鸿蒙-南向轻内核开发实战系列（一）基于小熊派鸿蒙季开发板环境搭建_鸿蒙系统内核开发环境的搭建方法

一、前言

前一段时间，我写过一篇关于LiteOS-A开发环境搭建的文章（实际上是将其作为独立的RTOS来开发的），今天正式讲一讲LiteOS作为鸿蒙内核子系统该如何开发。

对于HarmonyOS，开发工作大致可以分为南向开发（内核、驱动）和北向开发（App应用）。我们主讲南向开发。在目前的鸿蒙2.0版本下，南向轻内核开发的资料相对更加完善，主要是针对LiteOS内核。讲到这里，能完整编译到手机上运行的鸿蒙镜像，可能大家还要再等一等了（笔者也很期待）。

二、概述

为了帮大家理清楚鸿蒙开发的套路，我们从头再梳理一遍相关的脉络。并为大家总结一些重点性的内容。在介绍OpenHarmony特性前，需要大家先明确以下两个基本概念：

子系统

OpenHarmony整体遵从分层设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。系统功能按照“系统 > 子系统 > 组件”逐级展开。子系统是一个逻辑概念，它具体由对应的组件构成。我们这一系列文章主讲的南向轻内核开发，就属于内核子系统的开发。

组件

对子系统的进一步拆分，可复用的软件单元，它包含源码、配置文件、资源文件和编译脚本；能独立构建，以二进制方式集成，具备独立验证能力的二进制单元。

1. 整体介绍

OpenHarmony是由开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）孵化及运营的开源项目，目标是面向全场景、全连接、全智能时代，基于开源的方式，搭建一个智能终端设备操作系统的框架和平台，促进万物互联产业的繁荣发展。

重点一：开放原子开源基金会是由国家主导的。

2. 技术架构

OpenHarmony整体遵从分层设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。系统功能按照“系统 > 子系统 > 组件”逐级展开，在多设备部署场景下，支持根据实际需求裁剪某些非必要的组件。OpenHarmony技术架构如下所示：

重点二：可裁剪，灵活性高，适应碎片化复杂化的物联网场景。

1) 内核层

内核子系统：采用多内核（Linux内核或者LiteOS）设计，支持针对不同资源受限设备选用适合的OS内核。内核抽象层（KAL，Kernel Abstract Layer）通过屏蔽多内核差异，对上层提供基础的内核能力，包括进程/线程管理、内存管理、文件系统、网络管理和外设管理等。

驱动子系统：驱动框架（HDF）是系统硬件生态开放的基础，提供统一外设访问能力和驱动开发、管理框架。

重点三：内核多样化，适配不同资源的硬件平台，HDF框架，提供统一的生态接口。

系统服务层

系统服务层是OpenHarmony的核心能力集合，通过框架层对应用程序提供服务。该层包含以下几个部分：

系统基本能力子系统集：为分布式应用在多设备上的运行、调度、迁移等操作提供了基础能力，由分布式软总线、分布式数据管理、分布式任务调度、公共基础库、多模输入、图形、安全、AI等子系统组成。

基础软件服务子系统集：提供公共的、通用的软件服务，由事件通知、电话、多媒体、DFX（Design For X） 等子系统组成。

增强软件服务子系统集：提供针对不同设备的、差异化的能力增强型软件服务，由智慧屏专有业务、穿戴专有业务、IoT专有业务等子系统组成。

硬件服务子系统集：提供硬件服务，由位置服务、生物特征识别、穿戴专有硬件服务、IoT专有硬件服务等子系统组成。

根据不同设备形态的部署环境，基础软件服务子系统集、增强软件服务子系统集、硬件服务子系统集内部可以按子系统粒度裁剪，每个子系统内部又可以按功能粒度裁剪。

重点四：深入细分到功能粒度级的可裁剪性。

2) 框架层

框架层为应用开发提供了C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架，适用于JS语言的JS UI框架，以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API。根据系统的组件化裁剪程度，设备支持的API也会有所不同。

