Combo解决方案之ASR芯片移植案例


Combo解决方案之ASR芯片移植案例

本方案基于OpenHarmony LiteOS-M内核,使用ASR582X芯片的DEV.WIFI.A开发板进行开发移植。作为典型的IOT Combo(Wi-Fi+BLE)解决方案,本文章介绍ASR582X的适配过程。

编译移植

目录规划

本方案的目录结构使用Board和Soc解耦的思路

device
├── board                                --- 单板厂商目录
│   └── lango                            --- 单板厂商名字:朗国
│       └── dev_wifi_a                   --- 单板名:DEV.WIFI.A
└── soc                                  --- SoC厂商目录
    └── asrmicro                         --- SoC厂商名字:翱捷科技
        └── asr582x                      --- SoC Series名:ASR582X系列芯片
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产品样例目录规划为:

vendor
└── asrmicro                             --- 开发产品样例厂商目录,翱捷科技的产品样例
    ├── wifi_demo                        --- 产品名字:Wi-Fi样例代码
    └── xts_demo                         --- 产品名字: XTS测试样例
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产品定义

vendor/asrmicro/wifi_demo为例,这里描述了产品使用的内核、单板、子系统等信息。其中,内核、单板型号、单板厂商需要提前规划好,也是预编译指令(hb set)所关注的。这里填入的信息与规划的目录相对应。例如:

{
    "product_name": "wifi_demo",          --- 产品名
    "type": "mini",                       --- 系统类型: mini
    "version": "3.0",                     --- 系统版本: 3.0
    "device_company": "lango",            --- 单板厂商:lango
    "board": "dev_wifi_a",                --- 单板名:dev_wifi_a
    "kernel_type": "liteos_m",            --- 内核类型:liteos_m
    "kernel_version": "3.0.0",            --- 内核版本:3.0.0
    "subsystems": []                      --- 子系统
}
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这里的device_company和board用于关联出//device/board/<device_company>/目录。

单板配置

在关联到的目录下,以device/board/lango/dev_wifi_a为例,需要在liteos_m目录下放置config.gni文件,这个配置文件用于描述该单板的信息,包括cpu、toolchain、kernel、compile flags等。例如:

# 内核类型
kernel_type = "liteos_m"

# 内核版本
kernel_version = "3.0.0"

# 单板CPU类型
board_cpu = "cortex-m4"

# 工具链,这里使用arm-none-eabi
board_toolchain = "arm-none-eabi"

# 工具链路径,可以使用系统路径,填"",也可以自定义,如下:
board_toolchain_path = rebase_path("//device/soc/asrmicro/gcc/gcc-arm-none-eabi/Linux64/bin")

# 单板相关的编译参数
board_cflags = []

# 单板相关的链接参数
board_ld_flags = []

# 单板相关的头文件
board_include_dirs = []
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预编译

在正确配置好产品的目录、产品定义、单板配置后,在工程根目录下输入预编译指令hb set,在显示的列表中就可以找到相关的产品。

ohos_config.json

选择好产品后,输入回车就会在根目录下自动生成ohos_config.json文件,这里会将要编译的产品信息列出。

内核移植

Kconfig适配

在//kernel/liteos_m的编译中,需要在相应的单板以及SoC目录下使用Kconfig文件进行索引。

单板目录的Kconfig,以//device/board/lango为例:

├── dev_wifi_a                                   --- dev_wifi_a单板配置目录
│   ├── Kconfig.liteos_m.board                   --- 单板的配置选项
│   ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.board         --- 单板的默认配置项
│   └── liteos_m
│       └── config.gni                           --- 单板的配置文件
├── Kconfig.liteos_m.boards                      --- 单板厂商下Boards配置信息
└── Kconfig.liteos_m.defconfig.boards            --- 单板厂商下Boards默认配置信息
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dev_wifi_a/Kconfig.liteos_m.board中,配置只有SOC_ASR5822S被选后,BOARD_DEV_WIFI_A才可被选:

config BOARD_DEV_WIFI_A
    bool "select board DEV_WIFI_A"
    depends on SOC_ASR5822S
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SoC目录的Kconfig,以//device/soc/asrmicro为例:

├── asr582x                                      --- ASR582X系列
│   ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.asr5822s      --- ASR5822S芯片默认配置
│   ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.series        --- ASR582X系列默认配置
│   ├── Kconfig.liteos_m.series                  --- ASR582X系列配置
│   └── Kconfig.liteos_m.soc                     --- ASR582X芯片配置
├── Kconfig.liteos_m.defconfig                   --- SoC默认配置
├── Kconfig.liteos_m.series                      --- Series配置
└── Kconfig.liteos_m.soc                         --- SoC配置
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在 asr582x/Kconfig.liteos_m.series中:

config SOC_SERIES_ASR582X
    bool "ASR582X Series"
    select ARM
    select SOC_COMPANY_ASRMICRO              --- 选择 SOC_COMPANY_ASRMICRO
    select CPU_CORTEX_M4
    help
        Enable support for ASR582X series
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只有选择了 SOC_SERIES_ASR582X,在 asr582x/Kconfig.liteos_m.soc中才可以选择SOC_ASR5822S:

choice
    prompt "ASR582X series SoC"
    depends on SOC_SERIES_ASR582X

config SOC_ASR5822S                         --- 选择 SOC_ASR5822S
    bool "SoC ASR5822S"

endchoice
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综上所述,要编译单板BOARD_DEV_WIFI_A,则要分别选中:SOC_COMPANY_ASRMICRO、SOC_SERIES_ASR582X、SOC_ASR5822S,可以在kernel/liteos_m中执行make menuconfig进行选择配置

asr5822s_select.json

配置后的文件会默认保存在//vendor/asrmicro/wifi_demo/kernel_configs/debug.config,也可以直接填写debug.config:

LOSCFG_BOARD_DEV_WIFI_A=y
LOSCFG_SOC_COMPANY_ASRMICRO=y
LOSCFG_SOC_SERIES_ASR582X=y
LOSCFG_SOC_ASR5822S=y
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模块化编译

BoardSoC的编译采用模块化的编译方法,从kernel/liteos_m/BUILD.gn开始逐级向下递增。本方案的适配过程如下:

  1. //device/board/lango中新建文件BUILD.gn,新增内容如下:

    if (ohos_kernel_type == "liteos_m") {
      import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
      module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
      module_group(module_name) {
        modules = [
          "dev_wifi_a",                     --- 单板模块
          "hcs",                            --- hcs文件的对应模块
        ]
      }
    }
    
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    在上述BUILD.gn中,dev_wifi_a以及hcs即是按目录层级组织的模块名。

  2. //device/soc/asrmicro中,使用同样的方法,新建文件BUILD.gn,按目录层级组织,新增内容如下:

    if (ohos_kernel_type == "liteos_m") {
      import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
      module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
      module_group(module_name) {
        modules = [
          "asr582x",
        ]
      }
    }
    
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  3. //device/soc/asrmicro各个层级模块下,同样新增文件BUILD.gn,将该层级模块加入编译,以//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/startup/BUILD.gn为例:

    import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
    
    config("public") {
      include_dirs = [ "." ]                 --- 公共头文件
    }
    
    kernel_module("asr_startup") {           --- 编译的模块
      sources = [                            --- 编译的源文件
          "startup.c",
          "board.c",
          "startup_cm4.S",
      ]
    
      include_dirs = [                       --- 模块内使用到的头文件
        "...",
      ]
    }
    
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  4. 为了组织链接以及一些编译选项,在//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/config/BUILD.gn下的config("public")填入了相应的参数:

    config("public") {
      include_dirs = []                       --- 公共头文件
      ldflags = []                            --- 链接参数,包括ld文件
      libs = []                               --- 链接库
      defines = []                            --- 定义
    
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    说明: 建议公共的参数选项以及头文件不在各个组件中重复填写。

  5. 为了组织一些产品侧的应用,本方案在vendor相应的config.json加入了相应的list来组织,以//vendor/asrmicro/wifi_demo/config.json为例,在config.json增加对应的list:

    "tests_list": [                       --- demo list
      {
        "enable": "true",                 --- list开关
        "test_modules": [
          "example",                      --- OS基础demo
          "wifi_test"                     --- Wi-Fi demo
        ]
      }
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    这里将demo作为了模块来管理,开启/关闭某个demo,在tests_list中增减项即可。tests_list在gn中可以直接被读取,需要在//device/board/lango/dev_wifi_a/liteos_m/config.gni加入以下内容:

    product_conf = read_file("${product_path}/config.json", "json")
    product_name = product_conf.product_name
    tests_list = product_conf.tests_list
    
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    读取list后即可在相应的链接选项上加入相关的组件库,需要在//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/config/BUILD.gn加入以下内容:

    foreach(test_item, tests_list) {
        test_enable = test_item.enable
        if(test_enable == "true")
        {
          foreach(test_module, test_item.test_modules) {
          ldflags += [ "-l${test_module}" ]
          }
        }
    }
    
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C库适配

为了整个系统不区分用户态内核态,上层组件与内核共用一套基于musl的C库,本方案使用musl C,三方库见//third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/BUILD.gn

kernel另外对malloc相应的code进行了改造适配,适配文件见//kernel/liteos_m/kal/libc/musl/porting/src/malloc.c

在本方案中,printf相关的接口使用开源代码实现,适配文件见 //device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/drivers/platform/system/printf-stdarg.c

为了满足printf相关接口的链接调用,需要在//device/board/lango/dev_wifi_a/liteos_m/config.gni的新增这些函数的wrap链接:

board_ld_flags += [
  "-Wl,--wrap=printf",
  "-Wl,--wrap=sprintf",
  "-Wl,--wrap=snprintf",
  "-Wl,--wrap=vprintf",
  "-Wl,--wrap=vsprintf",
  "-Wl,--wrap=vsnprintf",
]
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shell适配

为了方便调试,本方案集成了内核的shell组件,可以在make menuconfig中的Debug中选中 Enable Shell,或者在//vendor/asrmicro/wifi_demo/kernel_configs/debug.config文件中填入LOSCFG_SHELL=y shell组件需要进行初始化,可参考device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/startup/board.c

ret = LosShellInit();
if (ret != LOS_OK) {
    printf("LosShellInit failed! ERROR: 0x%x\n", ret);
}
ret = OsShellInit();
if (ret != LOS_OK) {
    printf("OsShellInit failed! ERROR: 0x%x\n", ret);
}
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在初始化之后,每个shell命令需要进行注册,例如:vendor/asrmicro/wifi_demo/tests/wifi/wifi_app.c

osCmdReg(CMD_TYPE_STD, "wifi_open", 0, (CMD_CBK_FUNC)ap_conn_func);    --- 连接AP的指令,这里可以带参
osCmdReg(CMD_TYPE_EX, "wifi_close", 0, (CMD_CBK_FUNC)ap_close_func);   --- 断开指令
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内核启动适配

单板进入到main函数后,首先会进行单板初始化,然后需要注册中断,之后再进行内核的初始化和调度。 注册中断,可参考//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/startup/board.c:

ArchHwiCreate(UART1_IRQn,configLIBRARY_NORMAL_INTERRUPT_PRIORITY,0,UART1_IRQHandler,0);   --- UART中断
ArchHwiCreate(GPIO_IRQn,configLIBRARY_NORMAL_INTERRUPT_PRIORITY,0,GPIO_IRQHandler,0);     --- GPIO中断
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内核初始化示例如下:

osStatus_t ret = osKernelInitialize();                                                    --- 内核初始化

if(ret == osOK)
{
    threadId = osThreadNew((osThreadFunc_t)sys_init,NULL,&g_main_task);                   --- 创建init线程

    if(threadId!=NULL)
    {
        osKernelStart();                                                                  --- 线程调度
    }
}
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sys_init中,需要对Openharmony的系统组件进行初始化:

...
DeviceManagerStart();           --- HDF初始化

OHOS_SystemInit();              --- Openharmony系统组件初始化
....
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HDF驱动框架适配

