一种OpenHarmony L0系统适配方案

嵌入式专栏

1. 简介本文将介绍在不改变原有系统基础框架的基础上，一种OpenHarmony L0系统适配方案。本文档使用OpenHarmony release 3.2版本。
2. 方案设计
本文使用的硬件模块的主要特性及功能如下：

参数	说明
CPU	Cortex-A5 最高频率500MHz
存储	pSRAM 128Mb + SPI NOR Flash 64Mb
OS	RTOS
编译系统	CMake
功能模块	bootloader、at、ota、net、audio、fs、mbedtls、rpc、tts、unity等

按照OpenHarmony的官方适配指导，适配工作需要将内核由RTOS改为Liteos-m，并移植原生所有功能模块和镜像打包功能。如果采用该方案，将面临诸多困难：编译系统需要重写为gn+ninja、原始底层库和功能全面移植，这样一来打乱了原始的编译习惯，编译脚本需要重新编写，需要适配新的OS接口、已经完成的功能需要重新调试测试。过多的改动，意味着无法聚焦项目的主要功能点，这种方案工作量大，难度大，工期无法保障。
OpenHarmony的L0系统编译过程是，首先将各模块编译为静态库，再链接为应用程序，最后打包烧录入硬件。系统运行时，只有单一进程，各个不同的任务以多个线程运行。结合原生代码和OpenHarmony的特点，最终采用的适配方案如下：
使用原生代码的交叉编译工具链编译OpenHarmony为静态库，将静态库集成到原生代码中；
OpenHarmony中不编译liteos-m内核，使用原生代码的RTOS内核；
不改变原生代码的编译系统和打包系统；
原生代码中新增适配代码，以提供OpenHarmony需要的接口。
该方案在最小改动原系统的前提下，完成OpenHarmony的适配。
整体软件框架的设计如下：

1vn02xebrt56404099125.png

方案保持了原始框架的大部分功能不改变，新增OpenHarmony的模块功能和其他项目需求功能，修改或升级部分原生功能（FreeRTOS、mbedtls等）。
3. OpenHarmony编译
3.1 创建虚拟设备编译
新建配置vendor/ohemu/L0_xts_demo和device/qemu/L0_xts_demo。
vendor/ohemu/L0_xts_demo/目录结构如下：

vendor/ohemu/L0_xts_demo/├── BUILD.gn├── config.json├── hals│   └── utils├── kernel_configs│   ├── debug.config│   ├── debug.rar│   ├── no_kernel_test.config│   └── release.config├── LICENSE├── ohos.build└── qemu_run.shdevice/qemu/L0_xts_demo/目录结构如下：

device/qemu/L0_xts_demo/├── BUILD.gn├── driver│   └── hals├── liteos_m│   ├── board│   ├── BUILD.gn│   └── config.gni├── ohos.build├── README.md└── README_zh.md3.2 子系统配置
vendor/ohemu/L0_xts_demo/config.json文件包含了所有必需的子系统配置，由于篇幅问题，内容略。
3.4 编译命令

python3 ./build.py -p L0_xts_demo -f -b debug --gn-args build_xts=true编译出的静态库位于out/L0_xts_demo/L0_xts_demo/libs
3.5 优化剪裁
由于是L0系统，没有必要下载完整OpenHarmony源码包，所以对manifest和prebuild进行剪裁，只下载必需的软件和源码。
修改build/prebuilts_download_config.json，只保留gn、ninja和python。
修改.repo/manifests/ohos/ohos.xml，删除不需要的包，剪裁后仅剩50个包。
3.6 集成
将编译后的静态库拷贝到原生编译系统中，并编写demo程序，进行编译。
3.6.1 编写demo
OpenHarmony的demo分为两个单元，main.c和demo.c。

main.c负责启动OpenHarmony，

demo.c为应用程序，循环打印hilog日志。
详细代码略。
3.6.2 编译demo
创建CMakeFile.txt文件。
定义OpenHarmony的头文件包含目录及库文件：

set(OpenHarmony_INCLUDE_PATHS     base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/kits/hilog_lite     commonlibrary/utils_lite/include     base/hiviewdfx/hilog_lite/command     base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/mini     kernel/liteos_m/kernel/include     kernel/liteos_m/utils     base/startup/bootstrap_lite/services/source     foundation/systemabilitymgr/samgr_lite/interfaces/kits/samgr     foundation/bundlemanager/bundle_framework_lite/interfaces/kits/bundle_lite     foundation/bundlemanager/bundle_framework_lite/utils/bundle_lite     third_party/bounds_checking_function/include     foundation/ability/ability_lite/interfaces/kits/want_lite    commonlibrary/utils_lite/include)
set(OpenHarmony_LIBS "${OpenHarmony_lib_path}/libbegetutil.a \${OpenHarmony_lib_path}/libbootstrap.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhal_file_static.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhal_sysparam.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhievent_lite_static.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhilog_lite_static.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhilog_static.a \${OpenHarmony_lib_path}/libhiview_lite_static.a \${OpenHarmony_lib_path}/libinit_log.a \${OpenHarmony_lib_path}/libinit_utils.a \${OpenHarmony_lib_path}/libnative_file.a \${OpenHarmony_lib_path}/libparam_client_lite.a \${OpenHarmony_lib_path}/libsamgr.a \${OpenHarmony_lib_path}/libsamgr_adapter.a \${OpenHarmony_lib_path}/libsamgr_source.a \${OpenHarmony_lib_path}/libsec_static.a \")set(OpenHarmony_FLAGS "-Wl,--whole-archive ${OpenHarmony_LIBS} -Wl,--no-whole-archive")编译demo程序：

