《電力智能終端硬件抽象層接口技術(shù)規(guī)范》

ICS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)號(hào)

CCS中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類(lèi)號(hào)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CESXXX-XXXX

電力智能終端硬件抽象層接口技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforhardwareabstractionlayersoftwareandinterfaceof

smartelectricpowerterminalunit

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)發(fā)布

T/CESXXX—XXXX

電力智能終端硬件抽象層接口技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了電力智能終端硬件抽象層接口調(diào)用框架、設(shè)計(jì)要求及接口定義。

本文件適用于電力智能終端（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“終端”）硬件抽象層的開(kāi)發(fā)和使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T11457—2016信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)

GB/T16262.1—2006信息技術(shù)抽象語(yǔ)法記法（ASN.1）第1部分：基本記法規(guī)范

GB/T17626.30電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電能質(zhì)量測(cè)試方法

GB/T17966—2000微處理器系統(tǒng)的二進(jìn)制浮點(diǎn)運(yùn)算

GB/T20272—2019信息安全技術(shù)操作系統(tǒng)安全技術(shù)要求

DL/T645—2007多功能電能表通信協(xié)議

DL/T790.6—2010采用配電線(xiàn)載波系統(tǒng)的配電自動(dòng)化第6部分：A-XDR編碼規(guī)則

Q/GDW10376.2—2019電力用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議第2部分：集中器本地通信模塊接

口協(xié)議

Q/GDW11778—2017面向?qū)ο蟮挠秒娦畔?shù)據(jù)交換協(xié)議

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

硬件抽象層hardwareabstractlayer

位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間的接口層，其目的在于將硬件抽象化。它隱藏了特定平臺(tái)的硬

件接口細(xì)節(jié),為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺(tái),使其具有硬件無(wú)關(guān)性,可在多種平臺(tái)上進(jìn)行移植。

3.2

文件系統(tǒng)filesystem

操作系統(tǒng)用于明確磁盤(pán)或分區(qū)上的文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，既指磁盤(pán)上組織文件的方法，也指用

于存儲(chǔ)文件的磁盤(pán)或分區(qū)。

4符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)

下列符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)適用于本文件。

API:應(yīng)用程序編程接口（applicationprogramminginterface）

HAL：硬件抽象層（hardwareabstractlayer）

LED：發(fā)光二極管（lightemittingdiode）

RTC：實(shí)時(shí)時(shí)鐘（realtimeclock）

USB：通用串行總線(xiàn)（universalserialbus）

WDT：看門(mén)狗（watchdogtimer）

5HAL接口調(diào)用框架

HAL接口調(diào)用框架要求如下：

1

T/CESXXX—XXXX

a）應(yīng)作為設(shè)備驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)調(diào)用的一個(gè)封裝；

b）應(yīng)由系統(tǒng)接口、設(shè)備操作接口組成；

c）應(yīng)在操作系統(tǒng)中以動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式為上層應(yīng)用軟件提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，上層應(yīng)用軟件不必知道

下層的具體實(shí)現(xiàn),見(jiàn)圖1。

圖1HAL接口調(diào)用框架圖

6HAL設(shè)計(jì)要求

6.1HAL職責(zé)

HAL應(yīng)隱藏不同嵌入式操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，為各類(lèi)應(yīng)用軟件提供標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)用接

口。

6.2HAL設(shè)計(jì)原則

HAL具體設(shè)計(jì)原則如下：

a）應(yīng)向前兼容，可擴(kuò)增HAL的API，但不能減少；

b）應(yīng)統(tǒng)一定義系統(tǒng)API，適配各種嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)調(diào)用接口，滿(mǎn)足上層應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)需求；

c）應(yīng)統(tǒng)一定義設(shè)備操作API，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將這些操作調(diào)用映射到實(shí)際的硬件；

d）應(yīng)保持API風(fēng)格一致；

e）設(shè)備節(jié)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的抽象，應(yīng)保證所有設(shè)備節(jié)點(diǎn)都以文件的形式存放在/dev目錄下，應(yīng)用軟件

