動,調(diào)用通用配置解析接口,完成器件屬性信息解析,器件寄存器解析。
9)加速度計(jì)差異化驅(qū)動完成器件探測,并分配加速度傳感器配置資源,完成加速度計(jì)差異化接口注冊。
10)加速度器件探測成功之后,加速度差異化驅(qū)動通知加速度抽象驅(qū)動,注冊加速度設(shè)備到Sensor設(shè)備管理中。
為了讓開發(fā)者更清晰的了解Sensor驅(qū)動模型工作流程,本節(jié)將對Sensor驅(qū)動模型加載的關(guān)鍵流程代碼進(jìn)行說明。
Sensor設(shè)備管理驅(qū)動實(shí)現(xiàn)
HDF驅(qū)動框架從device info HCS 的Sensor Host里讀取Sensor設(shè)備管理配置信息,加載并初始化Sensor設(shè)備管理驅(qū)動。
步驟1-步驟4實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵代碼介紹如下,參考完整代碼實(shí)現(xiàn)路徑driversframeworkmodelsensordrivercommonsrcsensor_device_manager.c。
定義Sensor設(shè)備管理驅(qū)動對應(yīng)的HdfDriverEntry對象,其中Driver Entry入口函數(shù)定義如下:
struct HdfDriverEntry g_sensorDevManagerEntry = { .moduleVersion = 1, .moduleName = “HDF_SENSOR_MGR_AP”, // 值與設(shè)備信息HCS中的moduleName一樣 .Bind = BindSensorDevManager, .Init = InitSensorDevManager, .Release = ReleaseSensorDevManager,};
Sensor設(shè)備管理模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)中所有Sensor器件接口發(fā)布,在系統(tǒng)啟動過程中,HDF框架機(jī)制通過Sensor Host里設(shè)備HCS配置信息,加載設(shè)備管理驅(qū)動。
// Sensor host配置包含所有Sensor器件設(shè)備信息sensor :: host { hostName = “sensor_host”; // host 名字 device_sensor_manager :: device { // Sensor管理設(shè)備信息 device0 :: deviceNode { policy = 1; // 發(fā)布策略,1表示對內(nèi)核態(tài)發(fā)布,2表示對用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)發(fā)布 priority = 100; // device的加載優(yōu)先級,同一host內(nèi)有效,值越小優(yōu)先級越高 preload = 0; // 設(shè)備驅(qū)動是否加載標(biāo)志,0表示加載,2表示不加載 permission = 0664; // 驅(qū)動設(shè)備節(jié)點(diǎn)權(quán)限 moduleName = “HDF_SENSOR_MGR_AP”; // 驅(qū)動名稱,該字段的值必須和驅(qū)動入口結(jié)構(gòu)的moduleName值一致 serviceName = “hdf_sensor_manager_ap”;// 驅(qū)動對外發(fā)布服務(wù)的名稱,必須唯一 } }}
Sensor設(shè)備管理驅(qū)動DispatchSensor接口完成Sensor設(shè)備對外能力的發(fā)布,DispatchSensor接口實(shí)現(xiàn)如下:
static int32_t DispatchSensor(struct HdfDeviceIoClient *client, int32_t cmd, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply){…… DLIST_FOR_EACH_ENTRY(pos, &manager-》sensorDevInfoHead, struct SensorDevInfoNode, node) { if (sensorId == pos-》devInfo.sensorInfo.sensorId) { // Dispatch函數(shù)處理Sensor對外發(fā)布的接口能力 ret = DispatchCmdHandle(&pos-》devInfo, data, reply); (void)OsalMutexUnlock(&manager-》mutex); return ret; } }…… return HDF_FAILURE;}int32_t BindSensorDevManager(struct HdfDeviceObject *device){ CHECK_NULL_PTR_RETURN_VALUE(device, HDF_ERR_INVALID_PARAM);……// 通過ioService.Dispatch注冊Sensor對外接口能力 manager-》ioService.Dispatch = DispatchSensor; manager-》device = device; device-》service = &manager-》ioService; g_sensorDeviceManager = manager; return HDF_SUCCESS;}
加速度計(jì)抽象驅(qū)動實(shí)現(xiàn)HDF驅(qū)動框架從device info HCS 的Sensor Host里讀取加速度計(jì)抽象驅(qū)動配置信息,加載并初始化加速度計(jì)抽象驅(qū)動,完成Sensor器件驅(qū)動資源分配和數(shù)據(jù)處理隊(duì)列創(chuàng)建。
步驟5-步驟6實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵代碼介紹如下,參考完整代碼實(shí)現(xiàn)路徑driversframeworkmodelsensordriveraccelsensor_accel_driver.c。
定義加速度計(jì)抽象驅(qū)動對應(yīng)的HdfDriverEntry對象,其中,Driver Entry入口函數(shù)定義如下:
struct HdfDriverEntry g_sensorAccelDevEntry = { .moduleVersion = 1, .moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL”, // 值與設(shè)備信息HCS中的moduleName一樣 .Bind = AccelBindDriver, .Init = AccelInitDriver, .Release = AccelReleaseDriver,};
