用鸿蒙开发AI应用（七）触摸屏控制LED

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">目录：</span>
前言
背景知识
编译用户程序框架子系统
基于AbilityKit开发的Ability
总结

前言
上一篇，我们体验了一下鸿蒙上的界面的开发流程，这一篇我们继续深入一点点，尝试打通从用户态UI到内核态HDF之间的联系。其中涉及到的调用关系比较复杂，建议在“用鸿蒙开发AI应用（五）HDF 驱动补光灯”的基础上阅读本文，HDF的相关细节这里就不在赘述了。

背景知识
用户程序框架子系统包含两个大的模块：Ability子系统和包管理子系统。

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">1. Ability子系统</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)"></span>

1.1 Ability
Ability是系统调度应用的最小单元，是能够完成一个独立功能的组件，一个应用可以包含一个或多个Ability。Ability分为两种类型：Page类型的Ability和Service类型的Ability

Page类型的Ability：带有界面，为用户提供人机交互的能力。
Service类型的Ability：不带界面，为用户提供后台任务机制。
1.2 AbilitySlice
AbilitySlice是单个页面及其控制逻辑的总和，是Page类型Ability特有的组件，一个Page类型的Ability可以包含多个AbilitySlice，此时，这些页面提供的业务能力应当是高度相关的。

1.3 生命周期
生命周期是Ability被调度到启动、激活、隐藏和退出等各个状态的的统称。

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)"></span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">Ability生命周期各状态解析：</span>

UNINITIALIZED：未初始状态，为临时状态，Ability被创建后会由UNINITIALIZED状态进入INITIAL状态；
INITIAL：初始化状态，也表示停止状态，表示当前Ability未运行，调用Start后进入INACTIVE，同时回调开发者的OnStart生命周期回调；
INACTIVE：未激活状态，表示当前窗口已显示但是无焦点状态，由于Window暂未支持焦点的概念，当前状态与ACTIVE一致。
ACTIVE：前台激活状态，表示当前窗口已显示，并获取焦点，Ability在退到后台之前先由ACTIVE状态进入INACTIVE状态；
BACKGROUND: 后台状态，表示当前Ability退到后台，Ability在被销毁后由BACKGROUND状态进入INITIAL状态，或者重新被激活后由BACKGROUND状态进入ACTIVE状态。
1.4 AbilityLoader
AbilityLoader负责注册和加载开发者Ability的模块。开发者开发的Ability先要调用AbilityLoader的注册接口注册到框架中，接着Ability启动时会被实例化。

1.5 AbilityManager
AbilityManager负责AbilityKit和Ability管理服务进行IPC的通信。

1.6 EventHandler
EventHandler是AbilityKit提供给开发者的用于在Ability中实现线程间通信的一个模块。

1.7 Ability运行管理服务
Ability运行管理服务是用于协调各Ability运行关系、及生命周期进行调度的系统服务。

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">其中，服务启动模块负责Ability管理服务的启动、注册等。</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">服务接口管理模块负责Ability管理服务对外能力的管理。</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">进程管理模块负责Ability应用所在进程的启动和销毁、及其进程信息维护等功能。Ability栈管理模块负责维护各个Ability之间跳转的先后关系。</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">生命周期调度模块是Ability管理服务根据系统当前的操作调度Ability进入相应的状态的模块。</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">连接管理模块是Ability管理服务对Service类型Ability连接管理的模块。</span>

1.8 AppSpawn
AppSpawn是负责创建Ability应用所在进程的系统服务，该服务有较高的权限，为Ability应用设置相应的权限，并预加载一些通用的模块，加速应用的启动。

2. 包管理子系统
包管理子系统，是OpenHarmony为开发者提供的安装包管理框架。

BundleKit：是包管理服务对外提供的接口，有安装/卸载接口、包信息查询接口、包状态变化监听接口。
包扫描器：用来解析本地预制或者安装的安装包，提取里面的各种信息，供管理子模块进行管理，持久化。
包安装子模块：安装，卸载，升级一个包；包安装服务一个单独进程的用于创建删除安装目录，具有较高的权限。
包管理子模块：管理安装包相关的信息，存储持久化包信息。
包安全管理子模块：签名检查、权限授予、权限管理。

