HarmonyOS工具链 HarmonyOS驱动加载过程分析

HDF（Hardware Driver Foundation）驱动框架，为驱动开发者提供驱动框架能力，包括驱动加载、驱动服务管理和驱动消息机制。旨在构建统一的驱动架构平台，为驱动开发者提供更精准、更高效的开发环境，力求做到一次开发，多系统部署。

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一、HarmonyOS驱动概述
HarmonyOS驱动框架采用C语言面向对象编程模型构建，通过平台解耦、内核解耦，来达到兼容不同内核，统一平台底座的目的，从而帮助开发者实现驱动的“一次开发，多系统部署” 。
为了达成这个目标， HarmonyOS驱动框架提供了：
1、操作系统适配层（OSAL，operating system abstraction layer）：提供内核操作相关接口进行统一封装，屏蔽不同系统操作接口。
2、平台驱动接口：提供Board部分驱动（例如：I2C/SPI/UART总线等平台资源）支持，同时对Board硬件操作接口进行统一的适配抽象，开发者只需开发新硬件抽象接口，即可获得新增Board部分驱动支持。
3、驱动模型：面向器件驱动，提供常见的驱动抽象模型，主要达成两个目的：
● 提供标准化的器件驱动，开发者无需独立开发，通过配置即可完成驱动的部署。
● 提供驱动模型抽象，屏蔽驱动与不同系统组件间的交互，使得驱动更具备通用性。
为了进一步简化HarmonyOS驱动开发，HarmonyOS驱动框架支持多种驱动加载方式：
● 支持驱动动态加载和静态加载，解除驱动代码和框架间的直接代码依赖，使得驱动程序可以独立编译和部署；
● 支持按需动态加载方式，避免设备驱动全量加载，可有效降低系统资源的占用。
本文主要分析HarmonyOS驱动加载过程，在正式介绍之前，首先了解HarmonyOS驱动架构的组成、工作原理和机制，从而了解驱动加载的细节。
相关介绍：https://device.harmonyos.com/cn/docs/develop/drive/oem_drive_hdfdev-0000001051715456
二、HarmonyOS驱动架构介绍
2.1 HarmonyOS驱动架构组成

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图1 HarmonyOS驱动架构
HarmonyOS驱动架构主要由HDF驱动框架、驱动程序、驱动配置文件和驱动接口四个部分组成。
1）HDF驱动框架提供统一的硬件资源管理，驱动加载管理以及设备节点管理等功能。
驱动框架采用的是主从模式设计，由Device Manager和Device Host组成。
Device Manager提供了统一的驱动管理，Device Manager启动时根据Device Information提供驱动设备信息加载相应的驱动Device Host，并控制Host完成驱动的加载。
Device Host提供驱动运行的环境，同时预置Host Framework与Device Manager进行协同，完成驱动加载和调用。根据业务的需求Device Host可以有多个实例。
说明：
Device Host顾名思义就是驱动宿主，提供驱动运行的环境。
当驱动部署在用户态时，Device Host可以由独立的进程进行承载。
当驱动在部署在内核态时，Device Host仅表示逻辑隔离。
Device Host的划分原则：Device Host属于一类设备聚合，如Camera，Audio，Display等。
驱动程序是部署在一个Device Host还是部署在不同的Device Host，主要考虑驱动程序之间是否存的业务耦合性，如果两个驱动程序之间存在依赖，可以考虑将这部分驱动程序部署在统一Host 。
2）驱动程序实现驱动的具体功能，每个驱动由一个或者多个驱动程序组成，每个驱动程序都对应着一个Driver Entry 。Driver Entry主要完成驱动的初始化和驱动接口绑定功能。
3）驱动配置文件.hcs主要由设备信息（Device Information）和设备资源（Device Resource）组成。