
Ch5 驱动子系统原理解析
书中对 HarmonyOS 中的 HDF 驱动架构所画的这张图非常清晰的描述了 HDF 的设计思想。书中的描述也非常详细,但是能不能用更加形象的类比方式来理解 HDF 的工作原理呢?为此,我把这个问题抛给豆包,它给出了一个以大型活动做类比的解释,我觉得这个类比特别形象,特别贴切,我稍作改动后把这个类比结果发上来,希望对大家理解 HDF 能有帮助。
如果把 HarmonyOS 中的 HDF 类比成一个基于剧场的大型演出活动的组织协调团队来理解的话:
从整体架构角度类比
- 剧场及基础设施(硬件平台):演出活动的剧场中,有各种基础的设施如舞台、灯光、音响等,这就相当于 HarmonyOS 所运行的硬件平台,是一切演出活动(系统运行)的基础物理支撑。
- 活动组织协调团队(HDF):HDF 就如同一个专业的演出活动组织协调团队。这个团队要负责与剧场中各个设施的供应商(硬件设备)进行沟通协调,确保所有设施能正常运行并为演出活动服务。
- 活动参与者(上层应用和系统):对应 HarmonyOS 中的上层应用和系统,他们就像演出团队,只需要关注演出本身的内容和体验,而不需要了解场地设施是如何运作的,他们只需要向演出组织协调团队提出需求,由团队来负责搞定一切。
从驱动基础框架角度类比
- 总调度中心(Device Manager):在具体的演出活动组织协调团队中,有一个总的调度中心,负责整体的规划和指挥。它知道整个演出过程需要哪些设施,在演出开始前,根据演出节目的安排和设施清单,去联系并启动各个设施对应的执行小组(Device Host),让他们准备好各自负责的设施,确保在演出进行时能正常使用。
- 执行小组(Device Host):每个执行小组负责一类或几类具体的设施。比如灯光执行小组负责舞台灯光的调试和控制,音响执行小组负责音响设备等。他们从总调度中心获取任务后,就开始工作,确保自己负责的设备能正常运行,为演出提供相应的支持。每个执行小组都有自己的工作区域和流程,这就像Device Host提供了驱动运行的环境,并且有自己的一套与设备交互的方式。
从驱动程序的角度类比
- 设施操作手册(驱动程序):每个设施都有对应的操作手册,详细说明了这个设施该如何操作、有哪些功能等。在 HarmonyOS 中,驱动程序就类似于这些操作手册,它详细地实现了对硬件设备的各种操作功能,比如如何控制一个传感器获取数据,如何控制显示屏显示图像等。每个驱动程序都有一个主要的入口点(driver entry),就像操作手册的目录页,通过这个入口可以找到各种具体操作的说明,在系统中就是通过这个入口来完成驱动的初始化和与其他部分的接口绑定。
从驱动配置文件角度类比
- 活动设施规划表(驱动配置文件):演出活动组织协调团队在演出开始前需要制定一个设施规划表,记录每个设施的位置、数量、使用时间等信息,以及每个设施需要的资源,比如灯光设备需要多少电力、音响设备需要连接到哪个音频接口等。在 HarmonyOS 中,驱动配置文件(HCS)就起到了这样的作用,它记录了设备的各种信息,比如设备应该在系统的哪个位置工作、以什么方式工作,还记录了设备需要的各种资源,像GPIO管脚、寄存器等资源信息,让系统知道如何去配置和使用这些设备。
从驱动接口角度类比
- 沟通渠道和规范(驱动接口):演出活动组织协调团队为了能让整个演出活动顺利进行,需要和演员、设施供应商等进行沟通,这就需要有统一的沟通渠道和规范。在 HarmonyOS 中,驱动接口(HDI)就是这样的沟通渠道和规范,它规定了上层应用和系统如何与驱动程序进行交互,也规定了驱动程序如何与硬件设备进行交互。无论系统内部如何变化,只要这个沟通渠道和规范不变,大家就都能正常交流协作,就像不管演出的具体内容怎么变,只要沟通渠道和规范不变,演出就能顺利组织下去。
从操作系统适配层角度类比
- 翻译官团队(操作系统适配层):假设演员来自不同的国家,说不同的语言,而设施供应商也可能来自不同地区,有不同的操作习惯和术语。这时就需要一个翻译官团队来进行语言和操作习惯的转换,让大家都能理解对方的意思。在 HarmonyOS 中,操作系统适配层(OSAL)就像这个翻译官团队,它把不同操作系统的操作接口进行统一封装和转换,让驱动程序不需要关心具体是在哪个操作系统上运行,只需要按照统一的方式进行操作就行,就像设施供应商不需要关心演员说什么语言,只需要按照翻译官的指示操作就行。
通过这样的类比,可以更形象地理解 HarmonyOS 中 HDF 的各个部分及其作用,它就像一个高效的演出活动组织协调团队,让硬件设备和上层应用、系统能够很好地协同工作,共同完成HarmonyOS 的各种任务。