HDF驱动LED（可选）
之前在内核中已经注册过一个led\_driver驱动，并以led\_service服务发布，这一节稍微重构一下代码，功能上没有变化，我们快速过一遍，熟悉HDF的可以自行跳过。

1. 业务代码
先新建头文件vendor\huawei\hdf\led\include\led\_ctrl.h。

#ifndef _LED_CTRL_H
#define _LED_CTRL_H

#include "hdf_device_desc.h"
#include "hdf_log.h"
#include "device_resource_if.h"
#include "osal_io.h"
#include "osal_mem.h"
#include "gpio_if.h"
#include "osal_irq.h"
#include "osal_time.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */

extern int32_t CtlLED(int mode);

#ifdef __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */

#endif /* _LED_CTRL_H */

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">再新建源文件 vendor\huawei\hdf\led\led\_ctrl.c</span>

#include "led_ctrl.h"

#define HDF_LOG_TAG led_driver // 打印日志所包含的标签，如果不定义则用默认定义的HDF_TAG标签

int32_t CtlLED(int mode)
{
    int32_t ret;
    uint16_t valRead;
    /* LED的GPIO管脚号 */
    // uint16_t gpio = 5 * 8 + 1;  // 红外补光灯
    uint16_t gpio = 2 * 8 + 3;  // 绿色指示灯
    // uint16_t gpio = 3 * 8 + 4;  // 红色指示灯

    /* 将GPIO管脚配置为输出 */
    ret = GpioSetDir(gpio, GPIO_DIR_OUT);
    if (ret != 0)
    {
        HDF_LOGE("GpioSerDir: failed, ret %d\n", ret);
        return ret;
    }

    if (mode == -1)
    {
        // 翻转输出口
        (void)GpioRead(gpio, &valRead);
        ret = GpioWrite(gpio, (valRead == GPIO_VAL_LOW) ? GPIO_VAL_HIGH : GPIO_VAL_LOW);
    }
    else
    {
        ret = GpioWrite(gpio, mode);
    }

    if (ret != 0)
    {
        HDF_LOGE("GpioWrite: failed, ret %d\n", ret);
        return ret;
    }
    return ret;
}

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">先完成对绿色指示灯的控制逻辑。</span>

2. 驱动实现
在 huawei/hdf 目录下新建一个文件夹 led， 然后在其中新建一个源文件 led.c。

#include "hdf_device_desc.h" // HDF框架对驱动开放相关能力接口的头文件
#include "hdf_log.h"         // HDF 框架提供的日志接口头文件
#include "led_ctrl.h"

// #define HDF_LOG_TAG led_driver // 打印日志所包含的标签，如果不定义则用默认定义的HDF_TAG标签
#define LED_WRITE_READ 1       // 读写操作码1

// Dispatch是用来处理用户态发下来的消息
int32_t LedDriverDispatch(struct HdfDeviceIoClient *client, int cmdCode, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply)
{
    int32_t result = HDF_FAILURE;
    HDF_LOGE("Led driver dispatch");
    if (client == NULL || client->device == NULL)
    {
        HDF_LOGE("Led driver device is NULL");
        return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
    }

    switch (cmdCode)
    {
    case LED_WRITE_READ:
        const char *recv = HdfSbufReadString(data);
        if (recv != NULL)
        {
            HDF_LOGI("recv: %s", recv);
            result = CtlLED(-1);
            // result = CtlLED(GPIO_VAL_HIGH);
            if (!HdfSbufWriteInt32(reply, result))
            {
                HDF_LOGE("replay is fail");
            }
            return HdfDeviceSendEvent(client->device, cmdCode, data);
        }
        break;