通過(guò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備。

6.3HAL約束條件

HAL具體約束條件如下：

2

T/CESXXX—XXXX

a）應(yīng)以動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式隨系統(tǒng)發(fā)布；

b）應(yīng)保證設(shè)備驅(qū)動(dòng)至少實(shí)現(xiàn)open,close,read,write,ioctl操作；

c）設(shè)備節(jié)點(diǎn)所在路徑應(yīng)統(tǒng)一定義為：/dev/。

7HAL接口定義

7.1HAL對(duì)外接口定義

HAL框架對(duì)外提供接口如下：

a）應(yīng)具備系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用接口；

b）應(yīng)具備設(shè)備節(jié)點(diǎn)操作接口。

7.2HAL系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用接口

7.2.1內(nèi)存管理

系統(tǒng)內(nèi)存管理的接口見(jiàn)表1，定義詳情見(jiàn)附錄A.1。

表1系統(tǒng)內(nèi)存管理接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_malloc內(nèi)存分配

2hal_realloc內(nèi)存調(diào)整

3hal_free內(nèi)存釋放

7.2.2進(jìn)程管理

系統(tǒng)進(jìn)程管理的接口見(jiàn)表2，定義詳情見(jiàn)附錄A.2。

表2系統(tǒng)進(jìn)程管理接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_fork_create創(chuàng)建進(jìn)程

2hal_fork_exit終止進(jìn)程

3hal_fork_exec運(yùn)行可執(zhí)行文件

4hal_fork_getpid獲取進(jìn)程標(biāo)識(shí)

5hal_fork_waitpid等待進(jìn)程終止

7.2.3信號(hào)量

系統(tǒng)信號(hào)量的接口見(jiàn)表3，定義詳情見(jiàn)附錄A.3。

表3系統(tǒng)信號(hào)量接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_semaphore_create創(chuàng)建信號(hào)量

2hal_semaphore_destroy銷(xiāo)毀信號(hào)量

3hal_semaphore_post發(fā)送信號(hào)量

4hal_semaphore_wait等待信號(hào)量

7.2.4線(xiàn)程管理

3

T/CESXXX—XXXX

系統(tǒng)線(xiàn)程管理的接口見(jiàn)表4，定義詳情見(jiàn)附錄A.4。

表4系統(tǒng)線(xiàn)程管理接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_thread_create創(chuàng)建線(xiàn)程

2hal_thread_detach設(shè)置線(xiàn)程分離

3hal_thread_delete刪除線(xiàn)程

7.2.5互斥鎖

系統(tǒng)互斥鎖的接口見(jiàn)表5，定義詳情見(jiàn)附錄A.5。

表5系統(tǒng)互斥鎖接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_mutex_create創(chuàng)建互斥鎖

2hal_mutex_destroy銷(xiāo)毀互斥鎖

3hal_mutex_lock鎖上互斥鎖

4hal_mutex_unlock解鎖互斥鎖

7.2.6文件管理

系統(tǒng)文件管理的接口見(jiàn)表6，定義詳情見(jiàn)附錄A.6。

表6系統(tǒng)文件管理接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_file_open打開(kāi)文件

2hal_file_close關(guān)閉文件

3hal_file_read讀文件

4hal_file_write寫(xiě)文件

5hal_file_seek移動(dòng)文件指針

7.2.7時(shí)間管理

系統(tǒng)時(shí)間管理的接口見(jiàn)表7，定義詳情見(jiàn)附錄A.7。

表7系統(tǒng)時(shí)間管理接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_timer_create創(chuàng)建計(jì)時(shí)器

2hal_timer_delete刪除計(jì)時(shí)器

3hal_timer_start啟動(dòng)計(jì)時(shí)器

4hal_timer_stop停止計(jì)時(shí)器

5hal_get_time_ms獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，單位毫秒

6hal_sleep_ms休眠，單位毫秒

4

T/CESXXX—XXXX

7.2.8套接字（socket）

套接字（socket）操作接口見(jiàn)表8，定義詳情見(jiàn)附錄A.8。

表8套接字（socket）操作接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_socket_open建立套接字

