鴻蒙系統(tǒng) HarmonyOS 專題

一、HarmonyOS介紹

系統(tǒng)定義

HarmonyOS是一款“面向未來”、面向全場景（移動辦公、運動健康、社交通信、媒體娛樂等）的分布式操作系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的單設(shè)備系統(tǒng)能力的基礎(chǔ)上，提出了基于同一套系統(tǒng)能力、適配多種終端形態(tài)的分布式理念，能夠支持多種終端設(shè)備。

1.對消費者而言，鴻蒙系統(tǒng)能夠?qū)⑸顖鼍爸械母黝惤K端進行能力整合，形成一個“超級虛擬終端”，可以實現(xiàn)不同的終端設(shè)備之間的快速連接、能力互助、資源共享，匹配合適的設(shè)備、提供流暢的全場景體驗。

2.對應(yīng)用開發(fā)者而言，鴻蒙系統(tǒng)采用了多種分布式技術(shù)，使得應(yīng)用程序的開發(fā)實現(xiàn)與不同終端設(shè)備的形態(tài)差異無關(guān)，降低了開發(fā)難度和成本。這能夠讓開發(fā)者聚焦上層業(yè)務(wù)邏輯，更加便捷、高效地開發(fā)應(yīng)用。

2.對設(shè)備開發(fā)者而言，鴻蒙系統(tǒng)采用了組件化的設(shè)計方案，可以根據(jù)設(shè)備的資源能力和業(yè)務(wù)特征進行靈活裁剪，滿足不同形態(tài)的終端設(shè)備對于操作系統(tǒng)的要求。

技術(shù)特性

HarmonyOS四大技術(shù)特性

1.分布式架構(gòu)首次用于終端OS，實現(xiàn)跨終端無縫協(xié)同體驗

2.確定時延引擎和高性能IPC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)天生流暢

3.基于微內(nèi)核架構(gòu)重塑中斷設(shè)備可信安全

4.通過統(tǒng)一IDE支撐一次開發(fā)，多端部署，實現(xiàn)跨終端生態(tài)共享

分布式軟總線示意圖?如下：

技術(shù)架構(gòu)

HarmonyOS整體遵從分層設(shè)計，從下向上依次為：內(nèi)核層、系統(tǒng)服務(wù)層、框架層和應(yīng)用層。系統(tǒng)功能按照“系統(tǒng) > 子系統(tǒng) > 功能/模塊”逐級展開，在多設(shè)備部署場景下，支持根據(jù)實際需求裁剪某些非必要的子系統(tǒng)或功能/模塊，技術(shù)架構(gòu)如下：

系統(tǒng)安全

在搭載HarmonyOS的分布式終端上，可以保證“正確的人，通過正確的設(shè)備，正確地使用數(shù)據(jù)”。

通過“分布式多端協(xié)同身份認(rèn)證”來保證“正確的人”。

通過“在分布式終端上構(gòu)筑可信運行環(huán)境”來保證“正確的設(shè)備”。

通過“分布式數(shù)據(jù)在跨終端流動的過程中，對數(shù)據(jù)進行分類分級管理”來保證“正確地使用數(shù)據(jù)”。

在分布式終端場景下，“正確的人”指通過身份認(rèn)證的數(shù)據(jù)訪問者和業(yè)務(wù)操作者?！罢_的人”是確保用戶數(shù)據(jù)不被非法訪問、用戶隱私不泄露的前提條件。通過以下三個方面來實現(xiàn)協(xié)同身份認(rèn)證：

零信任模型：鴻蒙系統(tǒng)基于零信任模型，實現(xiàn)對用戶的認(rèn)證和對數(shù)據(jù)的訪問控制。當(dāng)用戶需要跨設(shè)備訪問數(shù)據(jù)資源或者發(fā)起高安全等級的業(yè)務(wù)操作（例如，對安防設(shè)備的操作）時，操作系統(tǒng)會對用戶進行身份認(rèn)證，確保其身份的可靠性。

多因素融合認(rèn)證：鴻蒙系統(tǒng)通過用戶身份管理，將不同設(shè)備上標(biāo)識同一用戶的認(rèn)證憑據(jù)關(guān)聯(lián)起來，用于標(biāo)識一個用戶，來提高認(rèn)證的準(zhǔn)確度。

