介紹一種OpenAtom OpenHarmony輕量系統(tǒng)適配方案

1. 簡介

本文在不改變?cè)邢到y(tǒng)基礎(chǔ)框架的基礎(chǔ)上， 介紹了一種OpenAtom OpenHarmony（以下簡稱“OpenHarmony”）輕量系統(tǒng)適配方案。 本方案使用的是 OpenHarmony v3.2 Release版本源碼。

2. 方案設(shè)計(jì)

本文使用的硬件模塊的主要特性及功能如下：

通常，適配OpenHarmony的方案是，將內(nèi)核由RTOS改為LiteOS-M，并移植原生所有功能模塊和鏡像打包功能。采用該方案面臨了諸多困難：

●編譯系統(tǒng)更改Gn+Ninjia，重寫和調(diào)試編譯腳本，需要學(xué)習(xí)成本

●適配和測(cè)試全部的原生功能，原本測(cè)試通過的功能需要重新測(cè)試，付出重復(fù)的勞動(dòng)

●適配新的OS接口，需要修改原生系統(tǒng)的OSI層接口，以對(duì)接LiteOS-M

該方案的改動(dòng)較多，將導(dǎo)致開發(fā)人員無法將精力聚焦于項(xiàng)目的新功能、工作量大、難度大，無法滿足項(xiàng)目的工期要求，項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)大。

OpenHarmony的輕量系統(tǒng)編譯過程是，首先將各模塊編譯鏈接為靜態(tài)庫，再將靜態(tài)庫鏈接為應(yīng)用程序，最后打包為鏡像文件。燒錄入硬件后，系統(tǒng)運(yùn)行單一進(jìn)程，各個(gè)不同的任務(wù)以多個(gè)線程運(yùn)行。

結(jié)合原生編譯系統(tǒng)和 OpenHarmony的特點(diǎn)，最終采用的適配方案如下：

●不改變?cè)a的編譯系統(tǒng)和打包系統(tǒng)

●使用原生代碼的交叉編譯工具鏈編譯OpenHarmony為靜態(tài)庫，將靜態(tài)庫集成到原生代碼中

●OpenHarmony中不編譯LiteOS-M內(nèi)核，使用原生代碼的RTOS內(nèi)核

●原生代碼中新增適配代碼，以提供OpenHarmony需要的接口

整體的軟件框架設(shè)計(jì)如下：

方案保留了原始系統(tǒng)框架的大部分功能，新增OpenHarmony的模塊功能和其他項(xiàng)目需求功能，修改或升級(jí)部分原生功能（FreeRTOS、 MbedTLS等）。

3. OpenHarmony編譯

3.1 創(chuàng)建虛擬設(shè)備編譯

創(chuàng)建新的vendor和新的device配置，目錄如下：

●vendor/ohemu/L0_xts_demo

●device/qemu/L0_xts_demo

3.2 子系統(tǒng)配置

修改vendor/ohemu/L0_xts_demo/config.json，該文件包含了所有必須的子系統(tǒng)配置。

3.3 工具鏈配置

修改device/qemu/L0_xts_demo/liteos_m/config.gni，該文件包含了板級(jí)編譯配置，根據(jù)原生編譯系統(tǒng)的編譯設(shè)置來修改。

3.4 編譯命令

編譯命令如下：

python3 ./build.py -p L0_xts_demo -f -b debug --gn-args build_xts=true

編譯出的靜態(tài)庫位于out/L0_xts_demo/L0_xts_demo/libs

3.5 優(yōu)化剪裁

對(duì)manifest和prebuild進(jìn)行剪裁，只下 載必須的軟件和源碼。

●修改build/prebuilts_download_config.json，只保留GN、Ninja和Python。

●修改.repo/manifests/ohos/ohos.xml，刪除不需要的包和源碼。

3.6 集成

將編譯后的靜態(tài)庫拷貝到原生編譯系統(tǒng)中，并編寫demo程序，進(jìn)行編譯。

3.6.1 編寫demo

OpenHarmony的demo分為兩個(gè)單元main.c和demo.c。

●main.c 主線程，調(diào)用OHOS_SystemInit()函數(shù)，啟動(dòng)OpenHarmony

● demo.c 示例線程，調(diào)用hilog接口循環(huán)打印日志

3.6.2 編譯demo

在demo目錄下創(chuàng)建CMakeFile.txt文件。

定義OpenHarmony的頭文件包含目錄及庫文件，編譯main.c和demo.c，生成demo鏡像文件。

3.6.3 編譯XTS

將XTS編譯生成的靜態(tài)庫鏈接為鏡像，每一項(xiàng)XTS測(cè)試生成一個(gè)鏡像。

3.6.4 鏈接

修改ld文件的.TEXT段，新增OpenHarmony的自定義段設(shè)置。

4. 原生系統(tǒng)修改

在原生代碼中升級(jí)模塊或新增OpenHarmony調(diào)用的接口。

4.1 升級(jí)RTOS

由于不支持OpenHarmony中的底層接口，F(xiàn)reeRTOS內(nèi)核從版本10.0.1升級(jí)到版本v10.3.1，適配其HAL層和 OSI層接口。

