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设备架构设计

概述​

ElenixOS 采用分层架构设计，核心原则是上层发控制指令，下层只做状态上报。这种设计实现了关注点分离，使得系统各层之间保持松耦合，同时便于移植和扩展。

driver → 上报状态
        ↓
device manager 更新 state
        ↓
service 查询 state

架构分层​

层级关系​

应用层 (Application)
    ↓ 控制指令 (OPS)
服务层 (Service Layer)
    ↓ 查询/控制
设备管理器 (Device Manager)
    ↓ 状态上报
驱动层 (Driver)

设计约束​

服务层（Service Layer）

  • 向上提供标准 API 接口
  • 只能使用设备，不能管理设备信息
  • 通过设备管理器获取设备实例，对设备的 OPS 进行操作
  • 禁止直接调用驱动层代码

设备框架（Device Framework）

  • 通过设备管理器统一管理设备实例
  • 所有设备必须提供 register 函数用于注册
  • 设备状态只能由驱动上报给设备管理器
  • 服务层只能通过查询状态机状态获取设备状态

驱动层（Driver）

  • 由移植方实现
  • 通过实现 OPS 确保上层可操作底层设备
  • 负责硬件状态采集和上报

服务层​

服务列表​

服务名称服务文件功能描述
传感器服务eos_service_sensor.c/.h传感器采样与数据处理
显示服务eos_service_display.c/.h屏幕亮度管理与电源控制
电池服务eos_service_battery.c/.h电池状态监测与电量管理
电源管理服务eos_service_pm.c/.h系统电源状态与睡眠管理
触感服务eos_service_haptic.c/.h触觉反馈控制
时间服务eos_service_time.c/.h系统时间获取
存储服务eos_service_storage.c/.h文件系统操作与 JSON 存储
配置服务eos_service_config.c/.h系统配置管理
状态服务eos_service_state.c/.h运行时持久化状态管理
日志服务eos_log.c/.h日志系统

服务命名规范​

服务文件命名：eos_service_<service_name>.c/.h

服务初始化 API：eos_service_<service_name>_init()

其他 API 统一为：eos_<service_name>_<function_name>()

设备框架​

设备管理器​

设备管理器是上层获取设备实例的唯一路径。

支持的设备类型​

设备类型设备文件说明
传感器设备eos_dev_sensor.c/.h支持多实例，链表管理
显示屏设备eos_dev_display.c/.h单实例
电池设备eos_dev_battery.c/.h单实例
电源设备eos_dev_power.c/.h单实例
时间设备eos_dev_time.c/.h单实例
震动器设备eos_dev_vibrator.c/.h单实例

设备管理器必须提供的能力​

  1. 注册函数（必须命名为 register）

    • 输入参数为 OPS 指针
    • 用于注册设备实例

  2. 查找设备功能

    • 单实例设备提供 get_instance 或 get_default
    • 多实例设备提供 find 和 find_by_type API

  3. 获取设备状态（get_state）

    • 用于查询设备当前状态

  4. 设备状态上报（report）

    • 由驱动层调用，上报设备状态变化

设备管理器禁止实现​

  1. 禁止使用 PORT，提供 OPS 实现设备控制，禁止使用弱定义
  2. 禁止提供业务接口（如采样频率设置、模式切换等）
  3. 禁止提供注销函数
  4. 禁止提供用户数据字段

设备基本结构​

typedef enum {
    DEV_STATE_NONE = 0,   // 不存在 / 未注册
    DEV_STATE_READY,      // 已初始化，可用
    DEV_STATE_BUSY,       // 正在使用
    DEV_STATE_ERROR,      // 出错
} eos_dev_state_t;

typedef struct {
    const eos_<device_name>_ops_t *ops;
    <private_info>
    eos_dev_state_t _state; // 私有字段
} eos_<device_name>_dev_t;

传感器设备​

传感器设备支持多实例管理，使用链表组织。

传感器类型​

typedef enum {
    EOS_SENSOR_TYPE_UNKNOWN = 0,
    EOS_SENSOR_TYPE_ACCE,       // 加速度计
    EOS_SENSOR_TYPE_GYRO,       // 陀螺仪
    EOS_SENSOR_TYPE_HR,         // 心率传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_SPO2,       // 血氧传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_LIGHT,      // 环境光传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_PROXIMITY,  // 接近传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_ECG,        // 心电图传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_TEMP,       // 温度传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_MAG,        // 磁力计
    EOS_SENSOR_TYPE_BARO,       // 气压计
    EOS_SENSOR_TYPE_CAP,        // 电容传感器
    EOS_SENSOR_TYPE_STEP,       // 计步器
    EOS_SENSOR_TYPE_MAX
} eos_sensor_type_t;

传感器数据结构​

typedef union {
    eos_sensor_data_acce_t acce;
    eos_sensor_data_gyro_t gyro;
    eos_sensor_data_mag_t mag;
    eos_sensor_data_temp_t temp;
    eos_sensor_data_baro_t baro;
    eos_sensor_data_light_t light;
    eos_sensor_data_proximity_t proximity;
    eos_sensor_data_hr_t hr;
    eos_sensor_data_spo2_t spo2;
    eos_sensor_data_ecg_t ecg;
    eos_sensor_data_cap_t cap;
    eos_sensor_data_step_t step;
    eos_sensor_data_battery_t battery;
} eos_sensor_data_t;

typedef struct {
    eos_sensor_type_t type;
    eos_sensor_data_t data;
    uint32_t timestamp;  // 使用 eos_tick_get() 获取
} eos_sensor_raw_data_t;