    default:
        break;
    }
    return result;
}

//驱动对外提供的服务能力，将相关的服务接口绑定到HDF框架
int32_t HdfLedDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    if (deviceObject == NULL)
    {
        HDF_LOGE("Led driver bind failed!");
        return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
    }
    static struct IDeviceIoService ledDriver = {
        .Dispatch = LedDriverDispatch,
    };

    deviceObject->service = (struct IDeviceIoService *)(&ledDriver);
    HDF_LOGD("Led driver bind success");
    return HDF_SUCCESS;
}


// 驱动自身业务初始的接口
int32_t HdfLedDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    if (deviceObject == NULL)
    {
        HDF_LOGE("Led driver Init failed!");
        return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
    }
    HDF_LOGD("Led driver Init success");
    return HDF_SUCCESS;
}

// 驱动资源释放的接口
void HdfLedDriverRelease(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    if (deviceObject == NULL)
    {
        HDF_LOGE("Led driver release failed!");
        return;
    }

    HDF_LOGD("Led driver release success");
    return;
}

// 定义驱动入口的对象，必须为HdfDriverEntry（在hdf_device_desc.h中定义）类型的全局变量
struct HdfDriverEntry g_ledDriverEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .moduleName = "led_driver",
    .Bind = HdfLedDriverBind,
    .Init = HdfLedDriverInit,
    .Release = HdfLedDriverRelease,
};

// 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中，在加载驱动时HDF框架会先调用Bind函数,再调用Init函数加载该驱动，当Init调用异常时，HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。
HDF_INIT(g_ledDriverEntry);

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)"> </span>

3. 驱动编译
在 huawei/hdf/led 目录下新建编译文件 Makefile。

include $(LITEOSTOPDIR)/../../drivers/hdf/lite/lite.mk

MODULE_NAME := hdf_led_driver
LOCAL_SRCS += led_ctrl.c \
              led.c \

LOCAL_INCLUDE := ./include
LOCAL_CFLAGS += -fstack-protector-strong -Wextra -Wall -Werror
include $(HDF_DRIVER)

4. 编译结果链接到内核镜像
修改 huawei/hdf/hdf\_vendor.mk 文件，添加以下代码

LITEOS_BASELIB += -lhdf_led_driver  #链接生成的静态库
LIB_SUBDIRS    += $(VENDOR_HDF_DRIVERS_ROOT)/led  #驱动代码Makefile的目录

5. 驱动配置
修改 vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/config/device\_info/device\_info.hcs配置文件，添加驱动的设备描述。

platform :: host {
    hostName = "platform_host";  // host名称，host节点是用来存放某一类驱动的容器
    priority = 50;  // host启动优先级（0-200），值越大优先级越低，建议默认配100，优先级相同则不保证host的加载顺序

    device_led :: device {                  // led设备节点
        device0 :: deviceNode {             // led驱动的DeviceNode节点
            policy = 2;                     // policy字段是驱动服务发布的策略，在驱动服务管理章节有详细介绍
            priority = 100;                 // 驱动启动优先级（0-200），值越大优先级越低，建议默认配100，优先级相同则不保证device的加载顺序
            preload = 0;                    // 驱动按需加载字段
            permission = 0666;              // 驱动创建设备节点权限
            moduleName = "led_driver";      // 驱动名称，该字段的值必须和驱动入口结构的moduleName值一致
            serviceName = "led_service";    // 驱动对外发布服务的名称，必须唯一
            deviceMatchAttr = "led_config"; // 驱动私有数据匹配的关键字，必须和驱动私有数据配置表中的match_attr值相等
        }
    }

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)"> </span>

编译用户程序框架子系统
1. 添加配置文件
在 build/lite/platform/hi3516dv300\_liteos\_a/platform.json中的subsystems字段下面添加appexecfwk和aafwk。

