前言
下面我们继续跟着架构图去学习另一个板块——驱动，本片将介绍。
驱动开发简介
什么是驱动开发呢，回想我们之前介绍内核的时候，内核的作用是帮助我们完成对硬件的操控的，我们已经通过KAL内核抽象层提供的规范接口，实现了对内核的一些基本控制，但是并没有涉及到硬件设备，那么驱动开发的含意就呼之欲出了。
驱动开发是指为操作系统或硬件设备编写软件驱动程序的过程。驱动程序是一种特殊的软件，它与操作系统或硬件设备进行交互，以使它们能够有效地通信和协同工作。通俗点讲就是IO控制硬件设备。IO流在读写文件时大家都会用到，我们的驱动也像IO流，只不过操作的对象不在是虚拟的文件，而是你手中的开发板，实实在在摸得到的硬件设备。
硬件设备介绍
硬件总览
笔者使用的是智能家居开发套件：Hi3861
硬件详细介绍
底板
核心板
oled屏幕
交通灯
RGB灯板
环境检测板
NFC
驱动开发
GPIO
GPIO可以理解为数字I/O，是一种电平控制，由0和1表示，0表示低电平，1表示高电平。Hi3861芯片一共有15各个GPIO引脚，芯片内部集成了GPIO模块，方便我们去使用。
Hi3861 GPIO 引脚分布
IoT接口
OprnHarmony提供了操作物联网各种外接设备的一组API，方便我们去控制与外接设备的交互。一共有三类IoT接口。
- HAL硬件抽象层接口。
- HDF硬件驱动框架接口。
- 海思SDK接口。
其中HDF接口是主推接口，在上面的架构图中也能看到，海思的SDK是原厂商提供的底层接口。
GPIO控制流程
IoT编程工作环境补充
在源码目录生成的 .vscode的目录下的 c_cpp_properties.json 文件中做出如下添加。
[注：目录可能因为源码版本不同而不一致，这里可以手动搜索文件来确定库的存放位置]。
打开 usr_config.mk 文件 修改如下配置，防止后续的操作中出现编译错误，笔者报错时，也是在这卡了很久。这个配置项默认是关闭的，就会导致某些库中的方法无法被识别，编译就会出问题，主要是pwm模块的使用，这里提前说一下。
GPIO-API
- GPIO初始化。
unsigned int IoTGpioInit(unsigned int id);参数解释：
- id: GPIO的引脚编号。
返回值:
- IOT_SUCCESS：如果GPIO设备成功初始化，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果GPIO设备初始化失败，则返回该值。
- GPIO参数设置。
unsigned int IoTGpioSetDir(unsigned int id, IotGpioDir dir);参数解释：
- id: GPIO的引脚编号。
- dir: 设置GPIO为输入/输出。
返回值：
- IOT_SUCCESS：如果GPIO设备成功设置，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果GPIO设备设置失败，则返回该值。
其中，IotGPIODir 的定义如下的枚举类型：
typedef enum {
IOT_GPIO_DIR_IN = 0,
IOT_GPIO_DIR_OUT
} IotGpioDir;- 设置GPIO输出状态。
unsigned int IoTGpioSetOutputVal(unsigned int id, IotGpioValue val);参数解释：
- id: GPIO的引脚编号。
- val: 输出的电平值。
返回值：
- IOT_SUCCESS：如果GPIO设备成功设置，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果GPIO设备设置失败，则返回该值。
其中，IotGPIOValue的定义如下的枚举类型：
typedef enum {
IOT_GPIO_VALUE0 = 0,
IOT_GPIO_VALUE1
} IotGpioValue;- 解除GPIO。
unsigned int IoTGpioDeinit(unsigned int id);参数解释：
- id: GPIO的引脚编号
返回值:
- IOT_SUCCESS：如果GPIO设备成功解除，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果GPIO设备解除失败，则返回该值。
- 获取GPIO引脚状态。
unsigned int IoTGpioGetOutputVal(unsigned int id, IotGpioValue *val);参数解释：
- id: GPIO的引脚编号
- *val: 获取输出的电平值的指针
返回值：
- IOT_SUCCESS：如果GPIO设备成功获取，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果GPIO设备获取失败，则返回该值。
这个API和设置GPIO引脚的API很像，只不过val属性变成了个指针，也就通过这个指针帮我们获取到GPIO的引脚状态的。
- 引脚中断函数注册。
unsigned int IoTGpioRegisterIsrFunc(unsigned int id, IotGpioIntType intType, IotGpioIntPolarity intPolarity,
GpioIsrCallbackFunc func, char *arg);参数解释：
- id：GPIO引脚的编号。
- intType：中断类型。
- intPolarity：中断极性。
- func：中断回调函数。
- arg：中断回调函数中使用的参数的指针。
返回值：
- IOT_SUCCESS：如果成功启用GPIO引脚的中断功能，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果启用GPIO引脚的中断功能失败，则返回该值。