協(xié)同互助認(rèn)證：鴻蒙系統(tǒng)通過將硬件和認(rèn)證能力解耦（即信息采集和認(rèn)證可以在不同的設(shè)備上完成），來實現(xiàn)不同設(shè)備的資源池化以及能力的互助與共享，讓高安全等級的設(shè)備協(xié)助低安全等級的設(shè)備完成用戶身份認(rèn)證。

功能亮點

先進性：多終端統(tǒng)一 OS;分布式設(shè)備虛擬化;一次開發(fā)多端部署。

兼容性：POSIX 標(biāo)準(zhǔn)接口，兼容三方庫;HDF 統(tǒng)一驅(qū)動框架，方便適配和移植;兼容業(yè)界主流芯片，支持快速產(chǎn)品化。

安全可信：HarmonyOS 內(nèi)核通過形式化驗證，軟件技術(shù)全棧開源。

二、IDE

概述

HUAWEI DevEco Device Tool：HarmonyOS 智能設(shè)備一站式集成開發(fā)環(huán)境，支持組件按需定制、一鍵編譯和燒錄、可視化調(diào)試、分布式能力集成等，幫助開發(fā)者高效開發(fā)和創(chuàng)新新硬件。

HUAWEI DevEco Device Tool（以下簡稱DevEco Device Tool）是為智能設(shè)備開發(fā)者提供的一站式集成開發(fā)環(huán)境，支持組件按需定制，支持代碼編輯、燒錄和調(diào)試等功能，支持C/C++語言，以插件的形式部署在Visual Studio Code上。該工具具有以下特點：

DevEco Device Tool以Visual Studio Code插件形式提供，體積小巧。

支持代碼查找、代碼高亮、代碼自動補齊、代碼輸入提示、代碼檢查等，開發(fā)者可以輕松、高效編碼。

支持ARM架構(gòu)的Hi3516/Hi3518系列和RISC-V架構(gòu)的Hi3861系列開發(fā)板，提供一鍵式的燒錄和調(diào)試GUI界面。

支持單步調(diào)試能力和查看內(nèi)存、變量、調(diào)用棧、寄存器、匯編等調(diào)試信息。

用戶指南

DevEco Device Tool工具主要分為如下4個功能區(qū)域。

1.工具控制區(qū)：提供工程的導(dǎo)入、配置、燒錄、調(diào)試等功能。

2.代碼編輯區(qū)：提供代碼的查看、編寫和調(diào)試等功能。

3.輸出控制臺：提供操作日志的打印、調(diào)試命令的輸入及命令行工具等功能。

3.快捷控制功能：提供DevEco Device Tool工具的快捷操作命令，如配置模板選擇、工具檢查、編譯等快捷功能。

用戶指南資料下載：https://bbs.elecfans.com/jishu_1989330_1_1.html

三、設(shè)計

定義了HarmonyOS的產(chǎn)品兼容性規(guī)范，使用鴻蒙系統(tǒng)的設(shè)備開發(fā)者有責(zé)任保證其設(shè)備的實現(xiàn)必須包含兼容性規(guī)范，確保其設(shè)備的兼容性。本文中的出現(xiàn) “MUST（必須）”, “MUST NOT（禁止）”, “REQUIRED”, “SHALL”, “SHALL NOT”, “SHOULD”, “SHOULD NOT”, “RECOMMENDED”, “MAY”, and “OPTIONAL” 根據(jù)RFC2119中定義的IETF標(biāo)準(zhǔn)。

四、開發(fā)介紹

內(nèi)核

HarmonyOS輕內(nèi)核基礎(chǔ)功能，進程，從系統(tǒng)的角度看，進程是資源管理單元。進程可以使用或等待CPU、使用內(nèi)存空間等系統(tǒng)資源，并獨立于其它進程運行。內(nèi)核的進程模塊可以給用戶提供多個進程，實現(xiàn)了進程之間的切換和通信，幫助用戶管理業(yè)務(wù)程序流程。這樣用戶可以將更多的精力投入到業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)中。內(nèi)核使用musl libc庫，支持標(biāo)準(zhǔn)POSIX接口，開發(fā)者可基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)接口開發(fā)內(nèi)核之上的組件及應(yīng)用。

驅(qū)動

HDF（HarmonyOS?Driver Foundation）驅(qū)動框架，為驅(qū)動開發(fā)者提供驅(qū)動框架能力，包括驅(qū)動加載、驅(qū)動服務(wù)管理和驅(qū)動消息機制。旨在構(gòu)建統(tǒng)一的驅(qū)動架構(gòu)平臺，為驅(qū)動開發(fā)者提供更精準(zhǔn)、更高效的開發(fā)環(huán)境，力求做到一次開發(fā)，多系統(tǒng)部署。