FreeRTOS源碼來自于官網(wǎng)地址： https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS

4.2 升級(jí)MbedTLS

因?yàn)樵鶰bedTLS代碼的版本較低，所以拷貝OpenHarmony中的MbedTLS源碼覆蓋到原生系統(tǒng)中。修改在OpenHarmony中不編譯三方庫MbedTLS。

修改CMakeFile.txt和config.h，打開OpenHarmony和原生系統(tǒng)需要的功能開關(guān)。

4.3 新增CMSIS接口

原生系統(tǒng)kernel中新增cmsis目錄，包含CMSIS的源碼和頭文件。

CMSIS源碼來自于開源項(xiàng)目CMSIS-FreeRTOS，地址：https://github.com/ARM-software/CMSIS-FreeR TOS

修改部分源碼適配系統(tǒng)源碼，并修改kernel的CMakeFile.txt，將源碼中的cmsis_os2.c文件加入編譯。

4.4 新增打印接口

新增打印接口，對(duì)接原生系統(tǒng)打印功能，比如打印到串口、保存文件等。新增加的功能模塊和OpenHarmony均調(diào)用新增的打印接口。

4.5 新增文件系統(tǒng)接口

適配OpenHarmony的文件系統(tǒng)調(diào)用的接口

●_open()

●_close()

●_read()

●_write()

●_lseek()

●_unlink()

需要注意的是，OpenHarmony要求打開文件最多為32個(gè)，這里需要控制通過_open()接口打開的文件 總數(shù)不能超過32個(gè)。

4.6 新增POSIX接口

適配編譯中報(bào)錯(cuò)缺失的POSIX接口

●_exit()

●kill()

●sleep()

●_fini()

4.7 新增LiteOS接口

LiteOS中調(diào)用的接口

●ArchIntLock()

●ArchIntRestore()

●LOS_MuxCreate()

●LOS_MuxPend()

●LOS_MuxDelete()

●LOS_TickCountGet()

●osThreadGetArgument()

4.8 其他接口

適配缺失的其他接口

●OhosMalloc()

●OhosFree()

●RefreshAllServiceTimeStamp()

●HiLogWriteInternal()

5. OpenHarmony修改

5.1 三方庫

修改third_party/bounds_checking_function/BUILD.gn，編譯生成libsec_static靜態(tài)庫

5.2 修改hiview_lite

●base/hiviewdfx/hiview_lite/BUILD.gn，改為無緩存，直接輸出到串口。

●base/hiviewdfx/hiview_lite/hiview_util.c ，修改打印函數(shù)，調(diào)用原生系統(tǒng)新增的打印接口

5.3 修改HUKS

修改文件base/security/huks/utils/mutex/hks_mutex.c

因?yàn)樵到y(tǒng)并不支持POSIX的mutex系列接口，這里修改為LOS接口。如果原生系統(tǒng)支持POSIX接口，則這里不需要進(jìn)行修改。

5.4 修改bootstrap_lite

修改文件base/startup/bootstrap_lite/services/source/core_main.h，取消宏里面的重復(fù)調(diào)用。

5.5 刪除-fPIC

刪除BUILD.gn文件里的-fPIC，否則會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行異常。

●foundation/ability/ability_lite/frameworks/want_lite/BUILD.gn

●foundation/bundlemanager/bundle_framework_lite/frameworks/bundle_lite/BUILD.gn

5.6 修改XTS

修改日志打印，將日志輸出到串口。

6. 總結(jié)

該方案與通用方案相比，降低了適配復(fù)雜度和開發(fā)難度，減少了工作量，使項(xiàng)目進(jìn)度符合了工期要求，是一種快速的適配方案。采用該方案進(jìn)行開發(fā)的輕量設(shè)備已經(jīng)成功通過了OpenHarmony兼容性測(cè)評(píng)。請(qǐng)各位讀者根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況在兩種方案中進(jìn)行選擇。



審核編輯：劉清