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從本質上學會基於HarmonyOS開發Hi3861(主要講授方法)

引言:花半秒鐘就看透事物本質的人,和花一輩子都看不透事物本質的人,註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”,“跟著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,遊刃有餘!一定要活學活用,不能學死了,多想想為什麼,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域性上的瞭解,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核心抽象層、系統能力子系統、DXF子系統、公共基礎庫子系統(提供KV儲存、檔案操作、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(用於提供面向服務程式設計和對外提供能力用於分散式任務排程)

1、構建系統
該構建系統由python指令碼配合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指令碼開始讀取build目錄中與wifiiot裝置相關的各項引數資訊並構造編譯指令如下:
gn工具所在目錄/gn gen 原始碼所在目錄/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檔案,這些檔案將在下一階段指導ninja編譯原始碼生成燒錄檔案
ninja工具所在目錄/ninja -w dupbuild=warn -C 原始碼所在目錄/out/wifiiot 這條指令用於根據前面生成的xxx.ninja檔案呼叫工具鏈編譯原始碼最終生成燒錄檔案
gn用於根據每個目錄下的BUID,gn檔案搜尋編譯生成燒錄檔案所需的依賴檔案,所以我們只要學會如何寫BUILD.gn檔案即可,關於具體實現本章就暫且略過,後期會給大家補上。
這裡以led_example.c程式為例,給大家分析BUILD.gn檔案,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檔案,大家可以將該檔案理解為一個管理者,它管理app目錄中的每個子目錄,通過這個BUILD.gn檔案中的features欄位可以決定哪一個子目錄中的BUILD.gn中指定的原始檔會被編譯到燒錄檔案中,如下圖所示:

假設我們要將app/iothardware目錄中的led_example.c檔案編譯到燒錄程式中,需要開啟app/iothardware/BUILD.gn檔案檢視該檔案中的原始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檔案中的startup修改為iothardware:led_example就大功告成啦!如下圖所示:

.gn檔案的feature欄位格式為:模組原始檔所在路徑:模組名稱
請注意:.gn檔案中的空白都是空格,不是Tab鍵(製表符),如果您輸入了製表符,在生成ninja檔案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目錄中新增一個hello_world.c檔案,主要用於列印hello_world,假設原始碼已經寫好了,如下圖所示,您應該如何將其新增進編譯列表中與其他程式一起進行編譯呢?

您應該修改app/iothardware/BUILD.gn檔案,將hello_world.c檔案新增到sources欄位中,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的標頭檔案,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,則會產生找不到標頭檔案錯誤,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引數指定的路徑,也就是code-1,0,而test路徑則為相對路徑,以當前BUILD.gn檔案所在目錄作為參照。
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:為什麼我知道啟動一個任務的巨集是SYSY_RUN(),IIC、SPI等等外設操作的函式是什麼?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模組只用到了部分元件

希望大家能跟隨我對目錄的介紹,自己開啟對應本地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裝置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,存放各類晶片的編譯構建引數等等

│   └── lite

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

├── docs   文件

├── domains 整合各個廠商的SDK

│   └── iot

├── drivers 驅動相關,HDF驅動框架

│   ├── hdf

│   └── liteos

├── foundation

│   ├── aafwk    提供一個Want名稱的資料型別用於加速應用的啟動

│   ├── ace        JS應用開發框架

│   ├── appexecfwk  用於程式框架子系統

│   ├── communication  分散式通訊子系統(軟匯流排)

│   ├── distributedschedule  系統服務框架子系統(面向服務程式設計,提供服務、使用服務等)、分散式任務排程子系統

│   ├── graphic  圖形子系統

│   └── multimedia 媒體子系統

├── kernel 核心以及kal層

│   ├── liteos_a 面向Hi3516 3518等資源較豐富裝置的核心

│   └── liteos_m 面向資源受限裝置的核心

├── out  編譯輸出檔案

│   ├── ipcamera_hi3516dv300

│   └── wifiiot

├── prebuilts 提供一些庫檔案

│   └── 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,提供檔案操作統一介面、KV儲存、檔案操作、定時器

│   └── native

└── vendor 各個廠商提供的SDK

    ├── hisi

    └── huawei

base以及foundation中的各個元件中都有兩個名字相同的資料夾frameworks和interfaces,其中frameworks中存放該元件的具體實現,interfaces中存放對外提供的呼叫介面,這裡以base/iot_hardware為例,其中hal資料夾中存放hi3861的SDK中提供的KV儲存、檔案操作、定時器和IoT外設控制的函式介面(函式介面指的是函式宣告,我們只要知道函式宣告,就不用關心函式的實現細節就能呼叫該函式完成相應操作),frameworks是對hal中的函式宣告進行一定的封裝,從而實現統一的介面,封裝後的函式宣告位於interfaces資料夾中,換句話說,我們想使用某個元件只需要檢視interfaces資料夾中的宣告,這樣做的好處是:更換硬體或軟體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援函式的呼叫介面修改為interfaces資料夾中的形式,即可完成新的需求),大大的提高了開發效率。

3、如何建立一個任務?

SYS_RUN巨集定義的正確用法為:

首先定義一個“初始化函式”,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”函式中初始化好了各類資源後呼叫osThreadNew函式(該建立執行緒的函式中呼叫了LOS_TASK_Create函式,也就是上面liblitekernel_flash.a庫中提供的函式)建立執行緒即可。最後將“初始化”函式傳入SYS_RUN巨集中,在系統啟動階段時,系統會為其建立一個程序,優先順序預設為2。SYS_RUN巨集會在連結時將程序入口函式統一連結到某個段中,等待系統啟動去這個段中將這些程序載入並執行(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載入這些程序,無需使用者考慮什麼時候載入程序比較合適。
其中體現了一個程序和執行緒的思想,首先通過SYS_RUN巨集建立了一個程序,該程序下面可以有多個執行緒。

//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;

  //第一步初始化該程序需要用到的資源
    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:為該程序建立執行緒
    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式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瞭解,並且根據您需要的API進行分析該API可能位於哪裡。
例如:我需要找一個建立執行緒的函式,通過框架圖我能得知,執行緒建立函式在KAL層或者核心層中,Hi3861裝置遵循cmsis介面標準,首先我開啟kernel\liteos_m\components目錄,即可在其中尋找,最終在cmsis檔案中找到該函式。
我需要尋找一個iic操作的函式,根據目錄結構,我能得知該函式在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,最後能搭建出什麼樣子就全看您啦!

作者:wx5b77d97791813
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