HDF框架以組件化的驅(qū)動模型作為核心設(shè)計思路，為開發(fā)者提供更精細(xì)化的驅(qū)動管理，讓驅(qū)動開發(fā)和部署更加規(guī)范。我們可以通過HarmonyOS驅(qū)動文檔系統(tǒng)的了解驅(qū)動開發(fā)。HDF框架將一類設(shè)備驅(qū)動放在同一個host里面，驅(qū)動內(nèi)部實現(xiàn)開發(fā)者也可以將驅(qū)動功能分層獨立開發(fā)和部署，支持一個驅(qū)動多個node，HDF框架管理驅(qū)動模型如下圖所示：

子系統(tǒng)

分布式任務(wù)調(diào)度模塊，通過主從設(shè)備服務(wù)代理機制，在鴻蒙操作系統(tǒng)上建立起分布式服務(wù)平臺，支持主設(shè)備(智慧屏設(shè)備)啟動從設(shè)備(IP Camera、運動手表等小內(nèi)存HarmonyOS設(shè)備)FA的能力。

以智慧屏節(jié)目開播提醒為例，智慧屏上在喜歡的節(jié)目菜單中，點擊“開播后提醒我”按鈕，等節(jié)目開播后，智慧屏?xí)疬\動手表上的節(jié)目開播提醒FA。通過該FA用戶可以快速知道喜歡的節(jié)目已經(jīng)開始，達到協(xié)同互助的作用。

組件

HarmonyOS軟件以組件(bundle)作為基本單元，從系統(tǒng)角度看，凡是運行在HarmonyOS上的軟件都可以定義為組件；一般來講，根據(jù)組件的應(yīng)用范圍，可以分為：板級組件：如board、arch、mcu這些與設(shè)備硬件相關(guān)的組件；系統(tǒng)組件：一組獨立功能的集合，如內(nèi)核、文件系統(tǒng)、框架等；應(yīng)用組件：直接面向用戶提供服務(wù)的應(yīng)用(如wifi_iot，ip_camera)。通常情況下，您可以在HPM網(wǎng)站找到您開發(fā)常用的組件。

從形式上看，組件是為復(fù)用而生，一切可以復(fù)用的模塊都可以定義為組件，可以分為：源代碼、二進制、代碼片段、發(fā)行版。

設(shè)備開發(fā)

HarmonyOS設(shè)備開發(fā)可以分為三種不同的產(chǎn)品類型，WLAN連接類產(chǎn)品、無屏幕攝像頭類產(chǎn)品、帶屏幕攝像頭類產(chǎn)品，我們可以通過開發(fā)示例進一步加深對于產(chǎn)品的理解。

API參考

智慧視覺設(shè)設(shè)備與聯(lián)接類模組，API參考地址

五、開發(fā)快速入門

Hi3861開發(fā)板

Δ Hi3861開發(fā)板介紹： Hi3861 WLAN模組的開發(fā)環(huán)境搭建、版本編譯構(gòu)建、燒錄、源碼修改、調(diào)試驗證等方法。

Δ Hi3861開發(fā)板搭建環(huán)境： 介紹搭建環(huán)境所需要的硬件要求，并提供編譯工具安裝包。

Δ Hi3861開發(fā)板第一個示例程序： 本示例將演示如何通過AT命令完成WLAN模組配網(wǎng)。

Δ Hi3861開發(fā)板第二個示例程序： 本示例將演示如何編寫簡單業(yè)務(wù)，輸出“Hello World”。

Hi3516開發(fā)板介紹

Δ Hi3516開發(fā)板介紹： Hi3516DV300在低碼率、高畫質(zhì)、智能處理和分析、低功耗等方面引領(lǐng)行業(yè)水平。

Δ Hi3516開發(fā)板環(huán)境搭建： 介紹搭建環(huán)境所需要的硬件要求，并提供編譯工具安裝包。

Δ 開發(fā)Hi3516第一個應(yīng)用程序示例： 本示例指導(dǎo)開發(fā)者在單板上運行第一個應(yīng)用程序，其中包括修改應(yīng)用程序、編譯、燒寫、運行等步驟，最終輸出“Hello OHOS！”。

