一種快速移植 OpenHarmony Linux 內(nèi)核的方法

移植概述

本文面向希望將 OpenHarmony 移植到三方芯片平臺硬件的開發(fā)者，介紹一種借助三方芯片平臺自帶 Linux 內(nèi)核的現(xiàn)有能力，快速移植 OpenHarmony 到三方芯片平臺的方法。

移植到三方芯片平臺的整體思路

內(nèi)核態(tài)層和用戶態(tài)層

為了更好的解釋整個內(nèi)核移植，首先需要介紹一些概念：
我們可以把 OpenHarmony 簡單的分為
OpenHarmony = OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)層 + OpenHarmony 用戶態(tài)層

其中 OpenHarmony 內(nèi)核層就是上圖的紫色部分，可以看到，它主要由內(nèi)核本身（如 Linux Kernel，LiteOS），和一些運行在內(nèi)核態(tài)的一些特性組成，比如 HDF 等。
而 OpenHarmony 用戶態(tài)層，在上圖，就是紫色之外的部分?？梢钥吹?，由下往上看，它主要由系統(tǒng)服務(wù)層，框架層，應(yīng)用層組成。在這兒我們將這三層整體稱為“OpenHarmony 用戶態(tài)層”。
為什么這么區(qū)分呢？因為我們這篇文章主要是要討論如何快速的把 OpenHarmony 移植到三方芯片平臺上。而 OpenHarmony 的用戶態(tài)層，整體來說和三方芯片平臺的耦合度不高，移植較為方便。而內(nèi)核態(tài)層中的內(nèi)核本身以及 HDF 驅(qū)動框架等，和三方芯片平臺的耦合度較高，是移植的重難點。我們先做這個區(qū)分，就是為了先把聚光燈打到我們最需要關(guān)注的 OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)層上，開始分析和解題。另外說明，本文只包含 Linux 內(nèi)核的快速移植，不包含 LiteOS 的移植。

獲得內(nèi)核態(tài)層的兩種方法

為了表述方便，我們在下文部分地方用“OH”代替“OpenHarmony”。
將 OH 內(nèi)核態(tài)層繼續(xù)分解

而將前兩項組合，標(biāo)準(zhǔn) LTS Linux 內(nèi)核 + 三方 SoC 芯片平臺代碼，其實就是一個三方 Linux 內(nèi)核的基礎(chǔ)組成。從上面的推導(dǎo)可以看出，OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)層其實能夠由兩種方法得到：

方法一：OH 內(nèi)核態(tài)層 = 三方 Linux 內(nèi)核 + OH 內(nèi)核態(tài)基礎(chǔ)代碼 + OH 內(nèi)核態(tài)特性（如 HDF，今后的 HMDFS 等）
也就是直接借助三方 Linux 內(nèi)核，再加上基礎(chǔ) OH 內(nèi)核態(tài)基礎(chǔ)代碼、以及 HDF 等 OH 內(nèi)核態(tài)特性。

方法二：OH 內(nèi)核態(tài)層 = OH Linux 內(nèi)核 + OH 內(nèi)核態(tài)特性（如 HDF，今后的 HMDFS 等）
也就是直接采用 OHLinux 內(nèi)核，然后再加入 OH 的其他內(nèi)核態(tài)特性。

當(dāng)前方法二中 OHLinux 內(nèi)核支持的三方芯片平臺還不夠豐富。為了能夠響應(yīng)三方開發(fā)者快速移植 OpenHarmony 的要求，下文會著重介紹方法一，即借助三方已有的 Linux 內(nèi)核，來快速移植 OpenHarmony。

借助已有 Linux 內(nèi)核來移植 OpenHarmony 的流程

整個移植流程可以分為三步：

  1. 準(zhǔn)備整體構(gòu)建環(huán)境，包括將三方芯片平臺的現(xiàn)有內(nèi)核代碼拷貝到 OpenHarmony 的整體編譯環(huán)境下。
  2. OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)基礎(chǔ)代碼的移植。
  3. OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)必選特性（如 HDF 等）的移植。
    詳細(xì)步驟在接下來的章節(jié)中介紹。

移植到三方芯片平臺的步驟

下面以樹莓派 3b (BCM2837) 為例，演示將 OpenHarmony 移植到樹莓派的過程。

準(zhǔn)備整體構(gòu)建環(huán)境

  1. 將三方內(nèi)核納入 OpenHarmony 編譯環(huán)境。
    完整編譯過一遍標(biāo)準(zhǔn) Hi3516DV300 的內(nèi)核之后，clone 樹莓派內(nèi)核源碼并復(fù)制到 manifest 輸出目錄下：
    export PROJ_ROOT=[OpenHarmony manifest]
    git clone https://gitee.com/xfan1024/oh-rpi3b-kernel.git
    cp -r oh-rpi3b-kernel $PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b
  1. 配置樹莓派內(nèi)核編譯環(huán)境。
    # 進入樹莓派kernel目錄
    cd out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b
    # 配置編譯環(huán)境,使用工程項目自帶的clang
    export PATH=$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
  1. 注釋掉 clang 不識別的 flag。
    PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b/arch/arm/Makefile 注釋掉以下這一行：
    KBUILD_CFLAGS  +=-fno-omit-frame-pointer -mapcs -mno-sched-prolog