加速度計(jì)抽象驅(qū)動的配置信息在Sensor Host定義如下:
// Sensor Host配置包含所有Sensor器件設(shè)備信息sensor :: host { hostName = “sensor_host”; // host 名字 device_sensor_accel :: device { // Sensor管理設(shè)備信息 device0 :: deviceNode { policy = 1; // 發(fā)布策略,1表示對內(nèi)核態(tài)發(fā)布服務(wù),2表示對用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)發(fā)布 priority = 110; // device的加載優(yōu)先級,同一host內(nèi)有效,值越小優(yōu)先級越高 preload = 0; // 設(shè)備驅(qū)動是否加載標(biāo)志,0表示加載,2表示不加載 permission = 0664; // 驅(qū)動設(shè)備節(jié)點(diǎn)權(quán)限 moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL”; // 驅(qū)動名稱,該字段的值必須和驅(qū)動入口結(jié)構(gòu)的moduleName值一致 serviceName = “hdf_sensor_accel”;// 驅(qū)動對外發(fā)布服務(wù)的名稱,必須唯一 } }}
不同型號的加速度器件在初始化時(shí),會進(jìn)行器件探測,探測器件是否在位,如果在位,會對加速度器件分配資源,用于存放器件HCS配置信息。加速度計(jì)抽象驅(qū)動提供初始化過程中器件探測,器件屬性配置,寄存器配置資源分配和釋放接口。
1、創(chuàng)建加速度配置數(shù)據(jù)接口
此接口在差異化器件驅(qū)動初始化時(shí)調(diào)用,解析器件HCS私有配置,讀取sensor的基本信息,總線方式,器件探測寄存器,并校驗(yàn)器件是否在位。如果器件探測成功,完成加速度器件資源分配,并返回傳感器配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體地址。
struct SensorCfgData *AccelCreateCfgData(const struct DeviceResourceNode *node){ struct AccelDrvData *drvData = AccelGetDrvData();…… // 器件是否已經(jīng)探測成功 if (drvData-》detectFlag) { HDF_LOGE(“%s: Accel sensor have detected”, __func__); return NULL; }…… // 解析器件HCS私有配置,讀取sensor的基本信息,總線方式,器件探測寄存器。 if (GetSensorBaseConfigData(node, drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Get sensor base config failed”, __func__); goto BASE_CONFIG_EXIT; } // 器件探測并校驗(yàn)器件是否在位 if (DetectSensorDevice(drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGI(“%s: Accel sensor detect device no exist”, __func__); drvData-》detectFlag = false; goto BASE_CONFIG_EXIT; } // 器件在位,繼續(xù)解析剩余HCS寄存器配置。 drvData-》detectFlag = true; if (InitAccelAfterDetected(drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Accel sensor detect device no exist”, __func__); goto INIT_EXIT; } return drvData-》accelCfg;……}
2、釋放加速度配置數(shù)據(jù)接口
此接口在差異化器件驅(qū)動初始化失敗,或者加速度抽象驅(qū)動卸載時(shí)調(diào)用,釋放已分配的資源。
void AccelReleaseCfgData(struct SensorCfgData *accelCfg){ CHECK_NULL_PTR_RETURN(accelCfg); (void)DeleteSensorDevice(&accelCfg-》sensorInfo); ReleaseSensorAllRegConfig(accelCfg); (void)ReleaseSensorBusHandle(&accelCfg-》busCfg); accelCfg-》root = NULL; (void)memset_s(&accelCfg-》sensorInfo, sizeof(struct SensorBasicInfo), 0, sizeof(struct SensorBasicInfo)); (void)memset_s(&accelCfg-》busCfg, sizeof(struct SensorBusCfg), 0, sizeof(struct SensorBusCfg)); (void)memset_s(&accelCfg-》sensorAttr, sizeof(struct SensorAttr), 0, sizeof(struct SensorAttr));}
3、注冊加速度差異化接口
此接口在差異化器件驅(qū)動初始化成功時(shí),注冊差異實(shí)現(xiàn)接口,方便實(shí)現(xiàn)器件差異的驅(qū)動接口,此接口支持?jǐn)U展。
int32_t AccelRegisterChipOps(const struct AccelOpsCall *ops){ struct AccelDrvData *drvData = AccelGetDrvData();…… drvData-》ops.Init = NULL; drvData-》ops.ReadData = ops-》ReadData; return HDF_SUCCESS;}
加速度計(jì)差異化驅(qū)動實(shí)現(xiàn)
