OpenHarmony輕量系統(tǒng)解耦設計思想
??51CTO和華為官方合作共建的鴻蒙技術(shù)社區(qū)??
1、 hb編譯原理
當我們輸入hb set命令后，會提示我們選擇要編譯構(gòu)建的工程。
那么，hb 怎么知道有哪些工程可以編譯呢?
事實上這些工程都是在vendor文件夾中的，為了驗證，我們可以在vendor中創(chuàng)建一個空的文件夾：gd，然后gd文件夾下面又創(chuàng)建了gd32f303_lianzhian文件夾。
但是這里還不夠，一個標準簡單的vendor文件夾結(jié)構(gòu)如下：
其中debug.config內(nèi)容為空即可，因為它的內(nèi)容是自動生成的，后面我們配置的內(nèi)核的時候需要用到。
這幾個文件我們可以直接復制3861的過來，然后刪去我們不需要的子系統(tǒng)，我們只需要保留如下即可：
config.json文件：
{
"product_name": "gd32f303_lianzhian",
"type": "mini",
"version": "3.0",
"device_company": "lianzhian",
"board": "gd32f303_lianzhian",
"kernel_type": "liteos_m",
"kernel_version": "",
"subsystems": [
{
"subsystem": "kernel",
"components": [
{ "component": "liteos_m",
"features":[
]
}
]
}
],
"third_party_dir": "",
"product_adapter_dir": ""
}BUILD.gn文件：
group("gd32f303_lianzhian") {
}
此時，我們再去執(zhí)行hb set，就可以看到我們自己創(chuàng)建的工程了：gd32f303_lianzhian。
2、設計思想
最新的master分支的代碼設計采用Board和SoC解耦的設計思路，具體可以看這個文章：https://gitee.com/openharmony-sig/sig-content/blob/master/devboard/docs/board-soc-arch-design.md
按照硬件進行層次劃分為芯片架構(gòu)層、片上系統(tǒng)層和單板層。從下向上依次進行包含關系，例如：
(1)架構(gòu)
ARMv7E-M架構(gòu)具有ARM Cortex-M4, ARM Cortex-M7等CPU實現(xiàn)
(2)芯片系列
ARM Cortex-M4 CPU對應的SoC Family有STMicro STM32、NXP i.MX等，反過來，如圖SoC Family 2跨越CPU1和CPU2，意味著一個SoC Family可以包含多個CPU實現(xiàn)，
例如STMicro STM32可以包含Cortex-M0、Cortex-M4等CPU，又例如復雜的STM32MP157 SoC包含兩個Cortex-A7 CPU核與一個Cortex-M4 CPU核，對于異構(gòu)多核SoC，需要通過OpenAMP來進行分解成多個同構(gòu)多核的部分。
(3)芯片與開發(fā)板對應關系
STM32 SoC Family有STM32F4、STM32G4等SoC Series。
STM32F4 SoC Series 有 STM32F401、STM32F429等SoC。
STM32F429 SoC 有 野火STM32F429挑戰(zhàn)者開發(fā)板、正點原子stm32f429阿波羅開發(fā)板等。如圖Board 5上面還有一個shields，意味著一個Board可以通過增加擴展板的形式來提供更強的功能。例如，單板可以利用串口通信外接Hi3861模組，以提供WLAN能力。
基于硬件結(jié)構(gòu)劃分層次圖，OpenHarmony頂層目錄結(jié)構(gòu)設計如下，
3、board配置
（1）創(chuàng)建 board文件夾
當我們輸入hb set命令后，
我們選擇 gd32f303_lianzhian 可以看到會提示報錯：
我們需要創(chuàng)建該文件夾：device/board/lianzhian
為啥是lianzhian ????
