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OpenHarmony实战：轻量级系统内核移植

作者：羊村懒王 | 2024-04-05 01:22:11

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OpenHarmony实战：轻量级系统内核移植

芯片架构的移植是内核移植的基础，在OpenHarmony中芯片架构移植是可选过程，如果当前OpenHarmony已经支持对应芯片架构则不需要移植操作，在“liteos_m/arch”目录下可看到当前已经支持的架构，如表1：

表1 OpenHarmony已支持的架构

系列型号
armarm9
cortex-m3
cortex-m4
cortex-m7
cortex-m33
cskyv2
risc-vnuclei
riscv32
xtensalx6

如果当前OpenHarmony尚未支持对应芯片架构，则需要芯片厂商自行适配，arch/include目录包含了通用的芯片架构适配所需要实现的函数。部分芯片架构代码由汇编实现，而汇编代码会因编译器的不同而不同，因此在具体的芯片架构下，还包含使用不同编译器（iar、keil、gcc等）编译的架构代码。

  1. kernel/liteos_m/arch          # 不同版本路径有差异
  2. ├── arm                       # arm系列
  3. │   ├── arm9
  4. │   ├── cortex-m3
  5. │   ├── cortex-m33
  6. │   │   ├── gcc               # 使用gcc编译器编译的架构代码
  7. │   │   └── iar               # 使用iar编译器编译的架构代码
  8. │   ├── cortex-m4
  9. │   ├── cortex-m7
  10. ├── csky                      # csky系列
  11. ├── include                   # 包含通用的芯片架构所需要实现的函数
  12. │   ├── los_arch.h            # 定义芯片架构初始化所需要的函数
  13. │   ├── los_atomic.h          # 定义芯片架构所需要实现的原子操作函数
  14. │   ├── los_context.h         # 定义芯片架构所需要实现的任务上下文相关函数
  15. │   ├── los_interrupt.h       # 定义芯片架构所需要实现的中断和异常相关的函数
  16. │   └── los_timer.h           # 定义芯片架构所需要实现的系统时钟相关的函数
  17. ├── risc-v                    # risc-v系列
  18. │   ├── nuclei
  19. │   └── riscv32
  20. └── xtensa                    # xtensa系列
  21.      └── lx6

移植芯片厂商SDK

编译框架搭建完成后，需要将芯片厂商的SDK加入OpenHarmony编译框架，从而可以编译出带SDK的烧录文件（此时编译出的是不带系统的裸机工程），以便OpenHarmony可以调用SDK中的接口。通过以下步骤将厂商SDK加入OpenHarmony编译框架中：

  1. 将芯片厂商sdk置于device目录下合适的位置，SDK的编译脚本/镜像打包脚本整合进编译框架中。 参考编译脚本：“device/MyDeviceCompany/MyBoard/BUILD.gn”

