# 技術(shù)視界# 【技術(shù)視界】欄目為開發(fā)者提供華為研發(fā)專家對于HarmonyOS關(guān)鍵技術(shù)的專業(yè)解讀，從不同角度、不同方面幫助開發(fā)者更好更快地掌握HarmonyOS相關(guān)開發(fā)知識。本期文章為大家?guī)淼氖欠植际?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/1751/" target="_blank">硬件技術(shù)專家的分享，希望為您的開發(fā)之路帶來啟發(fā)~

作者：ZhangChuang，華為分布式硬件技術(shù)專家

一

硬件資源池理念產(chǎn)生背景

隨著智能設(shè)備的發(fā)展和普及，越來越多的智能設(shè)備已經(jīng)深入人們的生活，比如手機(jī)，PC，平板，各類穿戴設(shè)備等。當(dāng)前單個設(shè)備的外設(shè)資源已經(jīng)非常豐富，硬件能力也很強(qiáng)大。像我們的手機(jī)、PC、平板都有相機(jī)，音頻，屏幕，鍵鼠等各種外設(shè)資源；但是這些硬件外設(shè)是屬于各個設(shè)備自身的，如果涉及到跨設(shè)備的協(xié)同操作就會比較繁瑣。比如用戶正在PC上編輯文檔，需要從平板復(fù)制一段文字，或者使用手機(jī)拍攝照片，然后插入文檔作為素材，需要用戶在各個設(shè)備上分別操作，然后發(fā)送文字或者圖片到PC，然后再回到PC進(jìn)行編輯，非常繁瑣。如果應(yīng)用開發(fā)者從應(yīng)用層實現(xiàn)設(shè)備間硬件能力共享，對于應(yīng)用開發(fā)者工作量和難度非常大，而且各個應(yīng)用之間需要重復(fù)開發(fā)，能力難以復(fù)用和繼承。

圖1 單設(shè)備硬件孤立難以共享

為此，鴻蒙系統(tǒng)提出了硬件資源池的理念，打破了各個設(shè)備硬件的孤立狀態(tài)，能夠做到設(shè)備間硬件外設(shè)全局共享。我們把各個設(shè)備的硬件外設(shè)抽象為外設(shè)信息單元，外設(shè)信息在各個可信設(shè)備之間自動同步，如此，實現(xiàn)了外設(shè)信息的全局可見；結(jié)合分布式硬件虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)任意設(shè)備之間的硬件外設(shè)能力跨設(shè)備調(diào)用；分布式硬件資源池作為系統(tǒng)能力下沉系統(tǒng)底層，北向開發(fā)者不感知資源池的存在；跨設(shè)備硬件和本地硬件使用同一套API，開發(fā)者調(diào)用跨設(shè)備硬件體驗和本地硬件一致，如此明顯的便利了開發(fā)者調(diào)用跨設(shè)備硬件，開發(fā)者無需關(guān)注硬件底層細(xì)節(jié)，專注于業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

圖2 硬件資源池打破硬件邊界，全局共享

二

鴻蒙系統(tǒng)硬件資源池支持場景

鴻蒙系統(tǒng)采用硬件資源池的理念，能夠結(jié)合多個設(shè)備的優(yōu)勢硬件為用戶提供更優(yōu)的體驗，同時支持了消費者和開發(fā)者的多種創(chuàng)新體驗。

2.1消費者場景

在消費者層面，華為分布式硬件支持智慧辦公，智慧出行等多種創(chuàng)新場景。例如智慧辦公場景中，使用一套PC鍵鼠即可和周邊平板等設(shè)備跨設(shè)備操作，使用到鍵鼠外設(shè)的跨設(shè)備操控能力；多屏協(xié)同場景中，手機(jī)屏幕顯示到平板，手機(jī)視頻通話可以使用平板的麥克風(fēng)和攝像頭，用戶在平板上即可同時操作手機(jī)平板兩臺設(shè)備，避免設(shè)備間來回切換，操作方便，這個場景使用到了麥克風(fēng)，揚聲器，攝像頭和屏幕等硬件的跨設(shè)備分布式能力。