因為我們在vendor中的config.json中指定了device_company 設備廠家是lianzhian，大家可以回頭看看
標準的board文件夾目錄結(jié)構(gòu)如下：
（2） Kconfig配置文件
我們可以在kernel/liteos_m內(nèi)核目錄下執(zhí)行make menuconfig進行圖形化配置，Makefile文件會遍歷board下的所有Kconfig文件，所以我們需要添加對應的Kconfig文件。
這里內(nèi)核是分層設計的，即廠商配置和具體開發(fā)板分開，一個廠商下面可以有多個開發(fā)板。
例如我們現(xiàn)在移植的設備廠商是是lianzhian，那么lianzhian是廠商文件夾，lianzhian下面有Kconfig，主要是廠商級別的配置。
然后lianzhian下面可以有多個開發(fā)板，我們這里只寫了gd32f303_lianzhian開發(fā)板。同樣gd32f303_lianzhian文件夾下面也有Kconfig配置文件。
（3） 廠商Kconfig配置文件
我們先看下lianzhian廠商的Kconfig文件
Kconfig.liteos_m.boards 文件內(nèi)容：
orsource "*/Kconfig.liteos_m.board"
可以看到很簡單，事實上它就是簡單的把當前目錄下的所有文件夾下的Kconfig.liteos_m.board文件都導入進來。
Kconfig.liteos_m.defconfig.boards文件
orsource "*/Kconfig.liteos_m.defconfig.board"
同樣把當前目錄下的所有文件夾下的Kconfig.liteos_m.defconfig.board文件都導入進來。
(3)Kconfig.liteos_m.shields 文件
這里我們暫時不需要，可以內(nèi)容為空
（4）具體開發(fā)板的Kconfig配置文件
我們先看下gd32f303_lianzhian廠商的Kconfig文件
Kconfig.liteos_m.board文件：
需要配置選擇該單板的選項，以及它依賴的SoC
config BOARD_GD32F303_LIANZHIAN
bool "select board gd32f303 lianzhian"
depends on SOC_GD32F303 #只有當我們芯片型號選擇為GD32F303時才可見
這里是增加一個配置選項，即后面我們可以在make menuconfig中看到"select board gd32f303 lianzhian"配置項。
Kconfig.liteos_m.defconfig.board 文件：
需要配置選擇該單板后，默認定義 BOARD 的名字，該文件我們可以留空，也可以如下配置：
if BOARD_GD32F303_LIANZHIAN
config BOARD
string
default "gd32f303_lianzhian"
endif #BOARD_GD32F303_LIANZHIAN
gd32f303_lianzhian_defconfig 文件：
內(nèi)容為：
LOSCFG_BOARD_GD32F303_LIANZHIAN=y
LOSCFG_SOC_SERIES_GD32F303=y
LOSCFG_SOC_GD32F303ZET6=y
這里表示我們選中的板卡、SOC、SOC具體子型號系列等。
（5）config.gni配置文件
liteos_m文件夾下的config.gni文件是用來進行內(nèi)核配置的
該文件內(nèi)容如下：
# Copyright (C) 2020 Hisilicon (Shanghai) Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
# 選擇內(nèi)核類型, e.g. "linux", "liteos_a", "liteos_m".
kernel_type = "liteos_m"
# 內(nèi)核版本，留空即可.
kernel_version = ""
# 芯片架構(gòu), e.g. "cortex-a7", "riscv32".
board_cpu = "cortex-m4"
# 這里一般不用謝, e.g. "armv7-a", "rv32imac".
board_arch = ""
# Toolchain name used for system compiling.
# E.g. gcc-arm-none-eabi, arm-linux-harmonyeabi-gcc, ohos-clang, riscv32-unknown-elf.
# Note: The default toolchain is "ohos-clang". It's not mandatory if you use the default toolchain.
# 交叉編譯器名稱
board_toolchain = "arm-none-eabi-gcc"