传感器数据结构设计要求​

  • 传感器名称（用于查找）
  • 传感器类型
  • 传感器状态
  • 传感器数据缓存（FIFO，环形缓冲区实现）
  • 传感器事件 ID（自动注册）
  • 传感器读取周期（0 表示不自动读取，单位毫秒）

设备控制接口（OPS）​

OPS（Operations）是向下提供的可移植接口，定义在 eos_dev_<device_name>.h 中。

OPS 设计原则​

  • 设备层不提供读操作，数据通过 eos_sensor_notify() 推送至服务层
  • 服务层管理 FIFO 并向订阅者广播数据
  • OPS 返回值类型为 eos_result_t 或 bool，简单操作可返回 void

OPS 示例（传感器）​

typedef struct {
    void (*init)(eos_dev_sensor_t *dev);
    void (*deinit)(eos_dev_sensor_t *dev);
    void (*enable)(eos_dev_sensor_t *dev);
    void (*disable)(eos_dev_sensor_t *dev);
    void (*set_sample_rate)(eos_dev_sensor_t *dev, uint32_t hz);
    void (*get_sample_rate)(eos_dev_sensor_t *dev, uint32_t *hz);
} eos_dev_sensor_ops_t;

设备控制接口约束​

  • 其他服务禁止直接调用本服务对应的 OPS
  • 每类设备只能被对应的 Service 操作，不能被其他 Service 操作
  • OPS 不应包含 report 函数（report 是设备管理器提供的）

传感器数据流​

Pull 模式（同步）​

  • 调用接口时从传感器数据缓存立即读取
  • 若无数据返回空或错误码
  • 不影响传感器采样行为

Push 模式（异步）​

  • 通过注册回调函数订阅传感器数据
  • 由传感器服务按设定频率触发回调
  • 每个订阅者可独立配置期望数据频率
  • 回调在非中断上下文中执行

数据上报流程​

driver → sensor_report(type, data)
              ↓
         快速入队（中断安全）
              ↓
         写入环形缓冲区
              ↓
         服务层调度
              ↓
         回调分发

设计约束​

  • 设备层不得直接调用上层回调函数
  • 所有传感器数据必须先进入缓存，再由服务层统一分发
  • 服务之间不得直接访问传感器设备，必须通过服务接口
  • 中断上下文仅允许执行数据上报

事件系统​

事件注册​

eos_event_code_t eos_event_register_id(void);

获取用户自定义事件 ID，范围从 EOS_EVENT_LAST 开始。

事件订阅与发布​

// 订阅事件
void eos_event_subscribe(eos_event_code_t event_id, eos_event_cb_t cb, void *user_data);

// 发布事件
void eos_event_post(eos_event_code_t event_id, void *param, lv_obj_t *obj);

内置事件类型​

事件名称说明
EOS_EVENT_APP_UNINSTALLED应用已卸载
EOS_EVENT_APP_INSTALLED应用已安装
EOS_EVENT_SYSTEM_SLEEP系统进入睡眠
EOS_EVENT_SYSTEM_DISPLAY_ON系统唤醒
EOS_EVENT_SYSTEM_DISPLAY_AOD息屏显示模式
EOS_EVENT_SYSTEM_CONFIG_UPDATE配置已更新
EOS_EVENT_SCRIPT_STARTED脚本已启动
EOS_EVENT_SCRIPT_EXITED脚本已退出
EOS_EVENT_ACTIVITY_SCREEN_SWITCHED页面切换完成
EOS_EVENT_LANGUAGE_CHANGED语言已更改

FIFO 环形缓冲区​

FIFO 用于传感器数据缓存，支持统计功能。

主要特性​

  • 写操作覆盖旧数据（满时）
  • 支持统计：写入计数、读取计数、溢出计数、峰值使用量
  • 线程安全（临界区保护）

核心 API​

eos_fifo_t *eos_fifo_create(uint16_t capacity);
uint16_t eos_fifo_write(eos_fifo_t *fifo, const void *data, uint16_t size);
uint16_t eos_fifo_read(eos_fifo_t *fifo, void *buf, uint16_t size);
bool eos_fifo_is_empty(eos_fifo_t *fifo);
bool eos_fifo_is_full(eos_fifo_t *fifo);
void eos_fifo_get_stats(eos_fifo_t *fifo, eos_fifo_stats_t *stats);

日志系统​

日志系统采用监听器模式，支持多个监听者。

日志级别​

typedef enum {
    EOS_LOG_LEVEL_DEBUG = 0,
    EOS_LOG_LEVEL_INFO,
    EOS_LOG_LEVEL_WARN,
    EOS_LOG_LEVEL_ERROR
} eos_log_level_t;

日志宏​

#define EOS_LOG_D(fmt, ...)  // Debug
#define EOS_LOG_I(fmt, ...)  // Info
#define EOS_LOG_W(fmt, ...)  // Warning
#define EOS_LOG_E(fmt, ...)  // Error

监听器注册​

eos_log_listener_id_t eos_log_register_listener(
    const char *name,
    eos_log_listener_cb_t cb,
    void *user_data,
    uint8_t flags
);

文件命名规范​

类型规范
服务文件eos_service_<service_name>.c/.h
设备文件eos_dev_<device_name>.c/.h
设备初始化eos_service_<service_name>_init()
设备其他 APIeos_<service_name>_<function_name>()