【移植】一种快速移植OpenHarmony Linux内核的方法

往期知识点记录:

移植概述

本文面向希望将 OpenHarmony 移植到三方芯片平台硬件的开发者,介绍一种借助三方芯片平台自带 Linux 内核的现有能力,快速移植 OpenHarmony 到三方芯片平台的方法。

移植到三方芯片平台的整体思路

内核态层和用户态层

为了更好的解释整个内核移植,首先需要介绍一些概念:

我们可以把 OpenHarmony 简单的分为

OpenHarmony = OpenHarmony 内核态层 + OpenHarmony 用户态层

其中 OpenHarmony 内核层就是上图的紫色部分,可以看到,它主要由内核本身(如 Linux Kernel,LiteOS),和一些运行在内核态的一些特性组成,比如 HDF 等。

而 OpenHarmony 用户态层,在上图,就是紫色之外的部分。可以看到,由下往上看,它主要由系统服务层,框架层,应用层组成。在这儿我们将这三层整体称为"OpenHarmony 用户态层"。

为什么这么区分呢?因为我们这篇文章主要是要讨论如何快速的把 OpenHarmony 移植到三方芯片平台上。而 OpenHarmony 的用户态层,整体来说和三方芯片平台的耦合度不高,移植较为方便。而内核态层中的内核本身以及 HDF 驱动框架等,和三方芯片平台的耦合度较高,是移植的重难点。我们先做这个区分,就是为了先把聚光灯打到我们最需要关注的 OpenHarmony 内核态层上,开始分析和解题。另外说明,本文只包含 Linux 内核的快速移植,不包含 LiteOS 的移植。

获得内核态层的两种方法

为了表述方便,我们在下文部分地方用"OH"代替"OpenHarmony"。

将 OH 内核态层继续分解

OH 内核态层 = OH Linux 内核 + OH 内核态特性(可选特性或者必选特性,如必选特性 HDF,今后的可选特性 HMDFS 等)

而 OH Linux 内核 = 标准 LTS Linux 内核 + 三方 SoC 芯片平台代码 + OH 内核态基础代码(支撑 OH 用户态层运行的最基础代码)

因此 OH 内核态层 = 标准 LTS Linux 内核 + 三方 SoC 芯片平台代码 + OH 内核态基础代码 + OH 内核态特性(如 HDF)

而将前两项组合,标准 LTS Linux 内核 + 三方 SoC 芯片平台代码,其实就是一个三方 Linux 内核的基础组成。从上面的推导可以看出,OpenHarmony 内核态层其实能够由两种方法得到:

方法一:OH 内核态层 = 三方 Linux 内核 + OH 内核态基础代码 + OH 内核态特性(如 HDF,今后的 HMDFS 等)

也就是直接借助三方 Linux 内核,再加上基础 OH 内核态基础代码、以及 HDF 等 OH 内核态特性。

方法二:OH 内核态层 = OH Linux 内核 + OH 内核态特性(如 HDF,今后的 HMDFS 等)

也就是直接采用 OHLinux 内核,然后再加入 OH 的其他内核态特性。

当前方法二中 OHLinux 内核支持的三方芯片平台还不够丰富。为了能够响应三方开发者快速移植 OpenHarmony 的要求,下文会着重介绍方法一,即借助三方已有的 Linux 内核,来快速移植 OpenHarmony。

借助已有 Linux 内核来移植 OpenHarmony 的流程

整个移植流程可以分为三步:

  1. 准备整体构建环境,包括将三方芯片平台的现有内核代码拷贝到 OpenHarmony 的整体编译环境下。
  2. OpenHarmony 内核态基础代码的移植。
  3. OpenHarmony 内核态必选特性(如 HDF 等)的移植。
    详细步骤在接下来的章节中介绍。

移植到三方芯片平台的步骤

下面以树莓派 3b (BCM2837) 为例,演示将 OpenHarmony 移植到树莓派的过程。

准备整体构建环境

  1. 将三方内核纳入 OpenHarmony 编译环境。

    完整编译过一遍标准 Hi3516DV300 的内核之后,clone 树莓派内核源码并复制到 manifest 输出目录下:

    export PROJ_ROOT=[OpenHarmony manifest]
    git clone https://gitee.com/xfan1024/oh-rpi3b-kernel.git
    cp -r oh-rpi3b-kernel $PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b
    
