Harmony鸿蒙南向驱动开发-PWM

2024-04-11 17:52

本文主要是介绍Harmony鸿蒙南向驱动开发-PWM,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

PWM(Pulse Width Modulation)即脉冲宽度调制,是一种对模拟信号电平进行数字编码并将其转换为脉冲的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。通常情况下,在使用马达控制、背光亮度调节时会用到PWM模块。

基本概念

脉冲是“电脉冲”的简称,指电路中电流或电压短暂起伏的现象,其特点是突变和不连续性。脉冲的种类很多,常见的脉冲波形有:三角脉冲、尖脉冲、矩形脉冲、方形脉冲、梯形脉冲及阶梯脉冲等。脉冲的主要参数包括重复周期T(T=1/F,F为重复频率)、脉冲幅度U、脉冲前沿上升时间ts、后沿下降时间t、脉冲宽度tk等。

运作机制

在HDF框架中,PWM接口适配模式采用独立服务模式(如图1所示)。在这种模式下,每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问,设备管理器收到API的访问请求之后,通过提取该请求的参数,达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力,但需要为每个设备单独配置设备节点,增加内存占用。

独立服务模式下,核心层不会统一发布一个服务供上层使用,因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务,具体表现为:

  • 驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。

  • device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2,不能为0。

PWM模块各分层作用:

  • 接口层提供打开PWM设备、设置PWM设备周期、设置PWM设备占空时间、设置PWM设备极性、设置PWM设备参数、获取PWM设备参数、使能PWM设备、禁止PWM设备、关闭PWM设备的接口。

  • 核心层主要提供PWM控制器的添加、移除以及管理的能力,通过钩子函数与适配层交互。

  • 适配层主要是将钩子函数的功能实例化,实现具体的功能。

图 1 PWM独立服务模式结构图

PWM独立服务模式结构图

开发指导

场景介绍

PWM用于脉冲宽度调制,当驱动开发者需要将PWM设备适配到OpenHarmony时,需要进行PWM驱动适配。下文将介绍如何进行PWM驱动适配。

接口说明

为了保证上层在调用PWM接口时能够正确的操作PWM控制器,核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/pwm/pwm_core.h中定义了以下钩子函数,驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能,并与钩子函数挂接,从而完成适配层与核心层的交互。

PwmMethod定义:

struct PwmMethod {int32_t (*setConfig)(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config);int32_t (*open)(struct PwmDev *pwm);int32_t (*close)(struct PwmDev *pwm);
};

表 1 PwmMethod结构体成员的钩子函数功能说明

成员函数入参返回值功能
setConfigpwm:结构体指针,核心层PWM控制器
config:结构体指针,传入设置得设备属性
HDF_STATUS相关状态配置属性
openpwm:结构体指针,核心层PWM控制器HDF_STATUS相关状态打开PWM设备
closepwm:结构体指针,核心层PWM控制器HDF_STATUS相关状态关闭PWM设备

开发步骤

PWM模块适配包含以下四个步骤:

  • 驱实例化驱动入口

  • 配置属性文件

  • 实例化PWM控制器对象

  • 驱动调试

开发实例

下方将基于Hi3516DV300开发板以//device/soc/hisilicon/common/platform/pwm/pwm_hi35xx.c驱动为示例,展示需要驱动适配者提供哪些内容来完整实现设备功能。

  1. 驱实例化驱动入口

    驱动入口必须为HdfDriverEntry(在hdf_device_desc.h中定义)类型的全局变量,且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总,形成一个类似数组的段地址空间,方便上层调用。

    一般在加载驱动时HDF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。

    PWM驱动入口开发参考:

    struct HdfDriverEntry g_hdfPwm = {.moduleVersion = 1,.moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM",    // 【必要且与HCS文件中里面的moduleName匹配】.Bind = HdfPwmBind,                  // 挂接PWM模块Bind实例化.Init = HdfPwmInit,                  // 挂接PWM模块Init实例化.Release = HdfPwmRelease,            // 挂接PWM模块Release实例化
    };
    HDF_INIT(g_hdfPwm);                      // 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中
  2. 配置属性文件

    完成驱动入口注册之后,需要在device_info.hcs文件中添加deviceNode信息,deviceNode信息与驱动入口注册相关。本例以两个PWM控制器为例,如有多个器件信息,则需要在device_info.hcs文件增加对应的deviceNode信息,以及在pwm_config.hcs文件中增加对应的器件属性。器件属性值与核心层PwmDev成员的默认值或限制范围有密切关系,比如PWM设备号,需要在pwm_config.hcs文件中增加对应的器件属性。

    独立服务模式的特点是device_info.hcs文件中设备节点代表着一个设备对象,如果存在多个设备对象,则按需添加,注意服务名与驱动私有数据匹配的关键字名称必须唯一。其中各项参数如表2所示:

    表 2 device_info.hcs节点参数说明

    成员名
    policy驱动服务发布的策略,PWM控制器具体配置为2,表示驱动对内核态和用户态都发布服务
    priority驱动启动优先级(0-200),值越大优先级越低。PWM控制器具体配置为80
    permission驱动创建设备节点权限,PWM控制器具体配置为0664
    moduleName驱动名称,PWM控制器固定为HDF_PLATFORM_PWM
    serviceName驱动对外发布服务的名称,PWM控制器服务名设置为HDF_PLATFORM_PWM_X,X代表PWM控制器编号
    deviceMatchAttr驱动私有数据匹配的关键字,PWM控制器设置为hisilicon_hi35xx_pwm_X,X代表PWM控制器编号
    • device_info.hcs 配置参考:

      在//vendor/hisilicon/hispark_taurus/hdf_config/device_info/device_info.hcs文件中添加deviceNode描述。

      root {device_info { platform :: host {hostName = "platform_host";priority = 50;device_pwm :: device {                                 // 为每一个PWM控制器配置一个HDF设备节点device0 :: deviceNode {policy = 2;                                    // policy字段是驱动服务发布的策略,如果需要面向用户态,则为2priority = 80;                                 // 驱动启动优先级permission = 0644;                             // 驱动创建设备节点权限moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";               // 【必要】用于指定驱动名称,需要与期望的驱动Entry中的moduleName一致serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_0";            // 【必要且唯一】驱动对外发布服务的名称deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_pwm_0";    // 【必要】用于配置控制器私有数据,要与pwm_config.hcs中对应控制器保持一致,具体的控制器信息在pwm_config.hcs中}device1 :: deviceNode {policy = 2;priority = 80;permission = 0644;moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_1";deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_pwm_1";}......                                                 // 如果存在多个PWM设备时【必须】添加节点,否则不用}}}
      }
    • pwm_config.hcs 配置参考

      在//device/soc/hisilicon/hi3516dv300/sdk_liteos/hdf_config/pwm/pwm_config.hcs文件配置器件属性,其中配置参数如下:

      root {platform {pwm_config {template pwm_device {                       // 【必要】配置模板,如果下面节点使用时继承该模板,则节点中未声明的字段会使用该模板中的默认值serviceName = "";match_attr = "";num = 0;                                // 【必要】设备号base = 0x12070000;                      // 【必要】地址映射需要}device_0x12070000 :: pwm_device {           // 存在多个设备时,请逐一添加相关HDF节点和设备节点信息。match_attr = "hisilicon_hi35xx_pwm_0";  // 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致}device_0x12070020 :: pwm_device {match_attr = "hisilicon_hi35xx_pwm_1";num = 1;base = 0x12070020;                      // 【必要】地址映射需要}......                                      // 如果存在多个PWM设备时【必须】添加节点,否则不用}}
      }

      需要注意的是,新增pwm_config.hcs配置文件后,必须在产品对应的hdf.hcs文件中将其包含如下语句所示,否则配置文件无法生效。

      #include "../../../../device/soc/hisilicon/hi3516dv300/sdk_liteos/hdf_config/pwm/pwm_config.hcs" // 配置文件相对路径
  3. 实例化PWM控制器对象

    完成驱动入口注册之后,下一步就是以核心层PwmDev对象的初始化为核心,包括驱动适配者自定义结构体(传递参数和数据),实例化PwmDev成员PwmMethod(让用户可以通过接口来调用驱动底层函数),实现HdfDriverEntry成员函数(Bind、Init、Release)。

    • 驱动适配者自定义结构体参考。

      从驱动的角度看,驱动适配者自定义结构体是参数和数据的载体,而且pwm_config.hcs文件中的数值会被HDF读入并通过DeviceResourceIface来初始化结构体成员,一些重要数值也会传递给核心层对象,例如PWM设备号。

      struct HiPwm {struct PwmDev dev;                // 【必要】 核是核心层控制对象volatile unsigned char *base;     // 【必要】地址映射需要,寄存器基地址struct HiPwmRegs *reg;            // 设备属性结构体,可自定义。bool supportPolarity;             // 是否支持极性
      };struct PwmDev {                       // PwmDev是核心层控制器结构体,其中的成员在Init函数中会被赋值。struct IDeviceIoService service;  // 驱动服务struct HdfDeviceObject *device;   // 驱动设备对象struct PwmConfig cfg;             // 设备属性结构体,相关定义见下。struct PwmMethod *method;         // 钩子函数bool busy;                        // 是否繁忙uint32_t num;                     // 设备号OsalSpinlock lock;                // 自旋锁void *priv;                       // 私有数据
      };struct PwmConfig {                    // PWM设备属性uint32_t duty;                    // 占空时间 nanosecondsuint32_t period;                  // pwm 周期 nanosecondsuint32_t number;                  // pwm 连续个数uint8_t polarity;                 // Polarity// ------------------- | --------------// PWM_NORMAL_POLARITY | Normal polarity// PWM_INVERTED_POLARITY | Inverted polarity//uint8_t status;                   // 运行状态// ------------------ | -----------------// PWM_DISABLE_STATUS | Disabled// PWM_ENABLE_STATUS  | Enabled
      };
    • PwmDev成员钩子函数结构体PwmMethod的实例化,其他成员在Init函数中初始化。

      struct PwmMethod g_pwmOps = {         // pwm_hi35xx.c中的示例:钩子函数实例化.setConfig = HiPwmSetConfig,      // 配置属性
      };
    • Init函数开发参考