# The toolchain path installed, it's not mandatory if you have added toolchain path to your ~/.bashrc.
# 這里一般可以不寫
board_toolchain_path = ""
# 交叉編譯器Compiler prefix.
board_toolchain_prefix = "arm-none-eabi-"
# 編譯器類型 Compiler type, "gcc" or "clang".
board_toolchain_type = "gcc"
# 編譯選項Board related common compile flags.
board_cflags = [
"-mcpu=cortex-m4",
"-mfpu=fpv4-sp-d16",
"-mfloat-abi=hard",
"-mthumb",
"-Og",
# "-g",
#"-Wall",
"-fdata-sections",
"-ffunction-sections",
# 注意，這里我們需要定義GD32F30X_HD宏
"-DGD32F30X_HD",
# 我們需要浮點數(shù)計算
"-D__FPU_PRESENT",
]
board_cxx_flags = board_cflags
board_ld_flags = []
# 頭文件路徑，一般需要soc相關 Board related headfiles search path.
board_include_dirs = [
"${ohos_root_path}device/soc/gd32/gd32f303/liteos_m",
"${ohos_root_path}device/soc/gd32/CMSIS",
"${ohos_root_path}device/soc/gd32/CMSIS/GD/GD32F30x/Include",
"${ohos_root_path}device/soc/gd32/gd32f303/GD32F3XX_Driver/Inc",
"${ohos_root_path}device/soc/gd32/gd32f303",
"${ohos_root_path}utils/native/lite/include",
"${ohos_root_path}kernel/liteos_m/components/cpup",
"${ohos_root_path}kernel/liteos_m/components/exchook",
]
# 開發(fā)板用到哪個soc Board adapter dir for OHOS components.
board_adapter_dir = "${ohos_root_path}device/soc/gd32"
# Sysroot path.
board_configed_sysroot = ""
# Board storage type, it used for file system generation.
storage_type = ""
4、 SOC配置
（1）創(chuàng)建 SOC文件夾
我們進入到device/soc文件夾，創(chuàng)建 gd32文件夾，gd32文件夾內(nèi)容如下：
其中GD32官方標準庫文件和CMSIS都可以在GD官網(wǎng)下載到，而且不需要我們修改編寫，故而本節(jié)不會講其中的內(nèi)容，重點放在Kconfig配置文件中。
同樣，soc也是分為芯片廠家的Kconfig 和具體芯片信號的Kconfig，gd32是芯片廠家，gd32f303只是其中的一款型號而已。
（2）gd32芯片廠家Kconfig配置文件
先看Kconfig.liteos_m.soc文件：
config SOC_COMPANY_GD32
bool
if SOC_COMPANY_GD32
config SOC_COMPANY
default "gd32"
rsource "*/Kconfig.liteos_m.soc"
endif # SOC_COMPANY_GD32
這里很簡單，就是配置我們的芯片廠商默認為 gd32
之后導入所有文件夾的 Kconfig.liteos_m.soc 配置文件
Kconfig.liteos_m.series文件：
這個文件就比較簡單了，導入所有文件夾的 Kconfig.liteos_m.series 配置文件
rsource "*/Kconfig.liteos_m.series"
Kconfig.liteos_m.defconfig：
同樣，導入所有文件夾的Kconfig.liteos_m.defconfig
rsource "*/Kconfig.liteos_m.defconfig.series"
（3） gd32F303芯片的Kconfig配置文件
我們來看看具體的芯片型號gd32f303的配置文件吧
)Kconfig.liteos_m.series文件：
需要配置芯片系列，以及它的芯片架構(gòu)等信息
內(nèi)容：
config SOC_SERIES_GD32F303