在智慧出行場景中，用戶在手機(jī)上聽音樂或者視頻通話，進(jìn)入座艙后，手機(jī)上的音樂和通話可以自動接續(xù)到車機(jī)，使用車機(jī)的音頻外設(shè)播音和拾音，使用車機(jī)的攝像頭進(jìn)行視頻通話，更加符合用戶在座艙中的使用習(xí)慣；手機(jī)導(dǎo)航接續(xù)到車機(jī)后，車機(jī)的GPS信號可以共享給手機(jī)，結(jié)合手機(jī)GPS信號提供更高精度的定位數(shù)據(jù)；可以看到，在智慧出行場景中，可以通過分布式硬件資源池結(jié)合手機(jī)和車機(jī)的優(yōu)勢硬件，為用戶提供更好的服務(wù)體驗。

圖3 鴻蒙硬件資源池支持各類消費者場景

2.2開發(fā)者場景

對于開發(fā)者來說，由于分布式硬件資源池將跨設(shè)備硬件調(diào)用的復(fù)雜度都封裝在了系統(tǒng)底層，跨設(shè)備硬件復(fù)用本地硬件的API，開發(fā)者學(xué)習(xí)和適配難度可以做到最低。

以分布式相機(jī)為例，相機(jī)接口可以同時查詢到本地相機(jī)和跨設(shè)備相機(jī)外設(shè)，本地相機(jī)和跨設(shè)備相機(jī)通過ConnectionType.CAMERA_CONNECTION_REMOTE屬性相區(qū)分，開發(fā)者通過該屬性過濾出分布式相機(jī)后，其他操作和本地相機(jī)完全一致。無需為使用跨設(shè)備硬件學(xué)習(xí)一套獨立的API，很大程度上的簡化了開發(fā)者開發(fā)難度。

圖4 分布式硬件開發(fā)者使用示例

三

硬件資源池原理

以相機(jī)和音頻為例，假設(shè)設(shè)備A和設(shè)備B都有各自的相機(jī)和音頻外設(shè)，驅(qū)動層有對應(yīng)的本地相機(jī)和本地音頻驅(qū)動。

圖5分布式硬件資源池原理示意

分布式硬件從各自設(shè)備本地采集相機(jī)和音頻驅(qū)動信息，存入分布式數(shù)據(jù)庫。如果AB兩個設(shè)備建立了可信關(guān)系并且通過軟總線組網(wǎng)上線成功，分布式數(shù)據(jù)庫會在AB兩個設(shè)備之間自動同步各自的本地外設(shè)數(shù)據(jù)信息，這樣，設(shè)備A分布式硬件可以拿到設(shè)備B的相機(jī)和音頻外設(shè)規(guī)格數(shù)據(jù)，同樣，設(shè)備B也可以拿到設(shè)備A的相機(jī)和音頻外設(shè)規(guī)格數(shù)據(jù)。

以設(shè)備A的流程為例，分布式硬件收到對端設(shè)備B的硬件規(guī)格數(shù)據(jù)后，在驅(qū)動層注冊對應(yīng)的虛擬相機(jī)和虛擬音頻驅(qū)動，虛擬驅(qū)動相當(dāng)于對端設(shè)備物理硬件在本地的代理；虛擬驅(qū)動實現(xiàn)和本地硬件驅(qū)動相同的HDI接口，區(qū)別在于，本地硬件驅(qū)動操作本地物理硬件，虛擬硬件驅(qū)動控制和數(shù)據(jù)傳輸通過軟總線作用于對端分布式硬件。