其中 IotGpioIntType 定义如下的枚举类型。
typedef enum {
IOT_INT_TYPE_LEVEL = 0,
IOT_INT_TYPE_EDGE
} IotGpioIntType;IOT_INT_TYPE_LEVEL：表示电平触发的中断类型。这种中断类型基于GPIO引脚的电平状态进行触发，即当引脚的电平为特定的电平（例如高电平或低电平）时触发中断。
IOT_INT_TYPE_EDGE：表示边沿触发的中断类型。这种中断类型基于GPIO引脚的电平变化进行触发，即当引脚的电平从一个状态变化到另一个状态（例如从低电平到高电平或从高电平到低电平）时触发中断。
IotGpioIntPolarity 定义如下的枚举类型。
typedef enum {
IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW = 0,
IOT_GPIO_EDGE_RISE_LEVEL_HIGH
} IotGpioIntPolarity;IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW：表示在低电平或下降沿触发中断。这意味着当GPIO引脚的电平为低电平时或引脚的电平从高电平变为低电平时，触发中断。
IOT_GPIO_EDGE_RISE_LEVEL_HIGH：表示在高电平或上升沿触发中断。这意味着当GPIO引脚的电平为高电平时或引脚的电平从低电平变为高电平时，触发中断。
当我们向外界设备进行输入流操作时，需要处理一些业务逻辑，在中断函数中完成，后面会后案例让大家体会。
- 引脚中断函数解除。
unsigned int IoTGpioUnregisterIsrFunc(unsigned int id);参数解释：
- id：GPIO引脚的编号。
返回值：
- IOT_SUCCESS：如果成功解除GPIO引脚的中断功能，则返回该值。
- IOT_FAILURE：如果解除GPIO引脚的中断功能失败，则返回该值。
解除类型的API都比较简单。
- 设置引脚的功能复用。
hi_u32 hi_io_set_func(hi_io_name id, hi_u8 val);参数解释：
- id：硬件管脚的枚举类型 hi_io_name，表示要设置复用功能的IO索引。
- val：复用功能的枚举类型 hi_u8，表示要设置的复用功能。根据待设置的硬件管脚，从给定的枚举值中选择相应的功能。
返回值：
- 0：成功设置复用功能。
- HI_ERR_GPIO_INVALID_PARAMETER：设置复用功能失败，输入参数无效或不支持的功能。
其中 hi_io_name 的美剧类型定义如下：
typedef enum {
HI_IO_NAME_GPIO_0,
HI_IO_NAME_GPIO_1,
HI_IO_NAME_GPIO_2,
HI_IO_NAME_GPIO_3,
HI_IO_NAME_GPIO_4,
HI_IO_NAME_GPIO_5,
HI_IO_NAME_GPIO_6,
HI_IO_NAME_GPIO_7,
HI_IO_NAME_GPIO_8,
HI_IO_NAME_GPIO_9,
HI_IO_NAME_GPIO_10,
HI_IO_NAME_GPIO_11,
HI_IO_NAME_GPIO_12,
HI_IO_NAME_GPIO_13,
HI_IO_NAME_GPIO_14,
HI_IO_NAME_SFC_CSN,
HI_IO_NAME_SFC_IO1,
HI_IO_NAME_SFC_IO2,
HI_IO_NAME_SFC_IO0,
HI_IO_NAME_SFC_CLK,
HI_IO_NAME_SFC_IO3,
HI_IO_NAME_MAX,
} hi_io_name;hi_u8 的定义如下：
typedef unsigned char hi_u8;Hi3861的引脚数量少，很多功能都是被集成在同一个引脚上的，因此需要我们去选择引脚配置。
- 启用某个IO引脚的上下拉功能。
hi_u32 hi_io_set_pull(hi_io_name id, hi_io_pull val);参数解释：
- id：硬件管脚的枚举类型 hi_io_name，表示要设置上下拉功能的IO引脚的索引。
- val：上下拉状态的枚举类型 hi_io_pull，表示要设置的上下拉状态。
返回值：
- 0：成功设置上下拉功能。
- HI_ERR_GPIO_INVALID_PARAMETER：设置上下拉功能失败，输入参数无效或不支持的功能。
其中 hi_io_pull 的定义如下的枚举类型：
typedef enum {
HI_IO_PULL_NONE,
HI_IO_PULL_UP,
HI_IO_PULL_DOWN,
HI_IO_PULL_MAX,
} hi_io_pull;上下拉功能可用于确定GPIO引脚的输入电平状态。例如，通过启用上拉功能，可以将引脚的输入电平拉高，使其在未连接外部设备时保持为高电平状态。这样，在检测外部设备连接时，可以通过读取引脚的输入电平状态来确定设备的连接状态。
GPIO控制LED案例
能够使用我们的user按键控制可编程led灯的熄灭与点亮。
思路：通过读取按键的电平状态，触发中断回调函数，修改led的电平。
- 新建样例目录。
applications/sample/wifi-iot/app/led_gpio_demo - 新建源文件和gn文件。
applications/sample/wifi-iot/app/led_gpio_demo/ledGpio.c
applications/sample/wifi-iot/app/led_gpio_demo/BUILD.gn - 编写源文件，ledGpio.c [笔者加了详细的注释，就直接上代码了]。
// C语言标准库
#include
// 初始化库
#include "ohos_init.h"
// 内核编程标准接口