2hal_socket_close關(guān)閉套接字

3hal_socket_write向socket寫(xiě)數(shù)據(jù)

4hal_socket_read從socket讀數(shù)據(jù)

5hal_socket_connect連接遠(yuǎn)程主機(jī)

7.2.9系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)應(yīng)用的接口見(jiàn)表9，定義詳情見(jiàn)附錄A.9。

表9系統(tǒng)應(yīng)用接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_snprintf格式化字符串

2hdl_printf打印信息

7.3HAL設(shè)備節(jié)點(diǎn)操作接口

7.3.1設(shè)備節(jié)點(diǎn)操作接口

設(shè)備節(jié)點(diǎn)操作接口見(jiàn)表10。

表10設(shè)備節(jié)點(diǎn)操作接口列表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口描述

1hal_device_open打開(kāi)設(shè)備節(jié)點(diǎn)

2hal_device_close關(guān)閉設(shè)備節(jié)點(diǎn)

3hal_device_read設(shè)備節(jié)點(diǎn)讀數(shù)據(jù)

4hal_device_write設(shè)備節(jié)點(diǎn)寫(xiě)數(shù)據(jù)

5hal_device_set設(shè)置設(shè)備節(jié)點(diǎn)參數(shù)

7.3.2設(shè)備節(jié)點(diǎn)命名和接口詳情

7.3.2.1RS485

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

485-n:“/dev/ttyRSn”，n為整數(shù)（0-255）。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.10。

7.3.2.2載波

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

“/dev/ttyPLCn”，n為整數(shù)（0-255）。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.11。

5

T/CESXXX—XXXX

7.3.2.34G

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

“/dev/ttyLTEn”，n為整數(shù)（0-255）。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.12。

7.3.2.4藍(lán)牙

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

“/dev/ttyBTn”，n為整數(shù)（0-255）。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.13。

7.3.2.5LED

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

“/dev/ledn”，n為整數(shù)（0-255）。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.14。

7.3.2.6WDT

設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)為：

“/dev/watchdog”。

接口定義詳情見(jiàn)附錄A.15。

6

T/CESXXX—XXXX

附錄A

（資料性附錄）

HAL對(duì)外接口定義

A.1內(nèi)存管理接口定義

內(nèi)存管理接口定義詳情見(jiàn)表A.1。

表A.1內(nèi)存管理接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief內(nèi)存分配

*@param[in]size:分配大小

1內(nèi)存分配

*@return成功返回內(nèi)存首地址；失敗返回NULL

*/

void*hal_malloc(unsignedintsize);

/**

*@brief內(nèi)存調(diào)整

*@param[in]ptr:內(nèi)存地址

2內(nèi)存調(diào)整*@param[in]size:調(diào)整大小

*@return成功返回內(nèi)存首地址；失敗返回NULL

*/

void*hal_realloc(void*ptr,unsignedintsize);

/**

*@brief內(nèi)存釋放

*@param[in]ptr:內(nèi)存地址

3內(nèi)存調(diào)整

*@return無(wú)

*/

voidhal_free(void*ptr);

A.2進(jìn)程管理接口定義

進(jìn)程管理接口定義詳情見(jiàn)表A.2。

表A.2進(jìn)程管理接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief創(chuàng)建進(jìn)程

*@param[in]:無(wú)

1創(chuàng)建進(jìn)程*@return成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

pid_thal_fork_create(void);

/**

*@brief終止進(jìn)程

*@param[in]status:進(jìn)程狀態(tài)

2終止進(jìn)程*@return:無(wú)

*/

voidhal_fork_exit(intstatus);

7

T/CESXXX—XXXX

/**

*@brief運(yùn)行可執(zhí)行文件

*@param[in]path:可執(zhí)行文件路徑

*@param[in]arg:參數(shù)