加速度計(jì)差異化驅(qū)動主要實(shí)現(xiàn)因?yàn)槠骷町悷o法通過加速度計(jì)HCS差異化配置文件實(shí)現(xiàn)的能力接口。HDF驅(qū)動框架從device info HCS 的Sensor Host里讀取加速度計(jì)差異化驅(qū)動配置信息,加載并初始化加速度計(jì)抽象驅(qū)動,完成器件探測,并分配加速度傳感器配置資源,完成加速度計(jì)差異化接口注冊。另外,初始化過程中會從accel_xxx_config HCS里讀取私有化配置信息。
步驟7-步驟9實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵代碼介紹如下,參考完整代碼實(shí)現(xiàn)路徑driversframeworkmodelsensordriveraccelsensor_accel_driver.c。
定義加速度計(jì)差異化驅(qū)動對應(yīng)的HdfDriverEntry對象,其中,Driver Entry入口函數(shù)定義如下:
struct HdfDriverEntry g_accelBmi160DevEntry = { .moduleVersion = 1, .moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160”, // 值與設(shè)備信息HCS中的moduleName一樣 .Bind = Bmi160BindDriver, .Init = Bmi160InitDriver, .Release = Bmi160ReleaseDriver,
加速度計(jì)差異化驅(qū)動的配置信息在Sensor Host定義如下:
// Sensor Host配置包含所有Sensor器件設(shè)備信息sensor :: host { hostName = “sensor_host”; // host 名字 device_sensor_accel :: device { // Sensor管理設(shè)備信息 device0 :: deviceNode { policy = 1; // 發(fā)布策略,1表示對內(nèi)核態(tài)發(fā)布 priority = 120; // device的加載優(yōu)先級,同一host內(nèi)有效,值越小優(yōu)先級越高 preload = 0; // 設(shè)備驅(qū)動是否加載標(biāo)志,0表示加載,2表示不加載 permission = 0664; // 驅(qū)動設(shè)備節(jié)點(diǎn)權(quán)限 moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160”; // 驅(qū)動名稱,該字段的值必須和驅(qū)動入口結(jié)構(gòu)的moduleName值一致 serviceName = “hdf_accel_bmi160”;// 驅(qū)動對外發(fā)布服務(wù)的名稱,必須唯一 deviceMatchAttr = “hdf_sensor_accel_bmi160_driver”; } }}
加速度計(jì)私有化配置信息主要包括總線信息,sensor信息,sensor寄存器等資源信息。加速度計(jì)私有化配置信息在如下路徑vendorhisiliconHi3516DV300hdf_configkhdfsensoraccelaccel_bmi160_config.hcs。
為了方面開發(fā)者使用傳感器HCS私有配置,在sensor_common.hcs里面定義通用的傳感器配置模板,其他器件直接引用模板修改對應(yīng)的屬性值,如果需要新增功能,可以在私有的配置文件里擴(kuò)展新的節(jié)點(diǎn)即可。
// accel sensor common config templateroot { sensorConfig { template sensorInfo { //在注冊設(shè)備時(shí)需要解析傳感器配置信息 sensorName = “accelerometer”; // 器件名字 vendorName = “vendor_xxx”; // 器件廠商名字 firmwareVersion = “1.0”;// 固件版本 hardwareVersion = “1.0”;// 硬件版本 sensorTypeId = 1; // 傳感器設(shè)備注冊時(shí)定義的類型,必須是系統(tǒng)定義類型enum SensorTypeTag sensorId = 1; // 用戶自定義傳感器ID,兼容不同廠商定義,ID值要求全局唯一,無特殊要求默認(rèn)和sensorTypeId保持一致,設(shè)備訪問時(shí)采用SensorId作為系統(tǒng)中器件唯一標(biāo)識 maxRange = 0; // 最大量程,根據(jù)器件需要定義 accuracy = 0; // 精度值,根據(jù)器件需要定義 power = 0; // 功耗(uA),根據(jù)器件需要定義 } template sensorBusConfig { // 器件支持的總線信息 busType = 0; // 0:i2c 1:spi busNum = 6; // 總線號 busAddr = 0; // 總線地址 regWidth = 1;// 數(shù)據(jù)寬度 regBigEndian = 0;// 字節(jié)序 } template sensorAttr { chipName = “”;// 器件名字 chipIdRegister = 0xf;// 器件探測地址 chipIdValue = 0xd1;// 器件探測校驗(yàn)值 } }}
每個(gè)Sensor器件都要根據(jù)業(yè)務(wù)需求增加或者修改對應(yīng)的Sensor 寄存器分組以滿足器件業(yè)務(wù)需求,當(dāng)前基本業(yè)務(wù)分組如下:
enum SensorRegOpsType { SENSOR_INIT_GROUP = 0, // 初始寄存器組 SENSOR_ENABLE_GROUP, // 使能寄存器組 SENSOR_DISABLE_GROUP, // 去使能寄存器組 SENSOR_GROUP_MAX, };
通用配置子模塊提供寄存器配置操作和HCS通用配置解析接口。驅(qū)動開發(fā)者基于通用Sensor HCS配置模板實(shí)現(xiàn)的HCS,無需實(shí)現(xiàn)解析接口,直接調(diào)用如下抽象接口解析即可。
1、傳感器設(shè)備HCS抽象接口
Sensor器件驅(qū)動模型提供設(shè)備資源通用接口,解析配置文件中的通用節(jié)點(diǎn)信息。配置接口會在驅(qū)動加載過程中初始化的兩個(gè)階段調(diào)用,第一個(gè)階段調(diào)用GetSensorBaseConfigData接口,解析設(shè)備資源HCS中的節(jié)點(diǎn)(sensorInfo,sensorBusConfig,sensorAttr)信息。