HDF驱动框架提供了一套应用访问硬件的统一接口,可以简化应用开发,添加HDF组件需要在//vendor/asrmicro/wifi_demo/kernel_configs/debug.config添加:

LOSCFG_DRIVERS_HDF=y
LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM=y
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同时需在board中新增对应开发板硬件配置描述文件,位于//device/board/lango/hcs。本案例以GPIO以及UART为例,移植过程如下:

GPIO适配

  1. 芯片驱动适配文件位于//drivers/adapter/platform目录,在gpio目录增加gpio_asr.c和gpio_asr.h文件,在BUILD.gn中增加新增的驱动文件编译条件:

    if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_ASRMICRO)) {
      sources += [ "gpio_asr.c" ]
    }
    
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  2. gpio_asr.c中驱动描述文件如下:

    struct HdfDriverEntry g_GpioDriverEntry = {
        .moduleVersion = 1,
        .moduleName = "ASR_GPIO_MODULE_HDF",
        .Init = GpioDriverInit,
        .Release = GpioDriverRelease,
    };
    HDF_INIT(g_GpioDriverEntry);
    
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  3. //device/board/lango/hcs添加gpio硬件描述信息文件gpio.hcs, 映射后的gpio0控制板卡上的可编程LED,gpio1对应用户按键,hcs内容如下:

    root {
        platform {
            gpio_config {
                match_attr = "gpio_config";
                pin = [0, 1];
                // led3: GPIO9
                // user key: GPIO7
                realPin = [9, 7];
                config = [5, 1];
                pinNum = 2;
            }
        }
    }
    
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  4. gpio.hcs的配置信息会在GpioDriverInit进行加载,并执行对应GPIO引脚的初始化。应用层控制LED灯和读取按键信息只需要以下简单的代码:

    int32_t GpioKeyIrqFunc(uint16_t gpio, void *data)
    {
        printf("user key %d pressed\n", gpio);
    }
    GpioSetIrq(1, OSAL_IRQF_TRIGGER_FALLING, GpioKeyIrqFunc, NULL);
    
    GpioWrite(0, 0);
    lega_rtos_delay_milliseconds(1000);
    GpioWrite(0, 1);
    
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UART适配

  1. 芯片驱动适配文件位于//drivers/adapter/platform目录,在uart目录增加uart_asr.c和uart_asr.h文件,在BUILD.gn中增加新增的驱动文件编译条件:

    if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_ASRMICRO)) {
      sources += [ "uart_asr.c" ]
    }
    
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  2. uart_asr.c中驱动描述文件如下:

    struct HdfDriverEntry g_hdfUartDevice = {
        .moduleVersion = 1,
        .moduleName = "HDF_PLATFORM_UART",
        .Bind = HdfUartDeviceBind,
        .Init = HdfUartDeviceInit,
        .Release = HdfUartDeviceRelease,
    };
    
    HDF_INIT(g_hdfUartDevice);
    
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  3. //device/board/lango/hcs添加gpio硬件描述信息文件uart.hcs, hcs内容如下:

    controller_uart0 :: uart_controller {
        match_attr = "asr582x_uart_0";
        port = 0;                       /* UART_ID_0 */
    
        pin_tx_pin = 0;                /* IO_PIN_10 */
        pin_tx_mux = 25;                 /* IO_MUX_2  */
    
        pin_rx_pin = 1;                /* IO_PIN_11 */
        pin_rx_mux = 25;                 /* IO_MUX_2 */
        tx_rx = 3;                     /* TX_RX MODE */
    }
    
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  4. gpio.hcs的配置信息会在HdfUartDeviceInit进行加载,并执行对应串口引脚的初始化。应用层测试串口代码如下:

    DevHandle uart_handle = UartOpen(0);
    UartSetBaud(uart_handle, 115200);
    ...
    attr.dataBits = UART_ATTR_DATABIT_8;
    attr.parity = UART_ATTR_PARITY_NONE;
    attr.stopBits = UART_ATTR_STOPBIT_1;
    ret = UartSetAttribute(uart_handle, &attr);
    ret = UartWrite(uart_handle, send_data, strlen(send_data));
    ret = UartRead(uart_handle, recv_data, sizeof(recv_data) - 1);
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Openharmony组件移植