重点五：多语言框架、Ability框架、UI框架的丰富框架。

3) 应用层

应用层包括系统应用和第三方非系统应用。应用由一个或多个FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）组成。其中，FA有UI界面，提供与用户交互的能力；而PA无UI界面，提供后台运行任务的能力以及统一的数据访问抽象。基于FA/PA开发的应用，能够实现特定的业务功能，支持跨设备调度与分发，为用户提供一致、高效的应用体验。

重点六：FA和PA对应用进行抽象和归类，以提供跨设备调度与分发的能力。

4) 技术特性

总结起来，主要有以下特点：

• 硬件互助，资源共享
• 一次开发，多端部署
• 统一OS，弹性部署

那么实现出来的效果，就和鸿蒙2.0发布会上面展现的差不多：更低的延时、终端更智能化且更加贴合自身的场景、每个设备的自身优势被无限放大、数据的可流转性。

3. 系统特征

OpenHarmony支持如下几种系统类型：

1) 轻量系统（mini system）

面向MCU类处理器例如Arm Cortex-M、RISC-V 32位的设备，硬件资源极其有限，支持的设备最小内存为128KiB，可以提供多种轻量级网络协议，轻量级的图形框架，以及丰富的IOT总线读写部件等。可支撑的产品如智能家居领域的连接类模组、传感器设备、穿戴类设备等。

2) 小型系统（small system）

面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为1MiB，可以提供更高的安全能力、标准的图形框架、视频编解码的多媒体能力。可支撑的产品如智能家居领域的IP Camera、电子猫眼、路由器以及智慧出行域的行车记录仪等。

3) 标准系统（standard system）

面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为128MiB，可以提供增强的交互能力、3D GPU以及硬件合成能力、更多控件以及动效更丰富的图形能力、完整的应用框架。可支撑的产品如高端的冰箱显示屏。

小结

目前鸿蒙OS的代码仓库主要发布在gitee上的开放原子开源基金会中。其他平台的代码，是作为分发编译源码使用的，比如hpm仓库，下文我们将详细讲述。

你可以点击下面的链接，跳转到鸿蒙的代码仓库，阅读核心源代码。

开放原子开源基金会Gitee仓库

https://gitee.com/openharmony

三、搭建开发环境

对于LiteOS内核开发，官方给出了非常详细的教程，但是内容很多，且平台复杂，工具链较长。在这里我会为大家做一下梳理，然后提供每一种开发环境的官方教程链接，同时提供完整的编译链工具下载地址。在最后，我会采用小熊派·鸿蒙季开发板，搭建一个完整的开发环境，供大家参考。

1. 源码获取

一共有三种方法，我简要列出来给大家看看。你可以通过下面的小结，跳转到官方给出的教程，进行详细阅读。

1) 镜像站下载

从镜像站点下载归档后的发行版压缩文件。如果要获取旧版本的源码，也可通过此方式获取。

示例：LTS版本源码 -Hi3861（二进制 ）

https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/os/1.1.0/ipcamera_hi3518ev300-1.1.0.tar.gz

示例：编译工具链
https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/os/2.0/tool_chain/

2) HPM包拉取

通过HPM包管理器获取。在HPM网站，查找满足需求的开源发行版，直接下载（或者定制后下载），再通过hpm-cli命令工具将所需的组件及工具链下载、安装到本地。

需要安装的工具有：

下文将采用小熊派开发板来具体演示HPM包管理器获取源码，这里暂且不表。

3) 代码仓库克隆

从代码仓库获取。通过repo或git工具从代码仓库中下载。

首先注册码云gitee账号。再注册码云SSH公钥，请参考码云帮助中心。
https://gitee.com/help/articles/4181

安装git客户端和git-lfs并配置用户信息。

git config --global user.name "yourname"
git config --global user.email "your-email-address"
git config --global credential.helper store
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安装码云repo工具，可以执行如下命令。

curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > /usr/local/bin/repo
chmod a+x /usr/local/bin/repo
pip3 install -i https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple requests
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4）小结