3運(yùn)行可執(zhí)行文件*@param[in]...:參數(shù)

*@return成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_fork_exec(constchar*path,constchar*arg,...);

/**

*@brief獲取進(jìn)程標(biāo)識(shí)

*@param[in]:無(wú)

4獲取進(jìn)程標(biāo)識(shí)*@return成功返回當(dāng)前進(jìn)程標(biāo)識(shí)；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

pid_thal_fork_getpid(void);

/**

*@brief等待進(jìn)程終止

*@param[in]pid:進(jìn)程標(biāo)識(shí)

*@param[in]status:進(jìn)程狀態(tài)

5等待進(jìn)程終止*@param[in]options:操作碼

*@return成功返回子進(jìn)程標(biāo)識(shí)；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

pid_thal_fork_waitpid(pid_tpid,int*status,intoptions);

A.3信號(hào)量接口定義

信號(hào)量接口定義詳情見(jiàn)表A.3。

表A.3信號(hào)量接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief創(chuàng)建信號(hào)量

*@param[in]無(wú)

1創(chuàng)建信號(hào)量*@return成功返回信號(hào)量對(duì)象地址；失敗返回NULL

*/

void*hal_semaphore_create(void);

/**

*@brief銷(xiāo)毀信號(hào)量

*@param[in]sem:信號(hào)量對(duì)象

2銷(xiāo)毀信號(hào)量*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_semaphore_destroy(void*sem);

/**

*@brief發(fā)送信號(hào)量

*@param[in]sem:信號(hào)量對(duì)象

3發(fā)送信號(hào)量*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_semaphore_post(void*sem);

8

T/CESXXX—XXXX

/**

*@brief等待信號(hào)量

*@param[in]sem:信號(hào)量對(duì)象

超時(shí)時(shí)間

4等待信號(hào)量*@param[in]timeout_ms:

*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_semaphore_wait(void*sem,unsignedinttimeout_ms);

A.4線(xiàn)程管理接口定義

線(xiàn)程管理接口定義詳情見(jiàn)表A.4。

表A.4線(xiàn)程管理接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief創(chuàng)建線(xiàn)程

*@param[in]thread_handle:線(xiàn)程標(biāo)識(shí)

*@param[in]work_routine:線(xiàn)程調(diào)用函數(shù)

調(diào)用函數(shù)參數(shù)

1創(chuàng)建線(xiàn)程*@param[in]arg:

*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_thread_create(void**thread_handle,void

*(*work_routine)(void*),void*arg);

/**

*@brief設(shè)置線(xiàn)程分離

*@param[in]thread_handle:線(xiàn)程標(biāo)識(shí)

2設(shè)置線(xiàn)程分離*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_thread_detach(void*thread_handle);

/**

*@brief刪除線(xiàn)程

*@param[in]thread_handle:線(xiàn)程標(biāo)識(shí)

3刪除線(xiàn)程*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_thread_delete(void*thread_handle);

A.5互斥鎖接口定義

互斥鎖接口定義詳情見(jiàn)表A.5。

表A.5互斥鎖接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief創(chuàng)建互斥鎖

*@param[in]:無(wú)

1創(chuàng)建互斥鎖*@return:成功返回互斥鎖句柄；失敗返回NULL

*/

void*hal_mutex_create(void);

9

T/CESXXX—XXXX

/**

*@brief銷(xiāo)毀互斥鎖

*@param[in]mutex:互斥鎖句柄

2銷(xiāo)毀互斥鎖*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_mutex_destroy(void*mutex);

/**

*@brief鎖上互斥鎖

*@param[in]mutex:互斥鎖句柄

3鎖上互斥鎖*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_mutex_lock(void*mutex);

/**

*@brief解鎖互斥鎖

*@param[in]mutex:互斥鎖句柄

4解鎖互斥鎖*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_mutex_unlock(void*mutex);

