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# 一种快速移植OpenHarmony Linux内核的方法


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## 移植概述
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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。
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## 移植到三方芯片平台的整体思路
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### 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

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OpenHarmony = OpenHarmony内核态层 + OpenHarmony用户态层
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![zh-cn_image_0000001167753296](figures/zh-cn_image_0000001167753296.png)
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其中OpenHarmony内核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。
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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”。
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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

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为了表述方便,我们在下文部分地方用“OH”代替“OpenHarmony”。

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将OH内核态层继续分解
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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)
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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)
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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)
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![zh-cn_image_0000001210623027](figures/zh-cn_image_0000001210623027.png)
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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:
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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)
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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。

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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)
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也就是直接采用OHLinux内核,然后再加入OH的其他内核态特性。
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当前方法二中OHLinux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。
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### **借助已有Linux内核来移植OpenHarmony的流程**
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整个移植流程可以分为三步:

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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。

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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。


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### 准备整体构建环境
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1. 将三方内核纳入OpenHarmony编译环境。
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   完整编译过一遍标准Hi3516DV300的内核之后,clone树莓派内核源码并复制到manifest输出目录下:
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   ```
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   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。
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   ```
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   # 进入树莓派kernel目录
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   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"
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   export PRODUCT_PATH=vendor/hisilicon/hispark_taurus_standard
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   ```

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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:
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   ```
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   KBUILD_CFLAGS  +=-fno-omit-frame-pointer -mapcs -mno-sched-prolog
   ```


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### 移植内核态基础代码
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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:

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```
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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。
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在三方内核的drivers/staging/Kconfig文件内增加如下代码:
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```
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。
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具体日志使用说明请参见:[Hilog_lite组件介绍](https://gitee.com/openharmony/hiviewdfx_hilog_lite/blob/master/README_zh.md)


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### 移植内核态必选特性HDF
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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。
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   1. 配置HDF补丁脚本的三个变量参数。
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   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。
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   ```
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   ./patch_hdf.sh [工程根目录路径] [内核目录路径] [hdf补丁文件]
   ```

   以树莓派3b为示例介绍:

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   ```
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   # 进入树莓派kernel目录
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   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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   ```

163 164
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。
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   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:

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   ```
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   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
   ```

180
   或者通过menuconfig界面打开HDF相关配置,命令如下:
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   ```
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   # 生成 .config 配置文件
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   make ${MAKE_OPTIONS} rpi3b_oh_defconfig
   
   # 更改HDF内核配置
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   make ${MAKE_OPTIONS} menuconfig
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   # [*] Device Drivers
   # [*]   HDF driver framework support --->
   ```

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   配置如下(在Device Drivers -> HDF driver framework support 目录下):
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   ![zh-cn_image_0000001208524821](figures/zh-cn_image_0000001208524821.png)
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### 编译Image

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200
  
201
```
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202 203 204 205 206 207 208 209 210
# 执行编译命令
make ${MAKE_OPTIONS} -j33 zImage
```


### 编译和运行HDF测试用例(可选)

**简介**

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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。
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**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**

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  通过[hdc_std工具](https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/subsystems/subsys-toolchain-hdc-guide.md)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:
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1. 编译hdf测试用例。
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2. 用hdc_std工具推送测试文件到设备中。
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3. 进入设备data/test目录,执行测试文件即可。
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用例编译和测试详细步骤如下:

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1. 编译hdf测试用例。
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   编译hdf测试用例命令和文件路径如下:

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231
     
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   ```
L
libing3@huawei.com 已提交
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   ./build.sh --product-name hispark_taurus_standard --build-target hdf_test
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   ```

   等待编译完成。

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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](https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/subsystems/subsys-toolchain-hdc-guide.md)
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   1. 先在树莓派里新建data/test目录。
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       ```
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244 245
       mkdir -p data/test
       ```
246
   2. 推送依赖库和测试用例到树莓派。
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248
       ```
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       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
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254
       ```
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   方法二:移动到储存卡内,启动树莓派之后装载。
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   1. 拔掉树莓派连接电脑的串口、USB线,然后拔下数据卡。
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   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。
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   3. 最后将数据卡插回树莓派。
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       ```
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263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274
       # 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
       ```

3. 执行测试
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   1. 进入目录执行测试文件目录data/test。
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277
       ```
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278 279
       cd /data/test
       ```
280
   2. 修改文件执行权限。
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281
         
282
       ```
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283 284
       chmod 777 hdf_adapter_uhdf_test_config DevMgrTest OsalTest SbufTest
       ```
285
   3. 开始测试。
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286
         
287
       ```
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288 289 290 291 292
       ./hdf_adapter_uhdf_test_config
       ./DevMgrTest
       ./OsalTest
       ./SbufTest
       ```
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293 294 295
   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:
         
296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309
       ```
       ./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.
       ```