從本質上學會基於HarmonyOS開發Hi3861(主要講授方法)


引言:花半秒鍾就看透事物本質的人,和花一輩子都看不透事物本質的人,注定是截然不同的命運
做開發也一樣,如果您能看透開發的整個過程,就不會出現“學會了某個RTOS的開發,同樣的RTOS開發換一塊開發板又不會了”,“跟着教程學會了某塊開發板的某個Demo開發,自己開發另一個Demo又不會了”等等問題,只要能看透就能做到觸類旁通,游刃有余!一定要活學活用,不能學死了,多想想為什么,不要死記過程。
在基於HarmonyOS開發Hi3861之前,需要對整個開發環境及過程有一個全局上的了解,首先還是從這一張最經典的框架圖給大家講起:

目前我們對Hi3861的開發主要涉及上圖中的內核抽象層、系統能力子系統、DXF子系統、公共基礎庫子系統(提供KV存儲、文件操作、定時器、IoT外設控制等能力供OpenHarmony各業務子系統及上層應用使用)、系統服務框架子系統(用於提供面向服務編程和對外提供能力用於分布式任務調度)

1、構建系統
該構建系統由python腳本配合gn、ninja組成,若是為了開發Demo或者應用,不必細究編譯構建系統的具體實現細節,只需要做到會使用即可。
當我們輸入python build.py wifiiot指令,python腳本開始讀取build目錄中與wifiiot設備相關的各項參數信息並構造編譯指令如下:
gn工具所在目錄/gn gen 源碼所在目錄/out/wifiiot --root=. --dotfile=build/lite/.gn --args='product = "wifiiot" ohos_build_type = "release"' 這條指令用於生成一些xxx.ninja文件,這些文件將在下一階段指導ninja編譯源碼生成燒錄文件
ninja工具所在目錄/ninja -w dupbuild=warn -C 源碼所在目錄/out/wifiiot 這條指令用於根據前面生成的xxx.ninja文件調用工具鏈編譯源碼最終生成燒錄文件
gn用於根據每個目錄下的BUID,gn文件搜尋編譯生成燒錄文件所需的依賴文件,所以我們只要學會如何寫BUILD.gn文件即可,關於具體實現本章就暫且略過,后期會給大家補上。
這里以led_example.c程序為例,給大家分析BUILD.gn文件,希望大家能舉一反三:
在code-1.0\applications\sample\wifi-iot\app目錄中有一個BUILD.gn文件,大家可以將該文件理解為一個管理者,它管理app目錄中的每個子目錄,通過這個BUILD.gn文件中的features字段可以決定哪一個子目錄中的BUILD.gn中指定的源文件會被編譯到燒錄文件中,如下圖所示:

假設我們要將app/iothardware目錄中的led_example.c文件編譯到燒錄程序中,需要打開app/iothardware/BUILD.gn文件查看該文件中的源代碼被為靜態庫的名稱,可以看到名稱為led_example,如下圖所示:

這時我們將app/BUILD.gn文件中的startup修改為iothardware:led_example就大功告成啦!如下圖所示:

.gn文件的feature字段格式為:模塊源文件所在路徑:模塊名稱
請注意:.gn文件中的空白都是空格,不是Tab鍵(制表符),如果您輸入了制表符,在生成ninja文件時就會產生如下圖所示錯誤:

我出一個問題考考大家,如果我們在app/iothardware目錄中添加一個hello_world.c文件,主要用於打印hello_world,假設源代碼已經寫好了,如下圖所示,您應該如何將其添加進編譯列表中與其他程序一起進行編譯呢?

您應該修改app/iothardware/BUILD.gn文件,將hello_world.c文件添加到sources字段中,如下圖所示:

若這時我們在app/iothardware目錄下新建一個head的目錄,並在其中新建一個名為hello_world.h的頭文件,內容如下圖所示:

並修改hello_world.c的內容如下圖所示:

這時如果直接進行編譯,則會產生找不到頭文件錯誤,如下圖所示:

上面的路徑中以 //開頭的路徑為絕對路徑,//表示root參數指定的路徑,也就是code-1,0,而test路徑則為相對路徑,以當前BUILD.gn文件所在目錄作為參照。
這樣一個簡單的Demo就開發好了,不知道讀者有沒有這樣的疑問:為什么我知道啟動一個任務的宏是SYSY_RUN(),IIC、SPI等等外設操作的函數是什么?一系列類似的問題,那您繼續往下看就能找到答案。
2、目錄結構
注意:Hi3861模組只用到了部分組件

希望大家能跟隨我對目錄的介紹,自己打開對應本地SDK的目錄來看一看


├── applications   存放例程
│   └── sample

├── base

│   ├── global  全球化子系統

│   ├── hiviewdfx  DXF子系統

│   ├── iot_hardware  iot設備的公共基礎庫子系統,提供外設操作,IIC、SPI等等

│   ├── security         安全子系統

│   └── startup          啟動恢復相關

├── build                   構建系統相關,存放各類芯片的編譯構建參數等等

│   └── lite

├── build.py -> build/lite/build.py  與構建系統相配合的python腳本(用於啟動構建)