set(target OpenHarmony_demo)add_appimg_flash_example(${target} OpenHarmony-main.c OpenHarmony-demo.c)include_directories(${INC_DIR})include_directories(${INC_DIR}/system)target_compile_definitions(${target} PRIVATE OSI_LOG_TAG=LOG_TAG_OpenHarmony)foreach(inc ${OpenHarmony_INCLUDE_PATHS})include_directories(${OpenHarmony_inc_path}/${inc})endforeach()set_target_properties(${target} PROPERTIES LINK_FLAGS "${OpenHarmony_FLAGS}")编译后生成镜像文件OpenHarmony_demo.img
3.6.3 编译xts
生成多个xts镜像：

######################################XTS start###########################set(OpenHarmony_LIBS_XTS "")macro(add_target_OpenHarmony_xts)    foreach(arg ${ARGN})        set(OpenHarmony_XTS_LIBS "${OpenHarmony_lib_path}/libhctest.a \            ${OpenHarmony_lib_path}/libmodule_${arg}.a \            ")        set(target OpenHarmony_xts_${arg})        add_appimg_flash_example(${target} OpenHarmony-main.c)        include_directories(${INC_DIR})        target_compile_definitions(${target} PRIVATE OSI_LOG_TAG=LOG_TAG_OpenHarmony)        set(OpenHarmony_FLAGS "-Wl,--whole-archive ${OpenHarmony_LIBS} ${OpenHarmony_LIBS_XTS} ${OpenHarmony_XTS_LIBS} -Wl,--no-whole-archive")        set_target_properties(${target} PROPERTIES LINK_FLAGS "${OpenHarmony_FLAGS}")    endforeach()endmacro()
############################################################################ActsBootstrapTest ActsDfxFuncTest ActsHieventLiteTest ActsUtilsFileTest###########################################################################add_target_OpenHarmony_xts(ActsBootstrapTest ActsDfxFuncTest ActsHieventLiteTest ActsUtilsFileTest)这里列举了前面几个，其他由于篇幅问题略。
3.6.4 链接
修改ld文件，主要是修改text段，新增OpenHarmony的自定义段设置：（略）
4. 原生系统修改
在原生代码中升级模块或新增OpenHarmony调用的接口。
4.1 升级RTOS
由于不支持OpenHarmony适配接口，FreeRTOS内核从版本10.0.1升级到版本v10.3.1，适配其hal层和osi层接口。
FreeRTOS源码来自于官网地址：https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS
4.2 升级mbedtls
因为原生代码的版本较低，所以拷贝OpenHarmony中的mbedtls源码覆盖到原生系统中，版本为3.1.0。在OpenHarmony中不编译三方库mbedtls。
修改CMakeFile.txt和config.h，打开OpenHarmony和原生系统需要的功能开关。
4.3 新增cmsis接口
原生系统kernel中新增cmsis目录，编译cmsis相关源码。
cmsis源码来自于开源项目CMSIS-FreeRTOS，地址：https://github.com/ARM-software/CMSIS-FreeRTOS
修改部分源码，并修改kernel的CMakeFile.txt，将freertos/cmsis/Source/cmsis_os2.c加入编译。
4.4 新增打印接口
适配打印接口，这里可以有多种灵活功能，比如打印到串口、保存文件、数据库等。
4.5 新增文件系统接口
适配文件系统接口。
需要注意的是，OpenHarmony要求打开文件最多为32个，这里需要控制通过_open()接口打开的文件总数不能超过32个。
4.6 新增posix接口
适配缺失的posix接口。
4.7 新增liteos接口
liteos-m中调用的接口
4.8 其他接口
适配缺失的其他接口
5. OpenHarmony修改
5.1 三方库
修改third_party/bounds_checking_function/BUILD.gn
5.2 修改hiview_lite
修改文件base/hiviewdfx/hiview_lite/BUILD.gn
5.3 修改huks
修改文件base/security/huks/utils/mutex/hks_mutex.c
因为原生系统不支持posix的mutex接口，这里修改mutex接口为los接口。
如果原生系统支持posix接口，则这里不需要进行修改。
5.4 修改bootstrap_lite
修改文件base/startup/bootstrap_lite/services/source/core_main.h，取消重复调用
5.5 删除-fPIC
由于是静态库，不需要fPIC，否则会导致程序运行异常。

修改foundation/ability/ability_lite/frameworks/want_lite/BUILD.gn，删除fPIC。

修改
foundation/bundlemanager/bundle_framework_lite/frameworks/bundle_lite/BUILD.gn，删除fPIC。
5.6 修改xts
修改日志打印，将日志输出到串口
6. 总结
该方案与官方方案相比，降低了适配复杂度，减少了工作量和工期，是一种快速的适配方案。
请各位读者根据项目的实际情况在两种方案中进行选择。
该方案涉及的相关源码已经开源，请移步网址：
https://gitee.com/pjie131/OpenHarmony_L0_adapter