#include "cmsis_os2.h"
// IoT接口 GPIO
#include "iot_gpio.h"
// 海思SDK IO
#include "hi_io.h"
// 定义引脚的编号
#define LED_GPIO 9
#define BUTTON_GPIO 5
// 定义ledPin（电平）低电平led点亮，高电平led熄灭，高低电平的定义在之前的api中已经介绍过了，是一个枚举类型。
static IotGpioValue ledPin = IOT_GPIO_VALUE0;
//GPIO5的中断处理函数，当我们点击user按钮时，系统的内核就会暂停手头的工作来执行我们这里的中断函数。
static void ButtonPressed(char* atgs){
// 我们的业务逻辑是让led熄灭点亮熄灭点亮，因此只需要修改上方我们定义的ledPin值即可
if(ledPin == IOT_GPIO_VALUE0){
ledPin = IOT_GPIO_VALUE1;
} else {
ledPin = IOT_GPIO_VALUE0;
}
}
// 主函数
static void GpioInitMain(void){
// 在主函数中我们通常完成一些GPIO的注册和设置，主要就是用一些介绍给大家的API即可
// GPIO初始化 ——> IoTGpioInit 接口
IoTGpioInit(LED_GPIO);
IoTGpioInit(BUTTON_GPIO);
// 设置引脚的功能，因为hi3861的引脚数少，一个引脚上集成了很多功能，需要我们手动设置，选择其中的一项功能
hi_io_set_func(LED_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_9_GPIO);
hi_io_set_func(BUTTON_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_5_GPIO);
// 设置GPIO的输入输出模式 led为输出模式，button为输入模式
IoTGpioSetDir(LED_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);
IoTGpioSetDir(BUTTON_GPIO, IOT_GPIO_DIR_IN);
// 设置GPIO5为上拉模式
hi_io_set_pull(BUTTON_GPIO, HI_IO_PULL_UP);
// 注册中断函数
IoTGpioRegisterIsrFunc(BUTTON_GPIO, IOT_INT_TYPE_EDGE, IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW, ButtonPressed, NULL);
// 循环设置led的电平
while(1){
IoTGpioSetOutputVal(LED_GPIO, ledPin);
osDelay(10);
}
}
// 测试入口
static void GpioTest(void){
// 创建线程，大家还记得怎么创建的吗
osThreadAttr_t attr = {"GpioInitMain", 0, NULL, 0, NULL, 1024, osPriorityNormal, 0, 0};
osThreadNew((osThreadFunc_t)GpioInitMain, NULL, &attr);
}
APP_FEATURE_INIT(GpioTest); - 编写BIULD.gn文件。
static_library("led_gpio_demo"){
sources = [
"ledGpio.c"
]
include_dirs = [
"//commonlibrary/utils_lite/include/",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/hi3861_adapter/kal/cmsis",
"//base/iothardware/peripheral/interfaces/inner_api",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/include/"
]
}- 编写app目录下的BUILD.gn文件。
- 编译，烧录。
- 重启开发板，点击user按钮，观察可编程led的状态。
PWM
除了GPIO外，我们还可以通过PWM进行外部设备的控制，PWM是一种脉冲调制技术，用于控制数字系统中的模拟信号。通过改变信号的占空比，PWM可以模拟出不同的电压或电流值。在PWM信号中，周期固定，但高电平和低电平的持续时间可以不同。例如，一个50%的占空比意味着高电平和低电平各占一个周期的一半时间。当占空比增加时，高电平的持续时间增加，低电平的持续时间减少，平均输出功率也相应增加。因此，我们还可以用PWM控制led的亮度，因为占空比会直接影响输出的功率，功率会影响灯的亮度，算是中学物理了。广泛应用于电机控制、LED调光、音频生成等。
占空比与灯泡亮度
总结
PWM有两个重要的参数，第一个是输出频率，频率越高，则模拟的效果越好；第二个是占空比，占空比就是改变输出模拟效果的电压大小，占空比越大则模拟出的电压越大。
PWM-API
很多基础的IoT接口都已经在GPIO-API上讲到了，这里的介绍就相对简单一点。
- 初始化PWM。
unsigned int IoTPwmInit(unsigned int port);通过参数port，指定PWM的端口号。
- 启用PWM。
unsigned int IoTPwmStart(unsigned int port, unsigned short duty, unsigned int freq);参数解释：