子系统的编译选项入口在相应产品config.json下,以下以//vendor/asrmicro/wifi_demo/config.json为例。

LWIP组件

lwip组件的源码在//third_party/lwip,Openharmony在kernel中做了定制化,//kernel/liteos_m/components/net/lwip-2.1,包括一些接口的重定义,结构体的重定义等。

移植过程可参考:lwIP组件适配

本案例在config.json中设置lwip的路径如下:

"subsystem": "kernel",
"components": [
  {
    "component": "liteos_m",
    "features": [
      "ohos_kernel_liteos_m_lwip_path = \"//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/components/net/lwip-2.1\""
    ]
  }
]
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另外,需在内核编译配置文件kernel_config/debug.config中,打开编译lwIP的开关

LOSCFG_NET_LWIP=y
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security组件

security需要在config.json中打开相应的选项,本案例移植了三方库中的mbedtls(//third_party/mbedtls)作为加密模块,选项配置如下:

"subsystem": "security",
"components": [
  { "component": "huks", "features":
    [
      ...
      "ohos_security_huks_mbedtls_porting_path = \"//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/components/mbedtls\""
    ]
  }
]
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在上述目录中,需要对mbedtls做配置,可见config/config_liteos_m.h。需要注意的是,如果使用mbedtls的RNG的能力(比如dsoftbus组件在//foundation/communication/dsoftbus/adapter/common/mbedtls/softbus_adapter_crypto.c中有使用),要指定产生随机数的熵源。本案例使用了ASR582X的硬件随机数能力,需要打开如下宏定义:

#define MBEDTLS_ENTROPY_HARDWARE_ALT
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打开此宏后,需要实现entropy_hardware_alt接口,可见library/entropy_hardware_alt.c

wifi_lite组件

wifi_lite组件的选项配置如下:

"subsystem": "communication",
"components": [
  { "component": "wifi_lite", "features":[] }
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与Wi-Fi有关的实现在//device/soc/asrmicro/asr582x/liteos_m/sdk/hal/src/wifi_adapter.c下。

本案例也提供了使用wifi_lite相关接口的Demo,可见//vendor/asrmicro/wifi_demo/tests/wifi/wifi_app.c,这里提供了两个连接的测试指令:

表 1 ASR Wi-Fi 连接指令

指令 参数 说明
wifi_open sta [SSID] [KEY] 连接路由指令,例如:wifi_open sta ASR_AP test123456
wifi_close 断开连接指令

xts组件

xts组件的适配,以//vendor/asrmicro/xts_demo/config.json为例,需要加入组件选项:

"subsystem": "xts",
"components": [
  { "component": "xts_acts", "features":
    [
      "enable_ohos_test_xts_acts_use_thirdparty_lwip = true"
    ]
  },
  { "component": "xts_tools", "features":[] }
]
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另外,xts功能也使用了list来组织,可参考[模块化编译],在config.json文件中增减相应模块:

"xts_list": [
  {
    "enable": "true",
    "xts_modules": [
      "ActsKvStoreTest",
      "ActsDfxFuncTest",
      "ActsHieventLiteTest",
      "ActsSamgrTest",
      "ActsParameterTest",
      "ActsWifiServiceTest",
      "ActsWifiIotTest",
      "ActsBootstrapTest"
    ]
  }
],
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dsoftbus组件

dsoftbus组件提供了设备间的发现连接、组网和传输能力,本方案以Wi-Fi设备间的软总线能力为例。

依赖组件:LWIP组件、security组件、wifi_lite组件。

前置条件:设备需先连接路由,所有的组网设备需在同一局域网中。

dsoftbus组件的选项配置如下:

"subsystem": "communication",
"components": [
  { "component": "dsoftbus", "features":[] }
  ]
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//vendor/asrmicro/wifi_demo下提供了dsoftbus的测试Demo,打开该功能需修改//vendor/asrmicro/wifi_demo/tests/BUILD.gn

declare_args() {
  asr_dsoftbus_test = true              --- 打开dsoftbus demo编译
}
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另外,需在//vendor/asrmicro/wifi_demo/config.json中添加dsoftbus_test模块:

"tests_list": [
    {
    "enable": "true",
    "test_modules": [
        "wifi_test",
        "dsoftbus_test"                 --- 打开dsoftbus_test模块
    ]
    }
]
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dsoftbus组件的启动接口可参考//vendor/asrmicro/wifi_demo/tests/dsoftbus/dsoftbus_app.c

InitSoftBusServer();
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dsoftbus组件的运行需至少预留80KB RAM,如资源不够,可对其它地方进行剪裁,例如LWIP组件,可修改 //kernel_liteos_m/blob/master/components/net/lwip-2.1/porting/include/lwip/lwipopts.h

#define TCPIP_THREAD_STACKSIZE          0x2000              --- 缩小TCPIP任务栈大小
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在communication_dsoftbus仓中,加入了-fPIC编译选项,这样会让编译器产生与位置无关代码,并使用相对地址,但是在LiteOS-M核中使用的是静态库,不推荐使用。 建议开发者手动注释-fPIC编译选项,后续会推进Openharmony统一规划此编译选项的开关。修改方法是在如下的四个文件中,找到"-fPIC"选项,并全部注释: //foundation/communication/dsoftbus/core/common/BUILD.gn //foundation/communication/dsoftbus/core/frame/BUILD.gn //foundation/communication/dsoftbus/sdk/BUILD.gn //foundation/communication/dsoftbus/components/nstackx_mini/nstackx_ctrl/BUILD.gn

软总线的组网需要通过设备认证,在研发阶段,可以把认证跳过,先行调试组网以及传输能力,需将文件//foundation/communication/dsoftbus/core/authentication/src/auth_manager.c中的HandleReceiveDeviceId函数替换为如下实现:

void HandleReceiveDeviceId(AuthManager *auth, uint8_t *data)
{
    uint8_t tempKey[SESSION_KEY_LENGTH] = {0};
    if (auth == NULL || data == NULL) {
        SoftBusLog(SOFTBUS_LOG_AUTH, SOFTBUS_LOG_ERROR, "invalid parameter");
        return;
    }
    if (AuthUnpackDeviceInfo(auth, data) != SOFTBUS_OK) {
        SoftBusLog(SOFTBUS_LOG_AUTH, SOFTBUS_LOG_ERROR, "AuthUnpackDeviceInfo failed");
        AuthHandleFail(auth, SOFTBUS_AUTH_UNPACK_DEVID_FAILED);
        return;
    }
    if (auth->side == SERVER_SIDE_FLAG) {
        if (EventInLooper(auth->authId) != SOFTBUS_OK) {
            SoftBusLog(SOFTBUS_LOG_AUTH, SOFTBUS_LOG_ERROR, "auth EventInLooper failed");
            AuthHandleFail(auth, SOFTBUS_MALLOC_ERR);
            return;
        }
        if (AuthSyncDeviceUuid(auth) != SOFTBUS_OK) {
            AuthHandleFail(auth, SOFTBUS_AUTH_SYNC_DEVID_FAILED);
        }
        (void)memset_s(tempKey, SESSION_KEY_LENGTH, 1, SESSION_KEY_LENGTH);
        AuthOnSessionKeyReturned(auth->authId, tempKey, SESSION_KEY_LENGTH); 
        return;
    }
    //VerifyDeviceDevLvl(auth);                                            --- 这里注释认证过程
    (void)memset_s(tempKey, SESSION_KEY_LENGTH, 1, SESSION_KEY_LENGTH);
    AuthOnSessionKeyReturned(auth->authId, tempKey, SESSION_KEY_LENGTH);
}
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在正确配置并编译烧录后,设备使用wifi_open指令连接路由,连接成功后,设备会自动进行组网,如下为组网成功截图:

dsoftbus_join_LNN

其它组件的适配过程与官方以及其它厂商的过程类似,不再赘述。

todo

  • 待支持BLE
  • 待丰富Wi-Fi测试指令