bool "GD32F303 chip"
select ARM
select SOC_COMPANY_GD32
select CPU_CORTEX_M4
help
Enable support for GD32F303
復制這個是芯片系列的選擇，我們的芯片系列是GD32F303，架構(gòu)是ARM、CORTEX_M4 芯片廠家是 SOC_COMPANY_GD32，這個在上一級gd32的Kconfig配置文件中有定義。
Kconfig.liteos_m.soc文件：
需要配置芯片系列有多少個型號的芯片。
內(nèi)容：
choice
prompt "GD32F303 series SoC"
depends on SOC_SERIES_GD32F303 #只有選擇了芯片系列SOC_SERIES_GD32F303后才會出現(xiàn)如下選項
config SOC_GD32F303ZET6 #增加一個SOC_GD32F303ZET6選項，我們現(xiàn)在只有GD32F303ZET6，后面可以還有GD32F303RCT6等。
bool "SoC GD32F303ZET6"
endchoice
Kconfig.liteos_m.defconfig.series 文件：
選擇芯片系列后默認的配置
內(nèi)容：
if SOC_SERIES_GD32F303
rsource "Kconfig.liteos_m.defconfig.gd32f303"
config SOC_SERIES
string
default "gd32f303"
config NUM_IRQS #中斷數(shù)量，跟具體芯片相關
int
default 90
config SYS_CLOCK_HW_CYCLES_PER_SEC #時鐘周期，GD32F303是120MHz
int
default 120000000
endif
Kconfig.liteos_m.defconfig.gd32f303 文件：
Gd32f303的配置，內(nèi)容比較簡單：
config SOC
string
default "gd32f303zet6"
depends on SOC_GD32F303ZET6
默認是gd32f303zet6。
至此我們的soc的kconfig配置基本完成。
（4）內(nèi)核配置頭文件
還有一個比較重要的內(nèi)核配置頭文件，target_config.h。這個大家可以直接復制我的就行，主要是內(nèi)核功能配置相關。
其中有一個比較重要的配置項：
/**
* @ingroup los_config
* Memory size
*/
#define LOSCFG_SYS_HEAP_SIZE (60*1024)
這個是配置內(nèi)核的堆棧大小，這里可以根據(jù)自己芯片的內(nèi)存大小來定，GD32F303內(nèi)存是64KB，這里我用60k即可。
（5） make menuconfig配置
完成上面移植內(nèi)容后，接下來，我們就可以進行menuconfig配置了。
注意，這里我們需要先執(zhí)行一次hb set選擇我們的開發(fā)板gd32f303_lianzhian。
我們進入 kernel/liteos_m 文件夾。
執(zhí)行 make menuconfig。
進入Platform，我們選擇gd32f303芯片、gd32f303_lianzhian開發(fā)板，如下：
退出保存。
結(jié)果將自動保存在$(PRODUCT_PATH)/kernel_configs/debug.config
（6） gn編譯
在上一步Kconfig的圖形化配置后，將其生成的配置結(jié)果可以作為gn編譯的輸入，以控制不同模塊是否編譯。另外為了解決之前gn編寫時，隨意include的問題，內(nèi)核編譯做了模塊化編譯的設計，使得整個編譯邏輯更加清晰。
我們需要編寫device/board/lianzhian 和 device/soc/gd32兩個文件夾下的BUILD.gn。
這幾個BUILD.gn文件比較簡單，都是模塊化編譯，大家可以直接參考我的。
（7） 編譯器安裝
我們使用的編譯器是arm-none-eabi-gcc，下載地址：
git clone https://gitee.com/harylee/gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major.git。
將交叉編譯器環(huán)境變量bin目錄配置到.bashrc文件中。
（8）開始編譯
配置完BUILD.gn后，我們就可以開始執(zhí)行hb build -f編譯了。
可以看到已經(jīng)能編譯過一大半了：
我們今天的目標就是要能讓編譯系統(tǒng)能開始編譯我們的開發(fā)板。
一步一腳印，接下來我們將繼續(xù)開始移植，接下來將配置libc庫、系統(tǒng)啟動、main函數(shù)、鏈接腳本，直到編譯通過并且在開發(fā)板中成功運行~
??51CTO和華為官方合作共建的鴻蒙技術(shù)社區(qū)??
