OpenHarmony（鸿蒙南向开发）——轻量系统芯片内核移植

移植芯片架构

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
arm	arm9 cortex-m3 cortex-m4 cortex-m7 cortex-m33
csky	v2
risc-v	nuclei riscv32
xtensa	lx6

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。

kernel/liteos_m/arch          # 不同版本路径有差异
├── arm                       # arm系列
│   ├── arm9
│   ├── cortex-m3
│   ├── cortex-m33
│   │   ├── gcc               # 使用gcc编译器编译的架构代码
│   │   └── iar               # 使用iar编译器编译的架构代码
│   ├── cortex-m4
│   ├── cortex-m7
├── csky                      # csky系列
├── include                   # 包含通用的芯片架构所需要实现的函数
│   ├── los_arch.h            # 定义芯片架构初始化所需要的函数
│   ├── los_atomic.h          # 定义芯片架构所需要实现的原子操作函数
│   ├── los_context.h         # 定义芯片架构所需要实现的任务上下文相关函数
│   ├── 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
│   └── los_timer.h           # 定义芯片架构所需要实现的系统时钟相关的函数
├── risc-v                    # risc-v系列
│   ├── nuclei
│   └── riscv32
└── xtensa                    # xtensa系列
     └── lx6

kernel/liteos_m/arch          # 不同版本路径有差异
├── arm                       # arm系列
│   ├── arm9
│   ├── cortex-m3
│   ├── cortex-m33
│   │   ├── gcc               # 使用gcc编译器编译的架构代码
│   │   └── iar               # 使用iar编译器编译的架构代码
│   ├── cortex-m4
│   ├── cortex-m7
├── csky                      # csky系列
├── include                   # 包含通用的芯片架构所需要实现的函数
│   ├── los_arch.h            # 定义芯片架构初始化所需要的函数
│   ├── los_atomic.h          # 定义芯片架构所需要实现的原子操作函数
│   ├── los_context.h         # 定义芯片架构所需要实现的任务上下文相关函数
│   ├── 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
│   └── los_timer.h           # 定义芯片架构所需要实现的系统时钟相关的函数
├── risc-v                    # risc-v系列
│   ├── nuclei
│   └── riscv32
└── xtensa                    # xtensa系列
     └── 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"

    executable("OHOS_Image.elf") {    # 生成可执行程序
      libs = [
        "xxx/xxx/libxxx.a",           # 链接厂商闭源静态库方法一
      ]
      asmflags = [                    # 汇编编译参数
        "",
      ]
      ldflags = [
        "-T./xxx/xxx/xxx.ld",         # 链接脚本文件
        "-Lxxx/xxx/",                 # 指定厂商静态库路径
        "-lxxx",                      # 链接厂商闭源静态库方法二
        "-Wl,--whole-archive",
        "-lmodule_xxx",
        "-Wl,--no-whole-archive",
      ]
      deps = [
        "//build/lite:ohos",          # 依赖OpenHarmony静态库编译完成，链接OpenHarmony编译出来的静态库
        ":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
      ]
    }

    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
      sources = [ ]                   # 复制的源文件
      outputs = [ ]                   # 复制的目标文件
    }
    static_library("sdk") {
      sources = [ ]                   # 添加厂商源码编译成静态库
      include_dirs = [ ]              # 厂商源码包含头文件路径
    }
    build_ext_component("image") {    # 调用shell命令，生成可烧写镜像文件                             
      exec_path = rebase_path(root_out_dir)   #指定shell命令执行目录
      objcopy = "arm-none-eabi-objcopy"
      objdump = "arm-none-eabi-objdump"
      command = "$objcopy -O binary OHOS_Image.elf OHOS_Image.bin" 
      command += " && sh -c '$objdump -t OHOS_Image.elf | sort > OHOS_Image.sym.sorted'" 
      command += " && sh -c '$objdump -d OHOS_Image.elf > OHOS_Image.asm'"                  
      deps = [
        ":prebuilt",                  # 无需准备镜像生成工具等可以删除此依赖
        ":OHOS_Image.elf",            # 依赖elf文件的生成
      ]
    }
    group("MyBoard") {                # MyBoard与当前路径名称一致
    }

图1 目标的依赖执行顺序

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"

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：

4. 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)。

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。

DD一下： 欢迎大家关注公众号<程序猿百晓生>，可以了解到以下内容：

1.OpenHarmony开发基础
2.OpenHarmony北向开发环境搭建
3.鸿蒙南向开发环境的搭建
4.鸿蒙生态应用开发白皮书V2.0 & V3.0
5.鸿蒙开发面试真题（含参考答案） 
6.TypeScript入门学习手册
7.OpenHarmony 经典面试题(含参考答案)
8.OpenHarmony设备开发入门【最新版】
9.沉浸式剖析OpenHarmony源代码
10.系统定制指南
11.【OpenHarmony】Uboot 驱动加载流程
12.OpenHarmony构建系统--GN与子系统、部件、模块详解
13.ohos开机init启动流程
14.鸿蒙版性能优化指南
.......

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：

    {
      "subsystem": "kernel",          # 添加内核子系统
      "components": [
        { 
          "component": "liteos_m", "features":[""] 
        }
      ]
    },

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"

    declare_args() {
      enable_ohos_kernel_liteos_m_cppsupport = true        # cpp支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_cpup = true              # CPU占用率支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_exchook = true           # 异常处理支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_kal = true               # kal接口支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_fs = true                # 文件系统支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_backtrace = true         # backtrace支持
    }
    group("kernel") {
    deps = [
        "components/bounds_checking_function:sec",
        "kernel:kernel",
        "utils:utils",
      ]
      if (enable_ohos_kernel_liteos_m_cppsupport == true) {
        deps += [ "components/cppsupport:cppsupport" ]     # 如果内核特性true，则会加入相应的代码进行编译
      }
      ......
      if (enable_ohos_kernel_liteos_m_kal == true) {
        deps += [ "kal:kal" ]
      }
    }

特性：可以选择cmsis接口或者posix接口支持。

路径："kernel/liteos_m/kal/BUILD.gn"

    declare_args() {
      enable_ohos_kernel_liteos_m_cmsis = true  # cmsis支持
      enable_ohos_kernel_liteos_m_posix = true  # posix支持
    }
    static_library("kal") {
      sources = [ "kal.c" ]
      if (enable_ohos_kernel_liteos_m_cmsis == true) {
        deps += [ "cmsis/" ]                    # 如果cmsis enable，加入cmsis目录编译
      }
      if (enable_ohos_kernel_liteos_m_posix == true) {
        deps += [ "posix/" ]                    # 如果posix enable，加入posix目录编译
      }
    }

特性：可以选择fatfs支持。

路径："kernel/liteos_m/components/fs/BUILD.gn"

    declare_args() {
      enable_ohos_kernel_liteos_m_fatfs = true   # fatfs支持
    }
    group("fs") {
      deps = []
      if (enable_ohos_kernel_liteos_m_fatfs == true) {
        deps += [ "fatfs:fatfs" ] 
      }
    }

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"] 
   }
 ]
 }