  2. 配置树莓派内核编译环境。

    # 进入树莓派kernel目录
    cd out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b
    # 配置编译环境,使用工程项目自带的clang
    export PATH=$PROJ_ROOT/prebuilts/clang/ohos/linux-x86_64/llvm/bin:$PROJ_ROOT/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/gcc-linaro-7.5.0-arm-linux-gnueabi/bin/:$PATH
    export MAKE_OPTIONS="ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- CC=clang HOSTCC=clang"
    export PRODUCT_PATH=vendor/hisilicon/hispark_taurus_linux
    
  3. 注释掉 clang 不识别的 flag。

    PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b/arch/arm/Makefile 注释掉以下这一行:

    KBUILD_CFLAGS  +=-fno-omit-frame-pointer -mapcs -mno-sched-prolog
    

移植内核态基础代码

目前 OpenHarmony 内核态的基础代码,主要是日志服务相关。轻量化内核日志服务代码包含:

drivers/staging/hilog
drivers/staging/hievent

将以上代码,从 OpenHarmony 内核代码目录 kernel/linux/linux-4.19/drivers/staging 中,拷贝到 out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b/drivers/staging 下。

在三方内核的 drivers/staging/Kconfig 文件内增加如下代码:

source "drivers/staging/hilog/Kconfig"
source "drivers/staging/hievent/Kconfig"

在三方内核的 drivers/staging/Makefile 文件内增加如下代码:

obj-$(CONFIG_HILOG)             += hilog/
obj-$(CONFIG_HIEVENT)           += hievent/

在内核 config 项中打开对应的 CONFIG 控制宏:CONFIG_HILOG 和 CONFIG_HIEVENT。

移植内核态必选特性 HDF

  1. 打 HDF 补丁。

    在 Linux 内核打 HDF 补丁时,执行补丁 shell 脚本合入 HDF 补丁。

    1. 配置 HDF 补丁脚本的四个变量参数。

    2. 获取 patch_hdf.sh 脚本。

    3. 执行 patch_hdf.sh 脚本依次传入四个变量参数。
      patch_hdf.sh 脚本四个参数含义为:第一个入参为工程根目录路径,第二入参为内核目录路径,第三个入参为内核版本路径,第四个参数是当前设备名。

      ./patch_hdf.sh [工程根目录路径] [内核目录路径] [内核补丁路径] [设备名]

以树莓派 3b 为示例介绍:

    # 进入树莓派kernel目录
    PROJ_ROOT/drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/patch_hdf.sh \
    PROJ_ROOT  # 指定工程根目录路径 \
    PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b  # 打补丁的内核目录路径 \
    PROJ_ROOT/kernel/linux/patches/linux-4.19 # 内核补丁路径.\
    hi3516dv300 # 设备名.
  1. 配置 config。
    提供 HDF 基本配置,如果需要其他功能,通过 menuconfig 打开对应驱动开关即可。

HDF 补丁执行成功后,默认 HDF 开关是关闭的,打开 HDF 基本配置选项如下:

    CONFIG_DRIVERS_HDF=y
    CONFIG_HDF_SUPPORT_LEVEL=2
    CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM=y
    CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_MIPI_DSI=y
    CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_GPIO=y
    CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_I2C=y
    CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_UART=y
    CONFIG_DRIVERS_HDF_TEST=y

或者通过 menuconfig 界面打开 HDF 相关配置,命令如下:

    # 生成 .config 配置文件
    make ${MAKE_OPTIONS} rpi3b_oh_defconfig
    # 更改HDF内核配置
    make ${MAKE_OPTIONS} menuconfig
    # [*] Device Drivers
    # [*]   HDF driver framework support --->

配置如下(在 Device Drivers -> HDF driver framework support 目录下):

编译 Image

# 执行编译命令
make ${MAKE_OPTIONS} -j33 zImage

编译和运行 HDF 测试用例(可选)

简介

HDF(Hardware Driver Foundation)自测试用例,用于测试 HDF 框架和外设的基本功能,本文主要介绍 HDF 内核态用例测试方法。

预置条件

测试前需要在 menuconfig 里检查 HDF 测试开关 CONFIG_DRIVERS_HDF_TEST=y,代码全量编译通过。

用例编译和测试方法

通过 hdc_std 工具 把用例执行文件推送到设备中,然后执行用例即可,操作步骤如下:

  1. 编译 hdf 测试用例。

  2. 用 hdc_std 工具推送测试文件到设备中。

  3. 进入设备 data/test 目录,执行测试文件即可。

    用例编译和测试详细步骤如下:

  4. 编译 hdf 测试用例。

    编译 hdf 测试用例命令和文件路径如下:

    ./build.sh --product-name hispark_taurus_standard --build-target hdf_test
    

等待编译完成。

  1. 将测试文件移动到目标移植设备上(以树莓派为例)。

方法一:使用 hdc_std 工具 。

  1. 先在树莓派里新建 data/test 目录。

         mkdir -p data/test
    
  2. 推送依赖库和测试用例到树莓派。

         hdc file send XXX\out\{device_name}\hdf\hdf\libhdf_test_common.z.so  /system/lib
         hdc file send XXX\out\{device_name}\tests\unittest\hdf\config\hdf_adapter_uhdf_test_config  /data/test
         hdc file send XXX\out\{device_name}\tests\unittest\hdf\devmgr\DevMgrTest  /data/test
         hdc file send XXX\out\{device_name}\tests\unittest\hdf\osal\OsalTest  /data/test
         hdc file send XXX\out\{device_name}\tests\unittest\hdf\sbuf\SbufTest  /data/test
    

方法二:移动到储存卡内,启动树莓派之后装载。1. 拔掉树莓派连接电脑的串口、USB 线,然后拔下数据卡。

  1. 将数据卡插入到电脑的读取口,将编译好的 zImage 和测试文件夹 test/下载到电脑,然后移动到数据卡的根目录下。zImage 文件会被替换,请提前做好备份。

  2. 最后将数据卡插回树莓派。

     # 让树莓派文件系统读取储存卡根目录
     mount -t vfat /dev/block/mmcblk0p1 /boot
     cd /boot/[测试文件目录]
     # 允许修改系统文件
     mount -o remount,rw /
     # 安装测试用库
     mv libhdf_test_common.z.so /system/lib
     mkdir /data/test
     mv * /data/test
    
  3. 执行测试

    1. 进入目录执行测试文件目录 data/test。

        cd /data/test
      
  4. 修改文件执行权限。

         chmod 777 hdf_adapter_uhdf_test_config DevMgrTest OsalTest SbufTest
    
  5. 开始测试。

         ./hdf_adapter_uhdf_test_config
         ./DevMgrTest
         ./OsalTest
         ./SbufTest
    
  6. 如果所有测试文件输出均显示 PASSED,那么 HDF 功能即安装成功。

示例:DevMgrTest 用例成功结果显示:

./DevMgrTest
Running main() from gmock_main.cc
[==========] Running 1 test from 1 test case.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 1 test from DevMgrTest
[ RUN      ] DevMgrTest.DriverLoaderTest_001
[       OK ] DevMgrTest.DriverLoaderTest_001 (0 ms)
[----------] 1 test from DevMgrTest (0 ms total)
[----------] Global test environment tear-down
Gtest xml output finished
[==========] 1 test from 1 test case ran. (0 ms total)
[  PASSED  ] 1 test.

最后

经常有很多小伙伴抱怨说:不知道学习鸿蒙开发哪些技术?不知道需要重点掌握哪些鸿蒙应用开发知识点?

为了能够帮助到大家能够有规划的学习,这里特别整理了一套纯血版鸿蒙(HarmonyOS Next)全栈开发技术的学习路线,包含了鸿蒙开发必掌握的核心知识要点,内容有(ArkTS、ArkUI开发组件、Stage模型、多端部署、分布式应用开发、WebGL、元服务、OpenHarmony多媒体技术、Napi组件、OpenHarmony内核、OpenHarmony驱动开发、系统定制移植等等)鸿蒙(HarmonyOS NEXT)技术知识点。

《鸿蒙 (Harmony OS)开发学习手册》(共计892页):https://gitcode.com/HarmonyOS_MN/733GH/overview

如何快速入门?

1.基本概念

2.构建第一个ArkTS应用

3.......

鸿蒙开发面试真题(含参考答案):

《OpenHarmony源码解析》:

  • 搭建开发环境
  • Windows 开发环境的搭建
  • Ubuntu 开发环境搭建
  • Linux 与 Windows 之间的文件共享
  • ......
  • 系统架构分析
  • 构建子系统
  • 启动流程
  • 子系统
  • 分布式任务调度子系统
  • 分布式通信子系统
  • 驱动子系统
  • ......

OpenHarmony 设备开发学习手册 :https://gitcode.com/HarmonyOS_MN/733GH/overview


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