A.6文件管理接口定義

文件管理接口定義詳情見(jiàn)表A.6。

表A.6文件管理接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief字符串mode定義為文件打開(kāi)形態(tài)

r打開(kāi)只讀文件；

r+打開(kāi)可讀寫(xiě)的文件；

w打開(kāi)只寫(xiě)文件；

w+打開(kāi)可讀寫(xiě)文件；

a以附加的方式打開(kāi)只寫(xiě)文件；

a+以附加方式打開(kāi)可讀寫(xiě)的文件；

上述的形態(tài)字符串都可以再加一個(gè)b字符，如rb、w+b或ab＋等

1打開(kāi)文件

組合，加入b字符用來(lái)告訴函數(shù)庫(kù)打開(kāi)的文件為二進(jìn)制文件，而非純文字

文件。

*@brief打開(kāi)文件

*@param[in]path:文件路徑

*@param[in]mode:打開(kāi)形態(tài)

*@return:成功返回文件指針；失敗返回NULL

*/

FILE*hal_file_open(constchar*path,constchar*mode);

/**

*@brief關(guān)閉文件

*@param[in]stream:文件指針

2關(guān)閉文件*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_file_close(FILE*stream);

10

T/CESXXX—XXXX

/**

*@brief讀文件

*@param[in]buff:讀緩存

*@param[in]len:讀最大字節(jié)數(shù)

3讀文件*@param[in]stream:文件指針

*@return:成功返回讀字節(jié)數(shù)；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_file_read(void*buff,intlen,FILE*stream);

/**

*@brief寫(xiě)文件

*@param[in]buff:寫(xiě)緩存

*@param[in]len:寫(xiě)最大字節(jié)數(shù)

4寫(xiě)文件*@param[in]stream:文件指針

*@return:成功返回寫(xiě)字節(jié)數(shù)；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_file_write(void*buff,intlen,FILE*stream);

/**

*@brief參數(shù)whence定義為文件指針移動(dòng)位置

SEEK_SET從距文件開(kāi)頭offset位移量為新的讀寫(xiě)位置；

SEEK_CUR以目前的讀寫(xiě)位置往后增加offset個(gè)位移量；

SEEK_END將讀寫(xiě)位置指向文件尾后再增加offset個(gè)位移量。

*@brief移動(dòng)文件指針

5移動(dòng)文件指針*@param[in]stream:文件指針

*@param[in]offset:移動(dòng)數(shù)量

*@param[in]whence:移動(dòng)位置

*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_file_seek(FILE*stream,intoffset,intwhence);

A.7時(shí)間管理接口定義

時(shí)間管理接口定義詳情見(jiàn)表A.7。

表A.7時(shí)間管理接口定義詳情表

序號(hào)接口名稱(chēng)接口定義

/**

*@brief創(chuàng)建計(jì)時(shí)器

*@param[in]func:回調(diào)函數(shù)

回調(diào)函數(shù)參數(shù)

1創(chuàng)建計(jì)時(shí)器*@param[in]user_data:

*@return:成功返回定時(shí)器對(duì)象地址；失敗返回NULL

*/

void*hal_timer_create(void(*func)(void*),void*user_data);

/**

*@brief刪除計(jì)時(shí)器

*@param[in]timer:定時(shí)器對(duì)象

2刪除計(jì)時(shí)器*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_timer_delete(void*timer);

11

T/CESXXX—XXXX

/**

*@brief啟動(dòng)計(jì)時(shí)器

*@param[in]timer:定時(shí)器對(duì)象

啟動(dòng)計(jì)時(shí)器

3*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_timer_start(void*timer);

/**

*@brief停止計(jì)時(shí)器

*@param[in]timer:定時(shí)器對(duì)象

停止計(jì)時(shí)器

4*@return:成功返回0；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

inthal_timer_stop(void*timer);

/**

*@brief獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，單位毫秒

*@param[in]:無(wú)

5獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間*@return:成功返回當(dāng)前時(shí)間戳；失敗返回錯(cuò)誤碼

*/

int64hal_get_time_ms(void);

/**

*@brief休眠，單位毫秒