关于获取鸿蒙源码，为了便于后续开发，选择一种适合自己的方法最好。

三种获取源码的官方教程链接
https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/get-code/%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%8E%B7%E5%8F%96.md

2. 工具链获取

官方提供了两个开发环境，两个开发工具。开发环境主要指：基于HPM的Docker环境和独立的Docker环境；开发工具主要指：设备开发工具（南向）和应用开发工具（北向）。

基于HPM的Docker环境：适用于使用HPM工具进行发行版编译的场景。

基于独立Docker环境：适用于直接基于Ubuntu、Windows操作系统平台进行版本编译的场景。

设备开发工具(HUAWEI DevEco Device Tool),支持linux 和windows

点击我跳转获取工具链的详细教程

https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/get-code/%E8%8E%B7%E5%8F%96%E5%B7%A5%E5%85%B7.md#section2452141120244

除了官方介绍的，也可以自行搭建开发环境，具体需要安装如下工具：

Linux部分：

Ubuntu16.04及以上64位系统版本，Shell使用bash

其中 gn 和ninja 由于在国外，比较难安装，可能需要翻墙。

Windows部分

64位Windows工作台（主机电脑）

但是大家放心，我已经将所有的工具链都打包好了，可以直接下载,后台回复鸿蒙OS，即可获得完整的工具包，其中我提供的linux镜像包含完整的工具链，可以直接使用。

四、Demo演示

1. 部署Linux环境

1.解压百度云下载的HarmonyOSUbuntu18.4镜像OVF.zip文件到某个目录，建议不要放到在C盘。

2.打开VMware Workstation工具

3.选择第1步解压的Ubuntu18.4镜像OVF文件夹中，点击打开

4.导入镜像到本地磁盘（选择一个磁盘空间大小≥ 10G的盘），点击导入。

5.点击开启此虚拟机，来开启虚拟机电源

6.此时虚拟机进入登录界面，点击HarmonyOS

7.输入密码：bearpi，然后点击登录

8.进入桌面后，点击桌面空白处右键，点击打开终端(E)

9.在终端中输入ifconfig，然后点击回车，除lo外，另外一个就是你的网卡信息，记录你获取到的IP地址。

10.最小化VMware Workstation，回到Windows桌面上。

注意：如果连不上网络（如果主机网络需要拨号，如校园网络、ADSL拨号等）在VMware Workstation中，点击虚拟机>> 设置

然后在网络适配器中，改成NAT 模式，点击确定

然后再回复步骤8。

2. 部署windows环境

1.打开MobaXterm工具，并依次点击：Session，SSH 按钮。输入连接信息，远程地址，并点击OK

2.输入账号：bearpi，点击回车

3.输入密码：bearpi，注意，输入密码的时候屏幕不会显示，输完之后点击回车

4.在弹出的界面上，点击Yes保存账号信息，以免下次输入

3. 映射linux文件到window

这里可以使用VMWare自带的虚拟磁盘映射服务，也可以使用RaiDrive。

1.安装RaiDrive软件，默认安装即可

2.添加链接信息

SFTP://______ （这个输入获取到的IP地址），账户：账号和密码皆为 bearpi，其他默认，点击确定

查看本地映射的ubuntu文件路径

4. 获取源码

1.切换到MobaXterm

2.在MobaXterm中输入以下内容，并回车：

cd /home/bearpi
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3.在MobaXterm中输入以下内容，并回车：

mkdir project && cd project
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4.在MobaXterm中输入以下内容，并回车：

hpm init -t default
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5.在MobaXterm中输入以下内容，并回车：

hpm i @bearpi/bearpi_hm_nano
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等待1-3分钟（根据不同网速），当屏幕中出现Installed.意味着代码获取完成如果卡死不动了，就ctrl+c 退出，重新输入一遍并回车。

5. 编译代码

1.在MobaXterm中输入以下内容，并回车：

hpm dist
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等待直到屏幕出现：BUILD SUCCESS字样，说明编译成功。