移植內(nèi)核態(tài)基礎(chǔ)代碼

目前 OpenHarmony 內(nèi)核態(tài)的基礎(chǔ)代碼，主要是日志服務(wù)相關(guān)。輕量化內(nèi)核日志服務(wù)代碼包含：

drivers/staging/hilog
drivers/staging/hievent

將以上代碼，從 OpenHarmony 內(nèi)核代碼目錄 kernel/linux/linux-4.19/drivers/staging 中，拷貝到 out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b/drivers/staging 下。
在三方內(nèi)核的 drivers/staging/Kconfig 文件內(nèi)增加如下代碼：

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

在三方內(nèi)核的 drivers/staging/Makefile 文件內(nèi)增加如下代碼：

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

在內(nèi)核 config 項中打開對應(yīng)的 CONFIG 控制宏：CONFIG_HILOG 和 CONFIG_HIEVENT。
具體日志使用說明請參見：Hilog_lite 組件介紹。

移植內(nèi)核態(tài)必選特性 HDF

  1. 打 HDF 補丁。
    在 Linux 內(nèi)核打 HDF 補丁時，執(zhí)行補丁 shell 腳本合入 HDF 補丁。

    1. 配置 HDF 補丁腳本的四個變量參數(shù)。
    2. 獲取 patch_hdf.sh 腳本。
    3. 執(zhí)行 patch_hdf.sh 腳本依次傳入四個變量參數(shù)。
      patch_hdf.sh 腳本四個參數(shù)含義為：第一個入?yún)楣こ谈夸浡窂?，第二入?yún)閮?nèi)核目錄路徑，第三個入?yún)閮?nèi)核版本路徑，第四個參數(shù)是當(dāng)前設(shè)備名。
    ./patch_hdf.sh [工程根目錄路徑] [內(nèi)核目錄路徑] [內(nèi)核補丁路徑] [設(shè)備名]

以3b 為示例介紹：

    PROJ_ROOT/drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/patch_hdf.sh \
    PROJ_ROOT  # 指定工程根目錄路徑 \
    PROJ_ROOT/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-rpi3b  # 打補丁的內(nèi)核目錄路徑 \
    PROJ_ROOT/kernel/linux/patches/linux-4.19 # 內(nèi)核補丁路徑.\
    hi3516dv300 # 設(shè)備名.
  1. 配置 config。
    提供 HDF 基本配置，如果需要其他功能，通過 menuconfig 打開對應(yīng)驅(qū)動開關(guān)即可。
    HDF 補丁執(zhí)行成功后，默認(rèn) HDF 開關(guān)是關(guān)閉的，打開 HDF 基本配置選項如下：
    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

或者通過 menuconfig 界面打開 HDF 相關(guān)配置，命令如下：

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

配置如下（在 Device Drivers -> HDF driver framework support 目錄下）：

編譯 Image

# 執(zhí)行編譯命令
make ${MAKE_OPTIONS} -j33 zImage

編譯和運行 HDF 測試用例（可選）

簡介
HDF（Hardware Driver Foundation)自測試用例，用于測試 HDF 框架和外設(shè)的基本功能，本文主要介紹 HDF 內(nèi)核態(tài)用例測試方法。
預(yù)置條件
測試前需要在 menuconfig 里檢查 HDF 測試開關(guān) CONFIG_DRIVERS_HDF_TEST=y，代碼全量編譯通過。
用例編譯和測試方法
通過 hdc_std 工具把用例執(zhí)行文件推送到設(shè)備中，然后執(zhí)行用例即可，操作步驟如下：

  1. 編譯 hdf 測試用例。

  2. 用 hdc_std 工具推送測試文件到設(shè)備中。

  3. 進入設(shè)備 data/test 目錄，執(zhí)行測試文件即可。
    用例編譯和測試詳細(xì)步驟如下：

  4. 編譯 hdf 測試用例。
    編譯 hdf 測試用例命令和文件路徑如下：

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

等待編譯完成。
  1. 將測試文件移動到目標(biāo)移植設(shè)備上（以樹莓派為例）。

方法一：使用 hdc_std 工具。

  1. 先在樹莓派里新建 data/test 目錄。
mkdir -p data/test
  1. 推送依賴庫和測試用例到樹莓派。
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：移動到儲存卡內(nèi)，啟動樹莓派之后裝載。
1. 拔掉樹莓派連接電腦的串口、USB 線，然后拔下數(shù)據(jù)卡。
2. 將數(shù)據(jù)卡插入到電腦的讀取口，將編譯好的 zImage 和測試文件夾 test/下載到電腦，然后移動到數(shù)據(jù)卡的根目錄下。zImage 文件會被替換，請?zhí)崆白龊脗浞荨?br> 3. 最后將數(shù)據(jù)卡插回樹莓派。

    # 讓樹莓派文件系統(tǒng)讀取儲存卡根目錄
    mount -t vfat /dev/block/mmcblk0p1 /boot
    cd /boot/[測試文件目錄]
    # 允許修改系統(tǒng)文件
    mount -o remount,rw /
    # 安裝測試用庫
    mv libhdf_test_common.z.so /system/lib
    mkdir /data/test
    mv * /data/test
  1. 執(zhí)行測試

1.進入目錄執(zhí)行測試文件目錄 data/test。

cd /data/test

2.修改文件執(zhí)行權(quán)限。

        chmod 777 hdf_adapter_uhdf_test_config DevMgrTest OsalTest SbufTest

3.開始測試。

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

4.如果所有測試文件輸出均顯示 PASSED，那么 HDF 功能即安裝成功。

示例：DevMgrTest 用例成功結(jié)果顯示：

./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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