第二個(gè)階段在Sensor器件探測成功之后,調(diào)用ParseSensorRegConfig接口,解析Sensor寄存器配置信息。最后器件驅(qū)動卸載時(shí)調(diào)用ReleaseSensorAllRegConfig接口釋放所有配置資源。接口定義在sensor_config_parser.h文件。
傳感器基本配置數(shù)據(jù)解析接口函數(shù)定義int32_t GetSensorBaseConfigData(const struct DeviceResourceNode *node, struct SensorCfgData *config);傳感器寄存器配置數(shù)據(jù)解析接口函數(shù)定義int32_t ParseSensorRegConfig(struct SensorCfgData *config);釋放傳感器所有配置數(shù)據(jù)接口函數(shù)定義void ReleaseSensorAllRegConfig(struct SensorCfgData *config);傳感器器件探測在位接口int32_t DetectSensorDevice(struct SensorCfgData *config);
2、傳感器讀寫寄存器接口
器件驅(qū)動開發(fā)時(shí),需要用到不同總線接口,配置器件。由于不同操作系統(tǒng)或者平臺,總線接口總是有差異,導(dǎo)致開發(fā)過程中,需要不斷地進(jìn)行適配修改。傳感器驅(qū)動模型依賴HDF框架提供的平臺接口能力,封裝了傳感器器讀寫設(shè)備的接口,支持的總線有I2C,SPI接口。
讀傳感器寄存器接口函數(shù)定義int32_t ReadSensor(struct SensorBusCfg *busCfg, uint16_t regAddr, uint8_t *data, uint16_t dataLen);讀傳感器寄存器接口函數(shù)定義int32_t WriteSensor(struct SensorBusCfg *busCfg, uint8_t *writeData, uint16_t len);
Sensor設(shè)備管理能力接口
加速度器件探測成功之后,加速度差異化驅(qū)動通知加速度抽象驅(qū)動,注冊加速度設(shè)備到Sensor設(shè)備管理中,對應(yīng)步驟10。Sensor設(shè)備管理模塊還提供如下接口能力:
1、注冊設(shè)備
設(shè)備注冊接口AddSensorDevice把加速度計(jì)設(shè)備信息注冊到Sensor設(shè)備管理模塊。調(diào)用注冊設(shè)備函數(shù)時(shí),系統(tǒng)要求sensorTpyeId和sensorId全局唯一,并實(shí)現(xiàn)Sensor信息和Sensor接口,才能確保Sensor設(shè)備注冊成功。
struct SensorOps { int32_t (*Enable)(void); // 使能傳感器 int32_t (*Disable)(void);// 使能傳感器 int32_t (*SetBatch)(int64_t samplingInterval, int64_t reportInterval);// 配置傳感器采樣率和上報(bào)時(shí)延 int32_t (*SetMode)(int32_t mode);// 配置傳感器模式 int32_t (*SetOption)(uint32_t option);// 配置傳感器可選項(xiàng)參數(shù)};struct SensorDeviceInfo { struct SensorBasicInfo sensorInfo; // 傳感器信息,包括傳感器名字,廠商名,傳感類型ID,傳感ID等信息
注冊設(shè)備接口函數(shù)定義如下:
int32_t AddSensorDevice(const struct SensorDeviceInfo *deviceInfo);
2、刪除設(shè)備
設(shè)備注冊失敗或者驅(qū)動需要卸載時(shí),需要?jiǎng)h除注冊到Sensor設(shè)備管理里的設(shè)備信息。調(diào)用DeleteSensorDevice接口完成設(shè)備信息的刪除。
int32_t DeleteSensorDevice(const struct SensorBasicInfo *sensorBaseInfo);
3、設(shè)備數(shù)據(jù)報(bào)告
Sensor設(shè)備管理模塊提供了抽象的數(shù)據(jù)上報(bào)接口,器件驅(qū)動產(chǎn)生數(shù)據(jù)事件后,調(diào)用ReportSensorEvent接口,把數(shù)據(jù)事件上報(bào)給Sensor服務(wù)端
上報(bào)數(shù)據(jù)事件格式定義如下:
// 傳感器數(shù)據(jù)上報(bào)事件struct SensorReportEvent { int32_t sensorId; // 用戶自定義傳感器ID,兼容不同廠商定義,ID值要求全局唯一,無特殊要求默認(rèn)和sensorTypeId保持一致,設(shè)備訪問時(shí)采用SensorId作為系統(tǒng)中器件唯一標(biāo)識 int32_t version; // 傳感器版本號,有HAL層定義 int64_t timestamp; // 采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)的時(shí)間戳 uint32_t option; // 傳感器可選配置,如量程,精度 int32_t mode; // 傳感器數(shù)據(jù)上報(bào)模式 uint8_t *data; // 采樣數(shù)據(jù),根據(jù)器件特性定義傳感器數(shù)據(jù)格式和單位,此數(shù)據(jù)可以是一組采樣數(shù)據(jù)或者多組采樣數(shù)據(jù) uint32_t dataLen; // 采樣數(shù)據(jù)存儲長度
數(shù)據(jù)事件上報(bào)接口函數(shù)定義如下:
int32_t ReportSensorEvent(const struct SensorReportEvent *events);
對于Sensor驅(qū)動模型來說,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Sensor HDI接口定義,設(shè)備管理驅(qū)動和通用配置解析接口,及一些平臺無關(guān)的讀寫寄存的接口能力,驅(qū)動開發(fā)者新增一款傳感器器件,只需要實(shí)現(xiàn)文件里struct SensorOps結(jié)構(gòu)體定義接口,并調(diào)用AddSensorDevice接口添加。
傳感器驅(qū)動開發(fā)指導(dǎo)