Δ 開發(fā)Hi3516第一個驅(qū)動程序示例： 本示例指導(dǎo)開發(fā)者在單板上運行第一個驅(qū)動程序，其中包括驅(qū)動程序介紹、編譯、燒寫、運行等步驟。

Hi3518開發(fā)板

Δ Hi3518開發(fā)板介紹： 新一代智慧視覺處理SOC，集成新一代ISP(Image Signal Processor)以及業(yè)界最新的H.265視頻壓縮編碼器，同時采用先進低功耗工藝和低功耗架構(gòu)設(shè)計。

Δ Hi3518開發(fā)板環(huán)境搭建： 介紹搭建環(huán)境所需要的硬件要求，并提供編譯工具安裝包。

Δ 開發(fā)Hi3518第一個示例程序： 本示例指導(dǎo)開發(fā)者在單板上運行第一個應(yīng)用程序，其中包括修改應(yīng)用程序、編譯、燒寫、運行等步驟，最終輸出“Hello OHOS！”。

六、源碼下載

OpenHarmony是HarmonyOS的開源版，第一個開源版本支持在128KB~128MB設(shè)備上運行。

那么如何獲取OpenHarmony源碼并說明OpenHarmony的源碼目錄結(jié)構(gòu)。OpenHarmony的代碼以組件的形式開放，開發(fā)者可以通過如下其中一種方式獲?。?/p>

獲取方式1：從鏡像站點下載壓縮文件（推薦）

獲取方式2：從hpm網(wǎng)站組件式獲取。通過HPM，查找滿足需求的解決方案，挑選/裁剪組件后下載。

獲取方式3：用包管理器命令行工具獲取。通過HPM的hpm-cli命令行工具，執(zhí)行命令下載。

獲取方式4：從代碼倉庫獲取。通過repo或git工具從代碼倉庫中下載。

七、典型產(chǎn)品

HarmonyOS WLAN模組

基于Hi3861平臺提供了豐富的外設(shè)操作能力，包含I2C、I2S、ADC、UART、SPI、SDIO、GPIO、PWM、FLASH等。本文介紹如何通過調(diào)用HarmonyOS的NDK接口，實現(xiàn)對GPIO控制，達到LED閃爍的效果。其他的IOT外設(shè)控制，開發(fā)者可根據(jù)API指導(dǎo)文檔完成，此處不逐一介紹。

攝像頭類產(chǎn)品

介紹如何基于IoT Camera開發(fā)板，利用開發(fā)套件中自帶的攝像頭，完成拍照、錄像功能。開發(fā)者可通過執(zhí)行示例應(yīng)用，對開發(fā)板的外設(shè)控制有了更深入了解后，可使用開發(fā)板完成“監(jiān)控攝像頭”等設(shè)備。

攝像頭與屏幕類產(chǎn)品

將介紹如何基于IoT Camera開發(fā)板，利用開發(fā)套件中自帶的攝像頭和屏幕，完成拍照、錄像和視頻預(yù)覽功能。開發(fā)者可通過執(zhí)行示例應(yīng)用，對開發(fā)板的外設(shè)控制有了更深入了解后，可使用開發(fā)板完成“智能貓眼”、“智能后視鏡”、“智能帶屏音箱”等設(shè)備。

八、安全

安全指南，HarmonyOS操作系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，開發(fā)者可以開發(fā)靈活的服務(wù)和應(yīng)用，為開發(fā)者和使用者帶來便利和價值。為了達到這一目的，鴻蒙系統(tǒng)提供了一個可以有效保護應(yīng)用和用戶數(shù)據(jù)的執(zhí)行環(huán)境。

在這個執(zhí)行環(huán)境中，芯片的安全能力、系統(tǒng)的安全能力、以及上層的安全服務(wù)一起協(xié)作，從硬件安全、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、設(shè)備互聯(lián)安全、應(yīng)用安全、安全更新多個維度提供安全保障。

九、認(rèn)證

HarmonyOS認(rèn)證價值為保障世界各地的消費者產(chǎn)品制造商開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品和業(yè)應(yīng)用，同時確保這些設(shè)備受到安全保護，用戶獲得良好、一致的分布式業(yè)務(wù)體驗的目標(biāo)，鴻蒙系統(tǒng)團隊對這些設(shè)備進行測試認(rèn)證。認(rèn)證內(nèi)容如下：