    1. import("//build/lite/config/component/lite_component.gni")
    2.  
    3. executable("OHOS_Image.elf") {    # 生成可执行程序
    4.   libs = [
    5.     "xxx/xxx/libxxx.a",           # 链接厂商闭源静态库方法一
    6.   ]
    7.   asmflags = [                    # 汇编编译参数
    8.     "",
    9.   ]
    10.   ldflags = [
    11.     "-T./xxx/xxx/xxx.ld",         # 链接脚本文件
    12.     "-Lxxx/xxx/",                 # 指定厂商静态库路径
    13.     "-lxxx",                      # 链接厂商闭源静态库方法二
    14.     "-Wl,--whole-archive",
    15.     "-lmodule_xxx",
    16.     "-Wl,--no-whole-archive",
    17.   ]
    18.   deps = [
    19.     "//build/lite:ohos",          # 依赖OpenHarmony静态库编译完成，链接OpenHarmony编译出来的静态库
    20.     ":sdk",                       # 依赖厂商源码静态库编译完成，链接厂商源码生成的静态库
    21.   ]
    22. }
    23.  
    24. copy("prebuilt") {                # 准备镜像生成工具等，一般把镜像生成工具拷贝到out目录
    25.   sources = [ ]                   # 复制的源文件
    26.   outputs = [ ]                   # 复制的目标文件
    27. }
    28. static_library("sdk") {
    29.   sources = [ ]                   # 添加厂商源码编译成静态库
    30.   include_dirs = [ ]              # 厂商源码包含头文件路径
    31. }
    32. build_ext_component("image") {    # 调用shell命令，生成可烧写镜像文件                             
    33.   exec_path = rebase_path(root_out_dir)   #指定shell命令执行目录
    34.   objcopy = "arm-none-eabi-objcopy"
    35.   objdump = "arm-none-eabi-objdump"
    36.   command = "$objcopy -O binary OHOS_Image.elf OHOS_Image.bin" 
    37.   command += " && sh -c '$objdump -t OHOS_Image.elf | sort > OHOS_Image.sym.sorted'" 
    38.   command += " && sh -c '$objdump -d OHOS_Image.elf > OHOS_Image.asm'"                  
    39.   deps = [
    40.     ":prebuilt",                  # 无需准备镜像生成工具等可以删除此依赖
    41.     ":OHOS_Image.elf",            # 依赖elf文件的生成
    42.   ]
    43. }
    44. group("MyBoard") {                # MyBoard与当前路径名称一致
    45. }

    图1 目标的依赖执行顺序   

    zh-cn_image_0000001378481233

  2. 自定义芯片厂“target_config.h”文件。 厂商应在“device/MyDeviceCompany/MyBoard”下合适位置创建内核配置文件“target_config.h”，并根据芯片的硬件资源修改参数（具体参数介绍详见表2target_config.h文件主要配置项）。

    参考文件路径：“device/hisilicon/hispark_pegasus/sdk_liteos/platform/os/Huawei_LiteOS/targets/hi3861v100/include/target_config.h”

    icon-note.gif

     说明：

    1. 若已有的配置项不能满足需求，可查看“kernel/liteos_m/kernel/include/los_config.h”，其为liteos_m内核的全量配置文件。

    2. “target_config.h”文件中出现的配置将会覆盖“los_config.h”中的配置。

    表2 target_config.h文件主要配置项

    配置项说明参考值
    OS_SYS_CLOCK系统时钟。40000000UL
    LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND操作系统节拍的时钟周期。100UL
    LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME定时器裁剪的外部配置项。YES
    LOSCFG_PLATFORM_HWI是否采用接管中断的方式。YES
    LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT支持的最大任务个数（除去空闲任务）。32
    LOSCFG_BASE_CORE_TSK_IDLE_STACK_SIZE空闲任务的堆栈大小。0x180UL
    LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE指定默认的任务栈大小，任务栈的大小按 8 字节大小对齐。0x1000UL
    LOSCFG_BASE_CORE_TSK_MIN_STACK_SIZE表示任务最小需要的堆栈大小。ALIGN(0x180, 4)
    LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT具有相同优先级任务的最长执行时间。2
    LOSCFG_BASE_IPC_SEM_LIMIT最大支持信号量的个数。100
    LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT最大支持互斥量的个数。64
    LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT最大支持消息队列量的个数。64
    LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT支持的最大软件定时器数量，而不是可用的软件定时器数量。80
    LOSCFG_BASE_MEM_NODE_SIZE_CHECK配置内存节点大小检查。NO
    LOSCFG_PLATFORM_EXC异常模块配置项。YES
    LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT是否使用OS默认的中断。NO

  3. 修改内核中断。 内核提供了两种中断修改方式：

    1. 使用厂商默认中断。

    将“target_config.h”中的宏"LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT"置为NO (0)，但需要在xxx.s启动文件中作以下修改:

    • PendSV_Handler：厂商sdk自带中断入口函数，需要替换为OpenHarmony的接口HalPendSV;
    • SysTick_Handler：厂商sdk自带时钟中断入口函数，需要替换为OpenHarmony的接口OsTickHandler。
    1. 系统初始化时重定向中断。

