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用鸿蒙开发AI应用（五）HDF 驱动补光灯
发布时间：2025-11-05 03:16:18 来源：码上建站 作者：域名
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前言
上一篇，我们在鸿蒙上运行了第一个程序，驱动这一篇我们来编写一个驱动开启摄像头的补光红外补光灯，顺便熟悉一下鸿蒙上的用鸿I应用 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蒙开硬件资料)，找到红外灯的驱动 IO 口编号，GPIO5_1。补光
HDF 驱动开发
1. 简介
HDF(OpenHarmony Driver Foundation)驱动框架，用鸿I应用为驱动开发者提供驱动框架能力，蒙开包括驱动加载、驱动驱动服务管理和驱动消息机制。补光旨在构建统一的用鸿I应用驱动架构平台，为驱动开发者提供更精准、蒙开更高效的驱动开发环境，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。免费源码下载
#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。b2b信息网
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，分布链接到源码的亿华云计算不同位置，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 %dn", 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 %dn", 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。
static int SendEvent(struct HdfIoService *serv, char *eventData) { int ret = 0; struct HdfSBuf *data = HdfSBufObtainDefaultSize(); if (data == NULL) { HDF_LOGE("fail to obtain sbuf data"); return 1; } struct HdfSBuf *reply = HdfSBufObtainDefaultSize(); if (reply == NULL) { HDF_LOGE("fail to obtain sbuf reply"); ret = HDF_DEV_ERR_NO_MEMORY; goto out; } if (!HdfSbufWriteString(data, eventData)) { HDF_LOGE("fail to write sbuf"); ret = HDF_FAILURE; goto out; } ret = serv->dispatcher->Dispatch(&serv->object, LED_WRITE_READ, data, reply); if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE("fail to send service call"); goto out; } int replyData = 0; if (!HdfSbufReadInt32(reply, &replyData)) { HDF_LOGE("fail to get service call reply"); ret = HDF_ERR_INVALID_OBJECT; goto out; } HDF_LOGE("Get reply is: %d", replyData); out: HdfSBufRecycle(data); HdfSBufRecycle(reply); return ret; }9.3 设置回调
收到内核态发来的字符串，简单打印一下。
static int OnDevEventReceived(void *priv, uint32_t id, struct HdfSBuf *data) { const char *string = HdfSbufReadString(data); if (string == NULL) { HDF_LOGE("fail to read string in event data"); return HDF_FAILURE; } HDF_LOGE("%s: dev event received: %u %s", (char *)priv, id, string); return HDF_SUCCESS; }9.4 主程序
先构造一个服务，通过服务名称，绑定到对应的驱动。然后设置监听，等待来自内核的消息。最后每隔1秒发出一条翻转LED的指令。
int main(void) { struct HdfIoService *serv = HdfIoServiceBind(LED_SERVICE, 0); if (serv == NULL) { HDF_LOGE("fail to get service %s", LED_SERVICE); return HDF_FAILURE; } static struct HdfDevEventlistener listener = { .callBack = OnDevEventReceived, .priv = "Service0"}; if (HdfDeviceRegisterEventListener(serv, &listener) != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE("fail to register event listener"); return HDF_FAILURE; } char *send_cmd = "toggle LED"; while (1) { if (SendEvent(serv, send_cmd)) { HDF_LOGE("fail to send event"); return HDF_FAILURE; } sleep(1); } if (HdfDeviceUnregisterEventListener(serv, &listener)) { HDF_LOGE("fail to unregister listener"); return HDF_FAILURE; } HdfIoServiceRecycle(serv); HDF_LOGI("exit"); return HDF_SUCCESS; }9.5 配置BUILD.gn
在 drivers/hdf/lite/manager/BUILD.gn里增加以下代码，生成led_app应用。
lite_component("hdf_manager") { features = [ ":hdf_core", ] } executable("led_app") { sources = [ "//applications/sample/camera/myApp/my_led_app.c" ] include_dirs = [ "../adapter/syscall/include", "../adapter/vnode/include", "$HDF_FRAMEWORKS/ability/sbuf/include", "$HDF_FRAMEWORKS/core/shared/include", "$HDF_FRAMEWORKS/core/host/include", "$HDF_FRAMEWORKS/core/master/include", "$HDF_FRAMEWORKS/include/core", "$HDF_FRAMEWORKS/include/utils", "$HDF_FRAMEWORKS/utils/include", "$HDF_FRAMEWORKS/include/osal", "//third_party/bounds_checking_function/include", ] deps = [ "//drivers/hdf/lite/manager:hdf_core", "//drivers/hdf/lite/adapter/osal/posix:hdf_posix_osal", ] public_deps = [ "//third_party/bounds_checking_function:libsec_shared", ] defines = [ "__USER__", ] cflags = [ "-Wall", "-Wextra", "-Werror", ] } 
10. 编译和烧录
由于这次我们要用到`HDF`框架，需要用到的组件比较多，简单复制一个`build\lite\product\ipcamera_hi3516dv300.json`改名为`my_hi3516dv300`即可。
python build.py my_hi3516dv300 -b debug 
编译和烧录的过程参考前文，这里不再赘述了。顺利的话，启动程序就能看见LED欢快的闪烁了。
./bin/led_app 
红外光在肉眼下不太显眼，在镜头下比较亮些，照度范围很大，后续再测一下夜视补光的效果。
总结
驱动开发涉及到文件和配置比较多，关系也比较纷繁，而且分散在各个目录。
这里列出主要文件再梳理一下：
大致上分三个部分，内核态、用户态和驱动配置。
1. 内核态
首先由led.c生成名为led_service的服务，以g_ledDriverEntry结构注册到HCS框架。编译成hdf_led_driver驱动，通过 huawei/hdf/hdf_vendor.mk链接到内核镜像中。
通过 HdfLedDriverBind函数将led_driver模块绑定到框架，IDeviceIoService中的Dispatch方法来处理来自用户态消息。
2. 用户态
用户态以HdfIoServiceBind通过服务名led_service来找到相应的驱动，用HdfSbufWriteString来发送消息，serv->dispatcher->Dispatch来接收返回值，通过HdfDeviceRegisterEventListener设置监听，来获取内核态主动发送的消息。
3. 驱动配置
以模块名led_driver找到注册到HCS框架的驱动程序(内核侧的别名);
以服务名led_service，暴露给用户态程序或内核态程序调用(用户侧的别名);
以led_config链接驱动私有配置文件。两个别名双向解绑，最后通过配置文件来进行耦合，保证了灵活性。这种设计在分布式的场合中，会有比较大的便利性。
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下一篇预告
本期主要介绍了一下HDF的驱动开发，
界面部分碍于篇幅留在下一篇介绍了，
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