2.查看编译出的固件位置

当编译完后，在Windows中可以直接查看到最终编译的固件，具体路径在：

6. 连接开发板

1.通过TypeC数据线，把电脑与BearPi-HM Nano连接。

2.安装CH340驱动。

下载地址：http://www.wch.cn/search?q=ch340g&t=downloads

一般电脑自带CH340的驱动。

3.关闭虚拟机捕获USB功能。（有很多开发者都是因为虚拟机捕获了USB设备，导致本机Windows电脑看不到串口）

如果上面操作不行，直接关闭VMware Workstation，选择挂起，然后再重新插拔USB。

7. 烧录程序

1.在Windows打开Hiburn工具，并点击Refresh，会检索出来COM号，如果你的电脑连接了多个串口，需要你在设备管理器中查看具体的串口号是哪一个。

2.然后点击Setting，并选择 Com settings，

在Com settings中设置Baud为：921600，点击确定

3.点击 Hiburn工具中的Select file按钮，在弹出的文件框中，选择对应的路径，并选中：Hi3861_wifiiot_app_allinone.bin 文件。

4.勾选Auto burn复选框，然后点击Connect

此时Connect按钮变成Disconnect，等待下载，这一步要有耐心，不要着急。

5.复位开发板RESET按键，开始下载程序

直到出现Execution Successful字样，程序下载完成。

下载完后，点击Disconnect按钮，便于后面调测使用。

8. 查看串口打印日志

1.打开MobaXterm，

点击：Session、Serial按钮；设置Seral port为 Hiburn 同一个串口；设置Speed为 115200；点击OK。

2.如果显示Unable to open…等字样，需要看一下Hiburn的链接状态是否为关闭。

3.复位开发板，此时COM打印出对应日志信息。

4.开发板现象：

9. 分析代码

1.在windows下打开vscode

注意：看个人需要，再决定是否安装官方提供的HUAWEI DevEco Device Tool，因为这个插件比较大，VsCode启动以后，要花一定的时间加载它。所以这里我没有装，只是把vscode当作一个代码编辑器。

2.我们看内核启动后的第一个入口函数。

代码路径如下：

vendor\hisi\hi3861\hi3861\app\wifiiot_app\src\app_main.c
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app_main函数，首先会打SDK的版本号，在完成外设的基本初始化，最后调用HOS_SystemInit函数进行鸿蒙系统的初始化。

3.按下F12跳转到HOS_SystemInit函数，具体代码路径如下：

base\startup\services\bootstrap_lite\source\system_init.c
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同时，这个函数是一个虚函数，用户可以根据自己需要来初始化鸿蒙系统。如果用户不定义此函数，那么将运行系统默认的函数（即原函数），原函数具体代码和截图如下：

void HOS_SystemInit(void)
{
    MODULE_INIT(bsp);  // 初始化BSP板极支持包
    MODULE_INIT(device);  // 初始化系统设备
    MODULE_INIT(core);  // 初始化系统核心
    SYS_INIT(service);  // 初始化系统服务
    SYS_INIT(feature);  // 初始化系统特征段
    MODULE_INIT(run);  //调用所有 RUN段的代码
    SAMGR_Bootstrap();
}
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这个函数，完成了系统的基本初始化，并指向我们业务逻辑代码。

10. 小结

总的来说，构建这样一个环境，还是相对比较繁琐的。但是鸿蒙能够在短时间内做到这种程度，是非常值得我们肯定的。

再补充一些东西：

1.鸿蒙使用Ninja来组织代码进行编译，相比Makefile+Kconfig 的形式，要快很多，这也是Ninja诞生的意义。

2.南向开发，相比北向开发，更加碎片化，也更加复杂和繁琐。对比一下工具链就知道了，那么长…

3.官方给出了比较详细的教程，但是方法太多，结构太散，需要自己仔细阅读和甄别。本文相当于帮大家梳理了一番，具体细节还得个人好好把握。

4.配置开发环境，是一项体力活，技术含量不大，但是特别磨人，不过迈出了这一步，接下来的就轻松啦！

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