      入参:

      HdfDeviceObject:HDF框架给每一个驱动创建的设备对象,用来保存设备相关的私有数据和服务接口。

      返回值:

      HDF_STATUS相关状态(表3为部分展示,如需使用其他状态,可参考//drivers/hdf_core/interfaces/inner_api/utils/hdf_base.h中HDF_STATUS定义)。

      表 3 HDF_STATUS相关状态说明

      状态(值)问题描述
      HDF_ERR_INVALID_OBJECT控制器对象非法
      HDF_ERR_MALLOC_FAIL内存分配失败
      HDF_ERR_INVALID_PARAM参数非法
      HDF_ERR_IOI/O 错误
      HDF_SUCCESS初始化成功
      HDF_FAILURE初始化失败

      函数说明:

      初始化自定义结构体对象,初始化PwmDev成员,调用核心层PwmDeviceAdd函数,完成PWM控制器的添加。

      // 此处Bind函数为空函数,可与Init函数结合,也可根据驱动适配者需要实现相关操作。
      static int32_t HdfPwmBind(struct HdfDeviceObject *obj)
      {(void)obj;return HDF_SUCCESS;
      }static int32_t HdfPwmInit(struct HdfDeviceObject *obj)
      {int ret;struct HiPwm *hp = NULL;......hp = (struct HiPwm *)OsalMemCalloc(sizeof(*hp));......ret = HiPwmProbe(hp, obj);                                 // 【必要】实现见下......return ret;static int32_t HiPwmProbe(struct HiPwm *hp, struct HdfDeviceObject *obj)
      {uint32_t tmp;struct DeviceResourceIface *iface = NULL;iface = DeviceResourceGetIfaceInstance(HDF_CONFIG_SOURCE); // 初始化自定义结构体HiPwm......hp->reg = (struct HiPwmRegs *)hp->base;                    // 初始化自定义结构体HiPwmhp->supportPolarity = false;                               // 初始化自定义结构体HiPwmhp->dev.method = &g_pwmOps;                                // PwmMethod的实例化对象的挂载hp->dev.cfg.duty = PWM_DEFAULT_DUTY_CYCLE;                 // 初始化PwmDevhp->dev.cfg.period = PWM_DEFAULT_PERIOD;                   // 初始化PwmDevhp->dev.cfg.polarity = PWM_DEFAULT_POLARITY;               // 初始化PwmDevhp->dev.cfg.status = PWM_DISABLE_STATUS;                   // 初始化PwmDevhp->dev.cfg.number = 0;                                    // 初始化PwmDevhp->dev.busy = false;                                      // 初始化PwmDevif (PwmDeviceAdd(obj, &(hp->dev)) != HDF_SUCCESS) {        // 【重要】调用核心层函数,初始化hp->dev的设备和服务。OsalIoUnmap((void *)hp->base);return HDF_FAILURE;}return HDF_SUCCESS;
      }
    • Release函数开发参考

      入参:

      HdfDeviceObject:HDF框架给每一个驱动创建的设备对象,用来保存设备相关的私有数据和服务接口。

      返回值:

      无。

      函数说明:

      释放内存和删除控制器,该函数需要在驱动入口结构体中赋值给Release接口,当HDF框架调用Init函数初始化驱动失败时,可以调用Release释放驱动资源。

      static void HdfPwmRelease(struct HdfDeviceObject *obj)
      {struct HiPwm *hp = NULL;......hp = (struct HiPwm *)obj->service;        // 这里有HdfDeviceObject到HiPwm的强制转化......                                       PwmDeviceRemove(obj, &(hp->dev));         // 【必要】调用核心层函数,释放PwmDev的设备和服务,这里有HiPwm到PwmDev的强制转化。HiPwmRemove(hp);                          // 释放HiPwm
      }
  4. 驱动调试

    【可选】针对新增驱动程序,建议验证驱动基本功能,例如PWM控制状态等。

最后

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总结

总的来说,华为鸿蒙不再兼容安卓,对中年程序员来说是一个挑战,也是一个机会。只有积极应对变化,不断学习和提升自己,他们才能在这个变革的时代中立于不败之地。 

这篇关于Harmony鸿蒙南向驱动开发-PWM的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/894774

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