{
  "subsystem": "aafwk",
  "components": [
    {
      "component": "ability",
      "optional": "true",
      "dirs": [
        "foundation/aafwk"
      ],
      "targets": [
        "//foundation/aafwk/frameworks/ability_lite:aafwk_abilitykit_lite",
        "//foundation/aafwk/frameworks/ability_lite:aafwk_abilityMain_lite",
        "//foundation/aafwk/frameworks/abilitymgr_lite:aafwk_abilityManager_lite",
        "//foundation/aafwk/services/abilitymgr_lite:aafwk_services_lite"
      ],
      "features": [
        {"enable_ohos_appexecfwk_feature_ability": "true"}
      ],
      "deps": {
        "components": [
          "hilog_a",
          "bundle_mgr",
          "system_ability_manager",
          "distributed_schedule",
          "graphic",
          "utils",
          "ipc"
        ],
        "third_party": [
          "cjson",
          "bounds_checking_function"
        ]
      }
    }
  ]
},

{
  "subsystem": "appexecfwk",
  "components": [
    {
      "component": "bundle_mgr",
      "optional": "true",
      "dirs": [
        "foundation/appexecfwk"
      ],
      "targets": [
        "//foundation/appexecfwk/services/bundlemgr_lite:appexecfwk_services_lite",
        "//foundation/appexecfwk/frameworks/bundle_lite:appexecfwk_kits_lite"
      ],
      "features": [],
      "deps": {
        "components": [
          "iam",
          "app_verify",
          "hilog_a",
          "system_ability_manager",
          "global_resource_manager",
          "graphic",
          "utils"
        ],
        "third_party": [
          "cjson",
          "zlib"
        ]
      }
    }
  ]
},

2. 添加编译文件
新建build\lite\config\subsystem\aafwk\BUILD.gn文件，

import("//build/lite/config/subsystem/lite_subsystem.gni")

lite_subsystem("aafwk") {
    subsystem_components = [
        "//foundation/aafwk/frameworks/ability_lite:aafwk_abilitykit_lite",
        "//foundation/aafwk/frameworks/abilitymgr_lite:aafwk_abilityManager_lite",
        "//foundation/aafwk/services/abilitymgr_lite:aafwk_services_lite",
    ]
}

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">新建/build/lite/config/subsystem/appexecfwk/BUILD.gn文件，</span>

import("//build/lite/config/subsystem/lite_subsystem.gni")

lite_subsystem("appexecfwk") {
    subsystem_components = [
        "//foundation/appexecfwk/kits/appkit_lite:appexecfwk_kit_lite",
        "//foundation/appexecfwk/services/bundlemgr_lite:appexecfwk_services_lite",
    ]
}

3. 运行管理服务
用户程序框架有两个系统服务ability管理服务（abilityms）和（bundlems），两系统服务运行于foundation进程中。

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">abilityms和bundlems注册到sa\_manager中，sa\_manager运行于foundation进程中，sa\_manager为abilityms和bundlems创建线程运行环境。</span>

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">在foundation/distributedschedule/services/safwk\_lite/BUILD.gn中添加对abilityms和bundlems</span>

deps = [
    "...",
]
if (ohos_kernel_type == "liteos_a") {
    deps += [
        "...",
        "//foundation/aafwk/services/abilitymgr_lite:abilityms",
        "//foundation/appexecfwk/services/bundlemgr_lite:bundlems",
        "...",
    ]
}

<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)"> </span>

基于AbilityKit开发的Ability
1. 主页面实现
新建源文件applications\sample\camera\myLedApp\src\main\_ability.cpp

#include "main_ability.h"

namespace OHOS {
REGISTER_AA(MainAbility)

void MainAbility::OnStart(const Want &want)
{
    printf("MainAbility::OnStart\n");
    SetMainRoute("MainAbilitySlice");

    Ability::OnStart(want);
}

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<span class="colour" style="color:rgb(51, 51, 51)">作者：bluishfish</span>

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