由于和本地硬件實現(xiàn)同樣的HDI接口，設(shè)備B相機(jī)和音頻對應(yīng)的虛擬硬件可以被相機(jī)服務(wù)和音頻服務(wù)發(fā)現(xiàn)并管理，包括外設(shè)的查詢，相機(jī)的預(yù)覽拍照錄像，音頻的播放，聲音的錄制等功能。

對稱的，在設(shè)備B上會執(zhí)行同樣的過程，為設(shè)備A相機(jī)和音頻外設(shè)注冊對應(yīng)虛擬驅(qū)動，從而實現(xiàn)設(shè)備B上對設(shè)備A硬件外設(shè)的查詢和使用。

如此就實現(xiàn)了外設(shè)信息在設(shè)備間互通共享，信息感知自動注冊虛擬硬件，注冊后即可用，成為一個無中心對稱的分布式硬件外設(shè)管理系統(tǒng)。同時，分布式硬件框架定義了外設(shè)熱插拔，虛擬硬件保活等機(jī)制，保證業(yè)務(wù)可靠性。在運行時，各個硬件外設(shè)的業(yè)務(wù)運行于獨立進(jìn)程中，在進(jìn)程層面保證不同硬件的虛擬化業(yè)務(wù)互相隔離，提高了業(yè)務(wù)可靠性。

詳細(xì)實現(xiàn)可以參考分布硬件管理框架源碼：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk

四

硬件資源池接入實踐

4.1接口定義

通過前文分析，可以看到分布式硬件與南向硬件的交互涉及"硬件信息采集"和"驅(qū)動注冊"兩類業(yè)務(wù)，與此對應(yīng)，分布式硬件針對南向硬件接入定義了兩類接口。一類是硬件規(guī)格采集接口，一類是驅(qū)動注冊與準(zhǔn)備接口。

圖6 分布式硬件資源池接入接口

（1）硬件規(guī)格采集接口

硬件規(guī)格采集接口定義了規(guī)格信息的采集以及外設(shè)熱插拔事件監(jiān)聽等功能。

接口鏈接：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk/blob/master/common/utils/include/ihardware_handler.h

（2）驅(qū)動注冊與準(zhǔn)備接口

由于我們是跨設(shè)備硬件調(diào)用，涉及雙端設(shè)備的硬件，我們定義使用周邊其他設(shè)備硬件外設(shè)的一端為Source端，共享本地硬件給其他設(shè)備調(diào)用的一端為Sink端。

驅(qū)動注冊與準(zhǔn)備接口包括Source和Sink兩端。

Source端包括初始化，釋放以及虛擬驅(qū)動注冊/去注冊等功能；Sink端主要是初始化和釋放接口，用于響應(yīng)Source端的控制指令，比如播放聲音或者采集視頻畫面。在設(shè)備組網(wǎng)上線后，分布式硬件框架調(diào)用各個硬件類型的南向接口實現(xiàn)，分別初始化各類硬件的Source和Sink端業(yè)務(wù)進(jìn)程，為后續(xù)的硬件跨設(shè)備調(diào)用做好準(zhǔn)備。

Source端接口鏈接：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk/blob/master/common/utils/include/idistributed_hardware_source.h

Sink端接口鏈接：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk/blob/master/common/utils/include/idistributed_hardware_sink.h

4.2硬件接入實例

由于分布式硬件良好的南向接入解耦設(shè)計，如果有新硬件外設(shè)接入，只需要如下三步即可，以分布式相機(jī)配置為例。

Step1：定義硬件外設(shè)類型枚舉值CAMERA。

enumclassDHType:uint32_t{
UNKNOWN=0x0,//unknowndevice
CAMERA=0x01,//Camera
AUDIO=0x02,//Mic
SCREEN=0x08,//Display
GPS=0x10,//GPS
INPUT=0x20,//Keyboard
MAX_DH=0x80000000
};

（左右滑動查看更多）

文件鏈接：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk/blob/master/common/utils/include/device_type.h

