峰會回顧第31期 | OpenHarmony生態(tài)共建：多種指令集架構(gòu)芯片適配

演講嘉賓 | 連志安

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 李萍萍

嘉賓簡介

連志安，江蘇潤開鴻數(shù)字科技有限公司生態(tài)技術(shù)總監(jiān)、OpenHarmony龍芯架構(gòu)SIG組長、《物聯(lián)網(wǎng)——嵌入式開發(fā)實戰(zhàn)》作者、華為技術(shù)開發(fā)專家認(rèn)證（HDE）、廣鴻會創(chuàng)始人、龍芯俱樂部OpenHarmony首席專家。研究領(lǐng)域為：操作系統(tǒng)、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、OpenHarmony、內(nèi)核技術(shù)等。 技術(shù)經(jīng)歷：最早一批OpenHarmony開發(fā)者，一直熱衷于OpenHarmony社區(qū)布道，為開發(fā)者答疑解惑，相關(guān)文章累計閱讀量超過400萬；最早移植MQTT，OneNET等三方組件并開源，移植OpenHarmony到龍芯1C300芯片，2K0500、GD32，STM32等芯片；主導(dǎo)成立OpenHarmony龍芯SIG，推動南向芯片生態(tài)的建設(shè)。

內(nèi)容來源

第一屆開放原子開源基金會OpenHarmony技術(shù)峰會——生態(tài)與互聯(lián)分論壇

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正 文 內(nèi) 容

基于OpenHarmony行業(yè)發(fā)行版的芯片適配是點亮億級行業(yè)設(shè)備的關(guān)鍵一環(huán)，如何進(jìn)行芯片適配，如何基于芯片拓展OpenHarmony硬件生態(tài)？江蘇潤開鴻數(shù)字科技有限公司生態(tài)技術(shù)總監(jiān)、OpenHarmony LoongArch SIG組長連志安在第一屆OpenHarmony技術(shù)峰會上分享了幾點思路。

01?

架構(gòu)設(shè)計

耦合，也就是各模塊之間存在依賴關(guān)系。解耦，能夠降低模塊之間的依賴關(guān)系，把關(guān)系密切的功能放在同一個模塊中，盡量不暴露模塊內(nèi)部的細(xì)節(jié)給其他模塊，讓各個模塊的設(shè)計更加獨立，而模塊之間的關(guān)聯(lián)更加清晰。一般而言，解耦后模塊設(shè)計復(fù)雜度更低，魯棒性更高，IP能力（可復(fù)用性和可移植性）更強。同時，基于解耦的思想，會讓芯片適配的工作量大大降低。

OpenHarmony的架構(gòu)設(shè)計基于解耦的思想：按照硬件將層次劃分為芯片架構(gòu)層、片上系統(tǒng)層和單板層，代碼設(shè)計采用Board和SoC、Arch（架構(gòu)）。

基于解耦思想，代碼目錄結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)設(shè)計為：board（存放開發(fā)板相關(guān)代碼）、soc（存放soc芯片相關(guān)代碼）、kernel（存放內(nèi)核代碼）、liteos_m（存放LiteOS-M內(nèi)核代碼）、arch（存放ARCH相關(guān)代碼）以及vendor（存放廠商相關(guān)配置）。

02?

芯片適配

操作系統(tǒng)移植之前，首先需要確定移植的系統(tǒng)類型：OpenHarmony分為L0、L1、L2的3個級別，對應(yīng)的，移植的系統(tǒng)類型也主要有以下3個：ARCH級別的移植（全新的架構(gòu)級別的移植）、SOC級別的移植（已支持的架構(gòu)做SoC級別的移植）、Board級別的移植（只針對開發(fā)板做少量移植適配）。

移植的主要步驟可以概括為：（1）移植準(zhǔn)備：搭建編譯環(huán)境，獲取源碼，并搭建編譯框架；（2）移植內(nèi)核：移植芯片架構(gòu)，移植芯片廠商SDK，并添加內(nèi)核子系統(tǒng)；（3）移植子系統(tǒng)：移植啟動、文件、安全、通信、外設(shè)驅(qū)動以及其他子系統(tǒng)；（4）移植驗證：進(jìn)行OpenHarmony兼容性測試和廠商SDK功能性測試。

其中，SOC級別的移植：如果所選主板的芯片架構(gòu)在OpenHarmony的ARCH中已有，則只需要移植BSP即可。BSP系統(tǒng)移植主要包含板級驅(qū)動適配、HAL層實現(xiàn)、XTS測試套以及業(yè)務(wù)功能驗證4個操作。

ARCH級別的移植：對于輕量系統(tǒng)現(xiàn)在不支持架構(gòu)的芯片，則需要移植ARCH。ARCH系統(tǒng)移植主要包含芯片初始化、任務(wù)調(diào)度、終端管理、MPU移植以及系統(tǒng)定時器設(shè)置等。在ARCH級別的移植中，liteos-m中主要分為ARCH、Components、Kernel、Utils等模塊，硬件相關(guān)的代碼放在arch目錄中，其余為硬件無關(guān)的代碼。

適配案例可參考OpenHarmony官方gitee主頁：https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/Readme-CN.md

03?