本示例介紹新開發(fā)一款加速度BMI160器件傳感器驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)步驟為例。設(shè)備的通訊方式采用I2C總線方式。
加速計(jì)傳感器驅(qū)動開發(fā)主要包括兩個(gè)部分:加速度抽象驅(qū)動和加速度差異化驅(qū)動。
1)基于HDF驅(qū)動框架,按照驅(qū)動Driver Entry程序,完成加速度抽象驅(qū)動開發(fā),主要有Bind,Init,Release,Dispatch函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)。
2)完成加速度傳感器驅(qū)動的設(shè)備信息配置。
3)完成加速度抽象驅(qū)動內(nèi)部接口開發(fā),包括定時(shí)器,工作隊(duì)列,Enable,Disable,SetBatch,SetMode,SetOption,AccelCreateCfgData,AccelReleaseCfgData,AccelRegisterChipOps接口實(shí)現(xiàn)。
4)基于HDF驅(qū)動框架,按照驅(qū)動Driver Entry程序,完成加速度差異化驅(qū)動開發(fā),主要有Bind,Init,Release,Dispatch函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)。
5)完成加速度傳感器差異化驅(qū)動中差異化接口ReadData函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
6)新增文件腳本適配。
加速度抽象驅(qū)動實(shí)現(xiàn)示例
定義加速度抽象驅(qū)動對應(yīng)的HdfDriverEntry對象,其中Driver Entry入口函數(shù)定義如下:
struct HdfDriverEntry g_sensorAccelDevEntry = { .moduleVersion = 1, .moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL”, .Bind = BindAccelDriver, .Init = InitAccelDriver, .Release = ReleaseAccelDriver,};HDF_INIT(g_sensorAccelDevEntry);
Bind接口實(shí)現(xiàn)驅(qū)動接口實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)示例:
int32_t AccelBindDriver(struct HdfDeviceObject *device){ CHECK_NULL_PTR_RETURN_VALUE(device, HDF_ERR_INVALID_PARAM); // 私有數(shù)據(jù)分配資源 struct AccelDrvData *drvData = (struct AccelDrvData *)OsalMemCalloc(sizeof(*drvData)); …… // 需要發(fā)布接口函數(shù) drvData-》ioService.Dispatch = DispatchAccel; drvData-》device = device; device-》service = &drvData-》ioService; g_accelDrvData = drvData; return HDF_SUCCESS;}
Init接口實(shí)現(xiàn)驅(qū)動接口實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)示例:
int32_t AccelInitDriver(struct HdfDeviceObject *device){ …… // 工作隊(duì)列資源初始化 if (InitAccelData(drvData) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Init accel config failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 分配加速度配置信息資源 drvData-》accelCfg = (struct SensorCfgData *)OsalMemCalloc(sizeof(*drvData-》accelCfg)); if (drvData-》accelCfg == NULL) { HDF_LOGE(“%s: Malloc accel config data failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 掛接寄存器分組信息 drvData-》accelCfg-》regCfgGroup = &g_regCfgGroup[0]; …… return HDF_SUCCESS;}
Release接口在驅(qū)動卸載或者Init執(zhí)行失敗時(shí),會調(diào)用此接口釋放資源:
void AccelReleaseDriver(struct HdfDeviceObject *device){ CHECK_NULL_PTR_RETURN(device); struct AccelDrvData *drvData = (struct AccelDrvData *)device-》service; CHECK_NULL_PTR_RETURN(drvData); // 器件在位,釋放已分配資源 if (drvData-》detectFlag) { AccelReleaseCfgData(drvData-》accelCfg); } OsalMemFree(drvData-》accelCfg); drvData-》accelCfg = NULL; // 器件在位,銷毀工作隊(duì)列資源 HdfWorkDestroy(&drvData-》accelWork); HdfWorkQueueDestroy(&drvData-》accelWorkQueue); OsalMemFree(drvData);}
加速度抽象驅(qū)動配置示例
加速度計(jì)設(shè)備配置信息在device_info.hcs文件Sensor_host里面,配置HCS文件在源碼倉位置為
// accel器件設(shè)備信息device_sensor_accel :: device { device0 :: deviceNode { policy = 1; // 加速計(jì)直接注冊到sensor管理模塊,無需對用戶態(tài)發(fā)布 priority = 110; // 優(yōu)先級105低于Sensor管理模塊優(yōu)先級100 preload = 0; permission = 0664; moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL”;// 加速計(jì)驅(qū)動名稱 serviceName = “sensor_accel”;// 加速計(jì)驅(qū)動對外發(fā)布的服務(wù)名稱 deviceMatchAttr = “hdf_sensor_accel_driver”; // 驅(qū)動私有數(shù)據(jù)匹配的關(guān)鍵字,必須和驅(qū)動私有數(shù)據(jù)配置表中的match_attr值相等 }}