- port：PWM的端口号
- duty：PWM输出的占空比
- freq：PWM输出的频率
- 停止PWM。
unsigned int IoTPwmStop(unsigned int port);通过参数port，停止PWM的输出。
结合GPIO和PWM我们已经可以去控制一些板子了，就不单独设计PWM的案例了。
交通灯板的控制
交通灯板上一共有3个小板块，红绿灯，蜂鸣器，按钮。下面逐个为大家讲解如何使用对应的API去控制他们。（涉及 GPIO控制设备和中断函数处理 ）
按钮控制蜂鸣器
按一下按钮，蜂鸣器鸣叫3秒。
- 新建样例目录。
applications/sample/wifi-iot/app/pwm_out_demo - 新建源文件和gn文件。
applications/sample/wifi-iot/app/pwm_out_demo/pwm.c
applications/sample/wifi-iot/app/pwm_out_demo/BUILD.gn - 编写源文件，pwm.c。
#include
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "hi_io.h"
#include "iot_gpio.h"
// pwm接口
#include "iot_pwm.h"
#include "hi_pwm.h"
#define BUTTON_GPIO 8
#define BEE_GPIO 9
static int flag = 0;
// GPIO8中断函数
static void ButtonPressed(char* atgs){
// 业务逻辑是让蜂鸣器响三秒
if(flag == 0){
flag = 1;
}
}
// 主线程函数
static void PwmInitMain(void){
// 初始化GPIO模块
IoTGpioInit(BUTTON_GPIO);
IoTGpioInit(BEE_GPIO);
// 设置引脚功能
hi_io_set_func(BEE_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_9_PWM0_OUT);
hi_io_set_func(BUTTON_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_8_GPIO);
// 设置GPIO输出模式
IoTGpioSetDir(BEE_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);
IoTGpioSetDir(BUTTON_GPIO, IOT_GPIO_DIR_IN);
// 设置引脚上拉
hi_io_set_pull(BUTTON_GPIO, HI_IO_PULL_UP);
// 注册中断函数
IoTGpioRegisterIsrFunc(BUTTON_GPIO, IOT_INT_TYPE_EDGE, IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW, ButtonPressed, NULL);
// 循环监听flag，当按钮被按下时，flag会置为1，蜂鸣器工作3秒
while(1){
if(flag){
// 初始化PWM模块
IoTPwmInit(HI_PWM_PORT_PWM0);
// 设置信号输出， 端口，占空比，频率
IoTPwmStart(HI_PWM_PORT_PWM0, 50, 4000);
// 鸣3秒
osDelay(300);
// 停止信号输出
IoTPwmStop(HI_PWM_PORT_PWM0);
flag = 0;
}
osDelay(100);
}
}
// 测试入口
static void PwmTest(void){
osThreadAttr_t attr = {"GpioInitMain", 0, NULL, 0, NULL, 1024, osPriorityNormal, 0, 0};
osThreadNew((osThreadFunc_t)PwmInitMain, NULL, &attr);
}
APP_FEATURE_INIT(PwmTest); - 编写BIULD.gn文件。
static_library("pwm_out_demo"){
sources = [
"pwm.c"
]
include_dirs = [
"//commonlibrary/utils_lite/include/",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/hi3861_adapter/kal/cmsis",
"//base/iothardware/peripheral/interfaces/inner_api",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/include/"
]
}- 编写app目录下的BUILD.gn文件。
- 编译，烧录。
- 重启开发板，点击s1按钮，可以听到蜂鸣器鸣叫。
按钮切换红绿灯
按一下按钮，红绿灯顺次切换。
- 新建样例目录。
applications/sample/wifi-iot/app/traffic_demo - 新建源文件和gn文件。
applications/sample/wifi-iot/app/traffic_demo/traffic.c
applications/sample/wifi-iot/app/traffic_demo/BUILD.gn - 编写源文件，traffic.c。
#include
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "hi_io.h"
#include "iot_gpio.h"