├── docs   文檔

├── domains 集成各個廠商的SDK

│   └── iot

├── drivers 驅動相關,HDF驅動框架

│   ├── hdf

│   └── liteos

├── foundation

│   ├── aafwk    提供一個Want名稱的數據類型用於加速應用的啟動

│   ├── ace        JS應用開發框架

│   ├── appexecfwk  用於程序框架子系統

│   ├── communication  分布式通信子系統(軟總線)

│   ├── distributedschedule  系統服務框架子系統(面向服務編程,提供服務、使用服務等)、分布式任務調度子系統

│   ├── graphic  圖形子系統

│   └── multimedia 媒體子系統

├── kernel 內核以及kal層

│   ├── liteos_a 面向Hi3516 3518等資源較豐富設備的內核

│   └── liteos_m 面向資源受限設備的內核

├── out  編譯輸出文件

│   ├── ipcamera_hi3516dv300

│   └── wifiiot

├── prebuilts 提供一些庫文件

│   └── lite

├── test 測試子系統

│   ├── developertest

│   ├── xdevice

│   └── xts

├── third_party  第三方庫,例如cmsis、cJSON、Fatfs等等

├── utils  公共基礎系統,提供文件操作統一接口、KV存儲、文件操作、定時器

│   └── native

└── vendor 各個廠商提供的SDK

    ├── hisi

    └── huawei

base以及foundation中的各個組件中都有兩個名字相同的文件夾frameworks和interfaces,其中frameworks中存放該組件的具體實現,interfaces中存放對外提供的調用接口,這里以base/iot_hardware為例,其中hal文件夾中存放hi3861的SDK中提供的KV存儲、文件操作、定時器和IoT外設控制的函數接口(函數接口指的是函數聲明,我們只要知道函數聲明,就不用關心函數的實現細節就能調用該函數完成相應操作),frameworks是對hal中的函數聲明進行一定的封裝,從而實現統一的接口,封裝后的函數聲明位於interfaces文件夾中,換句話說,我們想使用某個組件只需要查看interfaces文件夾中的聲明,這樣做的好處是:更換硬件或軟件實現的情況下無需改動上層應用(例如目前我使用hi3861開發板實現了一些功能,這時甲方爸爸叫我用hi3516來實現同樣的功能,我只需要將相應功能的底層支持函數的調用接口修改為interfaces文件夾中的形式,即可完成新的需求),大大的提高了開發效率。

3、如何創建一個任務?

SYS_RUN宏定義的正確用法為:

首先定義一個“初始化函數”,例如下面的“LedExampleEntry()”,所謂初始化是指初始化即將啟動的任務需要的各類資源(例如:GPIO外設初始化),在這個“初始化”函數中初始化好了各類資源后調用osThreadNew函數(該創建線程的函數中調用了LOS_TASK_Create函數,也就是上面liblitekernel_flash.a庫中提供的函數)創建線程即可。最后將“初始化”函數傳入SYS_RUN宏中,在系統啟動階段時,系統會為其創建一個進程,優先級默認為2。SYS_RUN宏會在鏈接時將進程入口函數統一鏈接到某個段中,等待系統啟動去這個段中將這些進程加載並運行(之前LiteOS的思想),這樣做的優勢是:可以讓系統在合適的時候自動加載這些進程,無需用戶考慮什么時候加載進程比較合適。
其中體現了一個進程和線程的思想,首先通過SYS_RUN宏創建了一個進程,該進程下面可以有多個線程。

//來源於code-1.0\utils\native\lite\include\ohos_init.h
/**
 * @brief Identifies the entry for initializing and starting a system running phase by the
 * priority 2.
 *
 * This macro is used to identify the entry called at the priority 2 in the system startup
 * phase of the startup process. \n
 *
 * @param func Indicates the entry function for initializing and starting a system running phase.
 * The type is void (*)(void).
 */
#define SYS_RUN(func) LAYER_INITCALL_DEF(func, run, "run")
  
  //來源於code-1.0\applications\sample\wifi-iot\app\iothardware\led_example.c
  static void LedExampleEntry(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

  //第一步初始化該進程需要用到的資源
    GpioInit();
    IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_9_GPIO);
    GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);

    attr.name = "LedTask";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = LED_TASK_STACK_SIZE;
    attr.priority = LED_TASK_PRIO;

  //第二步:為該進程創建線程
    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)LedTask, NULL, &attr) == NULL) {
        printf("[LedExample] Falied to create LedTask!\n");
    }
}

SYS_RUN(LedExampleEntry);

4、如何找到您想使用函數API?
您首先需要對開頭的框架圖以及第2點的目錄結構有一個大概的了解,並且根據您需要的API進行分析該API可能位於哪里。
例如:我需要找一個創建線程的函數,通過框架圖我能得知,線程創建函數在KAL層或者內核層中,Hi3861設備遵循cmsis接口標准,首先我打開kernel\liteos_m\components目錄,即可在其中尋找,最終在cmsis文件中找到該函數。
我需要尋找一個iic操作的函數,根據目錄結構,我能得知該函數在base/iot_hardware/interfaces目錄中,最終找到wifiiot_i2c.h。

搭建iot世界的積木已經交給您啦,最后能搭建出什么樣子就全看您啦!

作者:wx5b77d97791813
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https://harmonyos.51cto.com#bky


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