vendorhisiliconHi3516DV300hdf_configkhdfdevice_infodevice_info.hcs:
加速度抽象驅(qū)動內(nèi)部接口開發(fā)實(shí)現(xiàn)示例
提供給差異化驅(qū)動的初始化接口,完成加速度器件基本配置信息解析(加速度信息,加速度總線配置,加速度器件探測寄存器配置),器件探測,器件寄存器解析。
static int32_t InitAccelAfterDetected(struct SensorCfgData *config){ struct SensorDeviceInfo deviceInfo; CHECK_NULL_PTR_RETURN_VALUE(config, HDF_ERR_INVALID_PARAM); // 初始化加速度計(jì)接口函數(shù) if (InitAccelOps(config, &deviceInfo) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Init accel ops failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 注冊加速度計(jì)設(shè)備到傳感器管理模塊 if (AddSensorDevice(&deviceInfo) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Add accel device failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 器件寄存器解析 if (ParseSensorRegConfig(config) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Parse sensor register failed”, __func__); (void)DeleteSensorDevice(&config-》sensorInfo); ReleaseSensorAllRegConfig(config); return HDF_FAILURE; } return HDF_SUCCESS;}struct SensorCfgData *AccelCreateCfgData(const struct DeviceResourceNode *node){ …… // 如果探測不到器件在位,返回進(jìn)行下個(gè)器件探測 if (drvData-》detectFlag) { HDF_LOGE(“%s: Accel sensor have detected”, __func__); return NULL; } if (drvData-》accelCfg == NULL) { HDF_LOGE(“%s: Accel accelCfg pointer NULL”, __func__); return NULL; } // 設(shè)備基本配置信息解析 if (GetSensorBaseConfigData(node, drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Get sensor base config failed”, __func__); goto BASE_CONFIG_EXIT; } // 如果探測不到器件在位,返回進(jìn)行下個(gè)器件探測 if (DetectSensorDevice(drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGI(“%s: Accel sensor detect device no exist”, __func__); drvData-》detectFlag = false; goto BASE_CONFIG_EXIT; } drvData-》detectFlag = true; // 器件寄存器解析 if (InitAccelAfterDetected(drvData-》accelCfg) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Accel sensor detect device no exist”, __func__); goto INIT_EXIT; } return drvData-》accelCfg; ……}
加速度計(jì)差異化驅(qū)動實(shí)現(xiàn)示例
定義加速度差異化驅(qū)動對應(yīng)的HdfDriverEntry對象,其中Driver Entry入口函數(shù)定義如下:
struct HdfDriverEntry g_accelBmi160DevEntry = { .moduleVersion = 1, .moduleName = “HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160”, .Bind = Bmi160BindDriver, .Init = Bmi160InitDriver, .Release = Bmi160ReleaseDriver,};HDF_INIT(g_accelBmi160DevEntry);
Bind驅(qū)動接口實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)示例:
int32_t Bmi160BindDriver(struct HdfDeviceObject *device){ CHECK_NULL_PTR_RETURN_VALUE(device, HDF_ERR_INVALID_PARAM); struct Bmi160DrvData *drvData = (struct Bmi160DrvData *)OsalMemCalloc(sizeof(*drvData)); if (drvData == NULL) { HDF_LOGE(“%s: Malloc Bmi160 drv data fail”, __func__); return HDF_ERR_MALLOC_FAIL; } drvData-》ioService.Dispatch = DispatchBMI160; drvData-》device = device; device-》service = &drvData-》ioService; g_bmi160DrvData = drvData; return HDF_SUCCESS;}