Step2：實現(xiàn)分布式硬件框架定義的南向接入接口，分別實現(xiàn)為三個so。

1、實現(xiàn)分布式硬件框架定義的硬件規(guī)格采集接口IHardwareHandler，并編譯獲得接口實現(xiàn)libdistributed_camera_handler.z.so。

參考代碼：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_camera/blob/master/services/cameraservice/cameraoperator/handler/include/dcamera_handler.h

2、實現(xiàn)Source側(cè)接入接口IDistributedHardwareSource，并編譯獲得接口實現(xiàn)libdistributed_camera_source_sdk.z.so。

參考代碼：https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_camera/blob/master/interfaces/inner_kits/native_cpp/camera_source/include/dcamera_source_handler.h

3、實現(xiàn)Sink側(cè)接入接口IDistributedHardwareSink，并編譯獲得接口實現(xiàn)libdistributed_camera_sink_sdk.z.so。

參考代碼：

https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_camera/blob/master/interfaces/inner_kits/native_cpp/camera_sink/include/dcamera_sink_handler.h

Step3：在分布式硬件子部件配置文件中，添加新硬件外設(shè)相關(guān)配置，包括外設(shè)類型，南向接口實現(xiàn)的so名稱，版本號，以及Source和Sink端服務(wù)分配的服務(wù)Id。

該配置由產(chǎn)品定義確定，不同的產(chǎn)品可能使用不同的分布式能力。以RK3568開發(fā)板為例，配置如下：

{
"name":"distributed_camera",
"type":"CAMERA",
"comp_handler_loc":"libdistributed_camera_handler.z.so",
"comp_handler_version":"1.0",
"comp_source_loc":"libdistributed_camera_source_sdk.z.so",
"comp_source_version":"1.0",
"comp_source_sa_id":4803,
"comp_sink_loc":"libdistributed_camera_sink_sdk.z.so",
"comp_sink_version":"1.0",
"comp_sink_sa_id":4804
}

（左右滑動查看更多）

配置鏈接：https://gitee.com/openharmony/device_board_hihope/blob/master/rk3568/distributedhardware/distributed_hardware_components_cfg.json

三個接口的so實現(xiàn)后，編譯打包到系統(tǒng)庫路徑下，同時配置到分布式硬件部件配置文件中，設(shè)備組網(wǎng)上線后，可以看到分布式相機(jī)的dcamera進(jìn)程已經(jīng)成功啟動，表明相機(jī)外設(shè)已經(jīng)納入資源池管理，成為分布式相機(jī)。

從下述截圖也可以看到分布式硬件其他相關(guān)進(jìn)程，dhardware就是分布式硬件資源池管理框架進(jìn)程，顧名思義，dcamera是分布式相機(jī)進(jìn)程，dinput是分布式鍵鼠輸入進(jìn)程，dscreen是分布式屏幕進(jìn)程。

圖7 分布式硬件相關(guān)進(jìn)程

五

社區(qū)已開源分布式硬件代碼倉

當(dāng)前在OpenHarmony開源社區(qū)，已經(jīng)開源了硬件資源池管理框架，分布式相機(jī)，分布式音頻，分布式屏幕，分布式輸入的代碼倉，開放了相機(jī)，音頻，屏幕和鍵鼠輸入外設(shè)的跨設(shè)備控制源碼，關(guān)于硬件資源池的詳細(xì)實現(xiàn)，可以參考我們的開源代碼倉。1、分布式硬件框架（distributedhardware_distributed_hardware_fwk）https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_hardware_fwk

2、分布式相機(jī)（distributedhardware_distributed_camera）

https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_camera

3、分布式音頻（distributedhardware_distributed_audio）

https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_audio

4、分布式屏幕（distributedhardware_distributed_screen）

https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_screen

5、分布式輸入（distributedhardware_distributed_input）

https://gitee.com/openharmony/distributedhardware_distributed_input

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