一种快速移植OpenHarmony Linux内核的方法

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一种快速移植OpenHarmony Linux内核的方法

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内核态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,今后的HMDFS等)

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OH Linux内核,然后再加入OH的其他内核态特性。

当前方法二中OH Linux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。

整体构建环境的准备

  1. 将三方内核纳入OpenHarmony编译环境。

    完整编译过一遍标准Hi3516DV300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
    
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  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/Hi3516DV300
    
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  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
    
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内核态基础代码的移植

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
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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"

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

具体日志使用说明请参见:Hilog_lite组件介绍

内核态必选特性HDF的移植

  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补丁脚本的三个变量参数。
    2. 获取patch_hdf.sh脚本。
    3. 执行patch_hdf.sh脚本依次传入三个变量参数。

    patch_hdf.sh脚本三个参数含义为: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hdf补丁文件。

    ./patch_hdf.sh [工程根目录路径] [内核目录路径] [hdf补丁文件]
    
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    以树莓派3b为示例介绍:

    # 进入树莓派kernel目录
    $PROJ_ROOT/drivers/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/hi3516dv300_patch/hdf.patch  # HDF补丁文件
    
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  2. 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
    
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    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 --->
    
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    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
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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:

  1. 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 Hi3516DV300 --build-target hdf_test
    
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    等待编译完成。

  2. 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
      
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    2. 推送依赖库和测试用例到树莓派。
      hdc_std file send XXX\out\ohos-arm-release\hdf\hdf\libhdf_test_common.z.so  /system/lib
      hdc_std file send XXX\out\ohos-arm-release\tests\unittest\hdf\config\hdf_adapter_uhdf_test_config  /data/test
      hdc_std file send XXX\out\ohos-arm-release\tests\unittest\hdf\devmgr\DevMgrTest  /data/test
      hdc_std file send XXX\out\ohos-arm-release\tests\unittest\hdf\osal\OsalTest  /data/test
      hdc_std file send XXX\out\ohos-arm-release\tests\unittest\hdf\sbuf\SbufTest  /data/test
      
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    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。
    2. 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。
    3. 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
      
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  3. 执行测试

    1. 进入目录执行测试文件目录data/test。

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

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

      ./hdf_adapter_uhdf_test_config
      ./DevMgrTest
      ./OsalTest
      ./SbufTest
      
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    4. 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.
      
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