硬件生態(tài)

硬件生態(tài)是整個OpenHarmony基石。要做到生態(tài)的繁榮，首先需要支持足夠多的設(shè)備和更多的用戶參與。用戶的需求可能是千差萬別的，OpenHarmony需要支持更多的適配，包括支持更多的指令集、支持更多的芯片、提供更多的開發(fā)板以及提供更多的設(shè)備等。

截止至2023年2月，已經(jīng)有包括輕量系統(tǒng)、小型系統(tǒng)以及標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)在內(nèi)的80+商用設(shè)備、40+開發(fā)板以及40+芯片通過了兼容性測評。同時，在輕量系統(tǒng)方面，OpenHarmony支持的主流架構(gòu)包括ARM、RISC-V、MIPS、csky、xtensa等，計劃適配LoongArch；在小型系統(tǒng)方面，OpenHarmony支持的主流架構(gòu)包括ARM、MIPS以及LoongArch；在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)方面，OpenHarmony支持的主流架構(gòu)包括ARM、RISC-V等，計劃適配X86和LoongArch。

在硬件生態(tài)中，芯片生態(tài)是關(guān)鍵一環(huán)。如下芯片生態(tài)作戰(zhàn)地圖所示，芯片生態(tài)涵蓋了驅(qū)動框架、開發(fā)板、驅(qū)動外設(shè)、芯片廠商、編譯構(gòu)建、芯片指令集以及芯片架構(gòu)等領(lǐng)域，需要適配更多驅(qū)動框架，建立開發(fā)板標(biāo)準(zhǔn)，支持更多驅(qū)動外設(shè)，吸引更多的芯片廠商，并優(yōu)化和改進(jìn)編譯構(gòu)建、芯片指令集以及芯片架構(gòu)等，以此促進(jìn)芯片生態(tài)發(fā)展。

在OpenHarmony生態(tài)委員會的指導(dǎo)下，已經(jīng)成立了芯片&開發(fā)板工作組，旨在制定OpenHarmony芯片適配標(biāo)準(zhǔn)，制定OpenHarmony芯片適配規(guī)劃路標(biāo)、積極與各廠商進(jìn)行洽談合作，拓展南向生態(tài)，為南向生態(tài)中各環(huán)節(jié)企業(yè)提供技術(shù)賦能和技術(shù)支持。此外，OpenHarmony也成立了OpenHarmony Dev-Board-SIG，旨在組織輸出《OpenHarmony富設(shè)備/瘦設(shè)備核心板規(guī)范》，并支持包括潤和、軟通、深開鴻、九聯(lián)等在內(nèi)的多家廠商共計發(fā)布的40+款社區(qū)OpenHarmony開發(fā)板。

目前，基于已適配芯片的OpenHarmony商業(yè)產(chǎn)品已覆蓋多個主流行業(yè)。如教育行業(yè)實現(xiàn)了應(yīng)用開發(fā)實驗箱、電子學(xué)生證以及教育AI主機等；金融行業(yè)實現(xiàn)了掃碼支付終端、電子簽名柜、云音響、智能收款音響以及無線POS終端等；智能家居行業(yè)實現(xiàn)了破壁機、加濕器、取暖器、蒸箱、冰箱以及凈水器等；交通行業(yè)實現(xiàn)了槍機攝像頭、交流控制器等；數(shù)字政務(wù)行業(yè)實現(xiàn)了智能零錢寶、智行電子哨兵、廣告機以及商務(wù)平板等；工業(yè)實現(xiàn)了邊緣計算小站、智能網(wǎng)關(guān)、可燃?xì)怏w探測器以及ZigBee網(wǎng)關(guān)等。OpenHarmony商業(yè)產(chǎn)品正在快速迭代，將更廣泛、更高效、更高質(zhì)量的賦能各行各業(yè)。

OpenHarmony旨在面向全場景、全連接、全智能時代，基于開源的方式，搭建一個智能終端設(shè)備操作系統(tǒng)的框架和平臺，促進(jìn)萬物互聯(lián)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。在硬件方面，后續(xù)OpenHarmony將支持更多主流芯片，促進(jìn)硬件生態(tài)繁榮。

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審核編輯 黃宇