Init驅(qū)動接口實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)示例:
int32_t Bmi160InitDriver(struct HdfDeviceObject *device){ …… // 加速度計(jì)差異化初始化配置 ret = InitAccelPreConfig(); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Init BMI160 bus mux config”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 創(chuàng)建傳感器配置數(shù)據(jù)接口,完成器件探測,私有數(shù)據(jù)配置解析 drvData-》sensorCfg = AccelCreateCfgData(device-》property); if (drvData-》sensorCfg == NULL) { return HDF_ERR_NOT_SUPPORT; } // 注冊差異化接口 ops.Init = NULL; ops.ReadData = ReadBmi160Data; ret = AccelRegisterChipOps(&ops); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Register BMI160 accel failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } // 初始化器件配置 ret = InitBmi160(drvData-》sensorCfg); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: Init BMI160 accel failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } return HDF_SUCCESS;}
Release驅(qū)動接口實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)示例:
void Bmi160ReleaseDriver(struct HdfDeviceObject *device){ CHECK_NULL_PTR_RETURN(device); struct Bmi160DrvData *drvData = (struct Bmi160DrvData *)device-》service; CHECK_NULL_PTR_RETURN(drvData); AccelReleaseCfgData(drvData-》sensorCfg); drvData-》sensorCfg = NULL; OsalMemFree(drvData);}
加速度計(jì)差異化驅(qū)動私有HCS配置實(shí)現(xiàn)示例
加速度計(jì)器件私有HCS配置在如下路徑vendorhisiliconHi3516DV300hdf_configkhdfsensoraccelaccel_bmi160_config.hcs。為了方面開發(fā)者使用傳感器HCS配置,在accel_config.hcs里面配置通用的傳感器模板,加速度計(jì)器件直接引用模板并修改對應(yīng)的屬性值,在此基礎(chǔ)上新增寄存器配置,生成accel_bmi160_config.hcs配置文件。
#include “accel_config.hcs”root { accel_bmi160_chip_config : sensorConfig { match_attr = “hdf_sensor_accel_bmi160_driver”; sensorInfo :: sensorDeviceInfo { vendorName = “borsh_bmi160”; // max string length is 16 bytes sensorTypeId = 1; // enum SensorTypeTag sensorId = 1; // user define sensor id } sensorBusConfig:: sensorBusInfo { busType = 0; // 0:i2c 1:spi busNum = 6; busAddr = 0x68; regWidth = 1; // 1btye } sensorIdAttr :: sensorIdInfo{ chipName = “bmi160”; chipIdRegister = 0x00; chipIdValue = 0xd1; } sensorRegConfig { /* regAddr: register address value: config register value len: size of value mask: mask of value delay: config register delay time (ms) opsType: enum SensorOpsType 0-none 1-read 2-write 3-read_check 4-update_bit calType: enum SensorBitCalType 0-none 1-set 2-revert 3-xor 4-left shift 5-right shift shiftNum: shift bits debug: 0-no debug 1-debug save: 0-no save 1-save */ /* regAddr, value, mask, len, delay, opsType, calType, shiftNum, debug, save */ // 初始化寄存器組 initSeqConfig = [ 0x7e, 0xb6, 0xff, 1, 5, 2, 0, 0, 0, 0, 0x7e, 0x10, 0xff, 1, 5, 2, 0, 0, 0, 0 ]; // 使能寄存器組 enableSeqConfig = [ 0x7e, 0x11, 0xff, 1, 5, 2, 0, 0, 0, 0, 0x41, 0x03, 0xff, 1, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0x40, 0x08, 0xff, 1, 0, 2, 0, 0, 0, 0 ]; // 去使能寄存器組 disableSeqConfig = [ 0x7e, 0x10, 0xff, 1, 5, 2, 0, 0, 0, 0 ]; } }}
加速度計(jì)差異化函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)示例
需要開發(fā)者實(shí)現(xiàn)的ReadBmi160Data接口函數(shù),在Bmi160InitDriver函數(shù)里面注冊此函數(shù)。