    将“target_config.h”中的宏"LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT"和"LOSCFG_PLATFORM_HWI"置为YES (1)。

    icon-note.gif

     说明： 重定向后的中断向量表g_hwiForm需要根据arch手册要求进行字节对齐，通常0x200字节对齐。

添加内核子系统

添加完内核子系统后，可以编译出带有系统的工程。通过以下步骤添加内核子系统：

  1. 在“config.json”中添加内核子系统。 路径：“vendor/MyVendorCompany/MyProduct/config.json”

    修改如下：

    1. {
    2.   "subsystem": "kernel",          # 添加内核子系统
    3.   "components": [
    4.     { 
    5.       "component": "liteos_m", "features":[""] 
    6.     }
    7.   ]
    8. },

  2. 开启/关闭内核特性。 轻量级系统的内核提供了一些特性，此步骤将指导如何查看、开启/关闭这些特性。

    内核特性：liteos_m提供了包括文件系统、backtrace在内的一系列内核特性开关。

    路径：“kernel/liteos_m/BUILD.gn”

    1. declare_args() {
    2.   enable_ohos_kernel_liteos_m_cppsupport = true        # cpp支持
    3.   enable_ohos_kernel_liteos_m_cpup = true              # CPU占用率支持
    4.   enable_ohos_kernel_liteos_m_exchook = true           # 异常处理支持
    5.   enable_ohos_kernel_liteos_m_kal = true               # kal接口支持
    6.   enable_ohos_kernel_liteos_m_fs = true                # 文件系统支持
    7.   enable_ohos_kernel_liteos_m_backtrace = true         # backtrace支持
    8. }
    9. group("kernel") {
    10. deps = [
    11.     "components/bounds_checking_function:sec",
    12.     "kernel:kernel",
    13.     "utils:utils",
    14.   ]
    15.   if (enable_ohos_kernel_liteos_m_cppsupport == true) {
    16.     deps += [ "components/cppsupport:cppsupport" ]     # 如果内核特性true，则会加入相应的代码进行编译
    17.   }
    18.   ……
    19.   if (enable_ohos_kernel_liteos_m_kal == true) {
    20.     deps += [ "kal:kal" ]
    21.   }
    22. }

    特性：可以选择cmsis接口或者posix接口支持。

    路径：“kernel/liteos_m/kal/BUILD.gn”

    1. declare_args() {
    2.   enable_ohos_kernel_liteos_m_cmsis = true  # cmsis支持
    3.   enable_ohos_kernel_liteos_m_posix = true  # posix支持
    4. }
    5. static_library("kal") {
    6.   sources = [ "kal.c" ]
    7.   if (enable_ohos_kernel_liteos_m_cmsis == true) {
    8.     deps += [ "cmsis/" ]                    # 如果cmsis enable，加入cmsis目录编译
    9.   }
    10.   if (enable_ohos_kernel_liteos_m_posix == true) {
    11.     deps += [ "posix/" ]                    # 如果posix enable，加入posix目录编译
    12.   }
    13. }

    特性：可以选择fatfs支持。

    路径：“kernel/liteos_m/components/fs/BUILD.gn”

    1. declare_args() {
    2.   enable_ohos_kernel_liteos_m_fatfs = true   # fatfs支持
    3. }
    4. group("fs") {
    5.   deps = []
    6.   if (enable_ohos_kernel_liteos_m_fatfs == true) {
    7.     deps += [ "fatfs:fatfs" ] 
    8.   }
    9. }

    icon-note.gif

     说明： 内核特性开关可以在具体产品模组中配置。例如关闭fs和cppsupport特性

    “vendor/MyVendorCompany/MyProduct/config.json”

    "subsystem": "kernel",
"components": [
 { 
    "component": "liteos_m", 
    "features":["enable_ohos_kernel_liteos_m_fs = false",
    "enable_ohos_kernel_liteos_m_cppsupport = false"] 
  }
]
}

最后

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