#define BUTTON_GPIO 8
#define RED_GPIO 10
#define GREEN_GPIO 11
#define YELLOW_GPIO 12
// 每个灯的引脚编号
static int lights[3] = {RED_GPIO, GREEN_GPIO, YELLOW_GPIO};
// 每个灯的状态
static int lightsStauts[3] = {0, 0, 0};
// 灯的索引
static int lightsIndex = 0;
// 中断函数
static void ButtonPress(char *args){
// 点击按钮，要能够切换红绿灯，修改灯的状态数组即可
for(unsigned int i = 0; i < 3; i++){
if(i == lightsIndex){
lightsStauts[i] = 1;
} else {
lightsStauts[i] = 0;
}
}
lightsIndex++;
if(lightsIndex >= 3){
lightsIndex = 0;
}
}
// 主函数
static void TrafficInitMain(void){
// GPIO初始化
IoTGpioInit(BUTTON_GPIO);
IoTGpioInit(RED_GPIO);
IoTGpioInit(GREEN_GPIO);
IoTGpioInit(YELLOW_GPIO);
// GPIO功能设置
hi_io_set_func(BUTTON_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_8_GPIO);
hi_io_set_func(RED_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_10_GPIO);
hi_io_set_func(GREEN_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_11_GPIO);
hi_io_set_func(YELLOW_GPIO, HI_IO_FUNC_GPIO_12_GPIO);
// PGPIO输入输出设置
IoTGpioSetDir(BUTTON_GPIO, IOT_GPIO_DIR_IN);
IoTGpioSetDir(RED_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);
IoTGpioSetDir(GREEN_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);
IoTGpioSetDir(YELLOW_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);
// 引脚上拉
hi_io_set_pull(BUTTON_GPIO, HI_IO_PULL_UP);
// 中断回调函数注册
IoTGpioRegisterIsrFunc(BUTTON_GPIO, IOT_INT_TYPE_EDGE, IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW, ButtonPress, NULL);
while(1){
// 设置输出电平，即可控制灯的点亮熄灭，其实和之前控制led一样，只不过这次一下控制3个，用数组而已
for(unsigned int i = 0; i < 3; i++){
IoTGpioSetOutputVal(lights[i], lightsStauts[i]);
}
osDelay(100);
}
}
// 测试入口
static void TrafficTest(void){
osThreadAttr_t attr = {"TrafficInitMain", 0, NULL, 0, NULL, 1024, osPriorityNormal, 0, 0};
osThreadNew((osThreadFunc_t)TrafficInitMain, NULL, &attr);
}
APP_FEATURE_INIT(TrafficTest); - 编写BIULD.gn文件。
static_library("traffic_demo"){
sources = [
"traffic.c"
]
include_dirs = [
"//commonlibrary/utils_lite/include/",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/hi3861_adapter/kal/cmsis",
"//base/iothardware/peripheral/interfaces/inner_api",
"//device/soc/hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/include/"
]
}- 编写app目录下的BUILD.gn文件。
- 编译，烧录。
- 重启开发板，点击s1按钮，可以看到红绿灯正在切换。大家也可以修改代码，实现有红黄绿，绿黄红那样变化。
至此，交通灯板的三个小模块就给大家介绍到这里，这些都是基本操作，仅在如何控制设备，与设备交互，大家可以根据自己的想法，创新一些业务逻辑，使用该功能板完成相应的场景业务。
结束语
本片主要介绍了GPIO，PWM控制驱动的方案，并在交通灯板上进行了实际演示，以及三色灯的使用。后续的开发板硬件设备会在OpenHarmony智能开发套件[驱动开发篇·下]中详细讲解，包括人体红外感应，光敏电阻，RGB灯效，温湿度传感器，oled屏幕的点亮。
[本来每一个案例后面都做了实际效果演示视频的，但是视频好像上传不了，那暂时就没有视频演示了。]