int32_t ReadBmi160Data(struct SensorCfgData *data){ int32_t ret; struct AccelData rawData = { 0, 0, 0 }; int32_t tmp[ACCEL_AXIS_NUM]; struct SensorReportEvent event; (void)memset_s(&event, sizeof(event), 0, sizeof(event)); ret = ReadBmi160RawData(data, &rawData, &event.timestamp); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: BMI160 read raw data failed”, __func__); return HDF_FAILURE; } event.sensorId = SENSOR_TAG_ACCELEROMETER; event.option = 0; event.mode = SENSOR_WORK_MODE_REALTIME; …… ret = ReportSensorEvent(&event); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE(“%s: BMI160 report data failed”, __func__); } return ret;}
適配編譯入口示例
傳感器驅(qū)動實(shí)現(xiàn)在內(nèi)核態(tài),代碼參與編譯是通過適配makefile實(shí)現(xiàn),并通過內(nèi)核模塊宏定義,控制加速度設(shè)備驅(qū)動是否參與編譯。
標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)Linux內(nèi)核加速度模塊配置宏定義CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL、CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160在kernel/linux/config/linux-4.19/arch/arm/configs/hi3516dv300_standard_defconfig文件,若開啟模塊則CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL=y,
SENSOR_ROOT_DIR = 。。/。。/。。/。。/。。/framework/model/sensor/driverobj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR) += $(SENSOR_ROOT_DIR)/common/src/sensor_config_controller.o $(SENSOR_ROOT_DIR)/common/src/sensor_config_parser.o $(SENSOR_ROOT_DIR)/common/src/sensor_device_manager.o $(SENSOR_ROOT_DIR)/common/src/sensor_platform_if.o obj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL) += $(SENSOR_ROOT_DIR)/accel/sensor_accel_driver.oobj-$(CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160) += $(SENSOR_ROOT_DIR)/chipset/accel/accel_bmi160.occflags-y += -Idrivers/hdf/framework/model/sensor/driver/include -Idrivers/hdf/framework/model/sensor/driver/common/include -Idrivers/hdf/framework/model/sensor/driver/chipset/accel -Idrivers/hdf/framework/model/sensor/driver/accel -Idrivers/hdf/framework/include/core -Idrivers/hdf/framework/core/common/include/host -Idrivers/hdf/framework/include/utils -Idrivers/hdf/framework/include/osal -Idrivers/hdf/framework/ability/sbuf/include -Idrivers/hdf/framework/include/platform -Idrivers/hdf/framework/include/config -Idrivers/hdf/khdf/osal/include -I$(PROJECT_ROOT)/third_party/bounds_checking_function/include
CONFIG_DRIVERS_HDF_SENSOR_ACCEL_BMI160=y,若關(guān)閉模塊則刪除宏即可。
Makefile腳本入口在drivers/adapter/khdf路徑下,根據(jù)不同操作系統(tǒng)選擇不同目錄,以標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為例說明腳本適配步驟,腳本路徑如下/drivers/adapter/khdf/linux/model/sensor/Makefile。
總結(jié)
本文主要和大家分享傳感器驅(qū)動模型,重點(diǎn)分析傳感驅(qū)動模型框架原理和傳感器抽象驅(qū)動適配開發(fā)過程。以開源板Hi3516DV300標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)版本加速度計(jì)為例進(jìn)行了詳細(xì)的代碼說明,希望通過本文檔您能初步掌握基于HDF框架的傳感器設(shè)備的開發(fā)步驟與流程。關(guān)于傳感器驅(qū)動框架的更多分析,請關(guān)注后續(xù)文章。
代碼參考原文鏈接:傳送門
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原文標(biāo)題:OpenHarmony HDF傳感器設(shè)備驅(qū)動模型分析與使用
文章出處:【微信號:gh_e4f28cfa3159,微信公眾號:OpenAtom OpenHarmony】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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