1. 引言

隨著RISC-V指令集架構(gòu)的快速發(fā)展，基于該架構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)控制、智能設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]-[3]。潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A作為一款高性能的RISC-V開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具備強(qiáng)大的AI算力和豐富的功能接口，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。OpenHarmony是一個(gè)由華為公司貢獻(xiàn)給開(kāi)放原子基金會(huì)(OpenAtom Foundation)的開(kāi)源項(xiàng)目。它是一個(gè)全場(chǎng)景分布式操作系統(tǒng)，旨在為各種智能設(shè)備提供統(tǒng)一的操作體驗(yàn)。本文將重點(diǎn)探討如何將OpenHarmony 4.1 Release版本移植到潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A上，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A硬件特性

潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A具備平頭哥高性能RISC-V架構(gòu)曳影TH1520芯片，集成4核高性能RISC-V處理器玄鐵C910架構(gòu)。潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A的外觀如圖1所示。

Figure 1. Runkaihong Hongrui development board SCDAYU800A appearance

圖1. 潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A的外觀

該開(kāi)發(fā)板具備以下硬件特性：

1) AI算力達(dá)4TOPs，支持藍(lán)牙、音頻、視頻和攝像頭等功能。

2) 支持多種視頻輸入輸出接口，如MIPI、HDMI等。

3) 提供豐富的擴(kuò)展接口，如GPIO、SPI、I2C等。

4) 適用于工控平板、智慧大屏、智能NVR、信息發(fā)布系統(tǒng)、云終端、車載中控等多種場(chǎng)景。

圖2顯示了潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A Mipi屏幕安裝的方法。

Figure 2. Runkaihong Hongrui development board SCDAYU800A Mipi screen installation

圖2. 潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A Mipi屏幕安裝

3. OpenHarmony移植流程

移植就是把程序從一個(gè)運(yùn)行環(huán)境轉(zhuǎn)移到另一個(gè)運(yùn)行環(huán)境。在主機(jī)–開(kāi)發(fā)機(jī)的交叉模式下，即是把主機(jī)上的程序下載到目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行。圖3顯示了OpenHarmony移植到SCDAYU800的流程情況。OpenHarmony版本選擇必須大于3.2 Beta2以上版本。

Figure 3. Flowchart of porting OpenHarmony to SCDAYU800

圖3. OpenHarmony移植到SCDAYU800的流程圖

OpenHarmony的移植過(guò)程包括產(chǎn)品定義、工具鏈適配、musl庫(kù)適配、內(nèi)核移植、init啟動(dòng)子系統(tǒng)移植、顯示適配等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。以下是移植步驟。

3.1. 產(chǎn)品定義

在OpenHarmony的移植過(guò)程中，產(chǎn)品定義是基礎(chǔ)步驟。針對(duì)OpenHarmony標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，適配新的產(chǎn)品的方法是首先要在vendor、device/board和device/soc三個(gè)目錄下創(chuàng)建產(chǎn)品相關(guān)的三個(gè)目錄vendor/hihope/${product_name}、device/board/hihope/${product_name}和device/soc/${chip_product}/${chip}，以SCDAYU800A為例，在當(dāng)前產(chǎn)品中product_name設(shè)置為dayu800，chip_product設(shè)置為thead，chip設(shè)置為th1520。

vendor/hihope/dayu800目錄主要存放廠家資料以及產(chǎn)品的配置文件，包括描述產(chǎn)品的config.json、產(chǎn)品的hcs配置文件以及其他配置文件等。

device/board/hihope/dayu800目錄主要用于存放開(kāi)發(fā)板相關(guān)的文件，包括外設(shè)驅(qū)動(dòng)、啟動(dòng)參數(shù)、內(nèi)核編譯相關(guān)文件、燒錄相關(guān)文件、uboot相關(guān)文件以及升級(jí)相關(guān)文件。

device/soc/thead/th1520目錄主要用于存放和芯片SoC相關(guān)的文件和庫(kù)，這些文件只會(huì)因芯片soc改變才會(huì)修改，而不會(huì)因?yàn)殚_(kāi)發(fā)板變化而進(jìn)行修改。

快速適配這三個(gè)倉(cāng)的方法是學(xué)習(xí)能編譯通過(guò)的產(chǎn)品，例如rk3568產(chǎn)品，然后將其拷貝一份，并重命名為當(dāng)前產(chǎn)品名，然后按照以下步驟根據(jù)自己產(chǎn)品的特性進(jìn)行逐步修改。根據(jù)上述分析，首先需要在//vendor/hihope目錄下創(chuàng)建dayu800產(chǎn)品目錄，并創(chuàng)建config.json文件，用于描述產(chǎn)品所使用的SOC及所需的子系統(tǒng)。配置文件內(nèi)容如下[5]：

"product_name": "dayu800",

"device_company": "thead",

"device_build_path": "device/board/hihope/dayu800",

"target_cpu": "RISCV64",

"type": "standard",

"version": "3.0",

"board": "dayu800",

"api_version": 11,

"enable_ramdisk": true,

"build_selinux": false,

"build_seccomp": false,

"inherit": [

"vendor/hihope/dayu800/rich.json",

"vendor/hihope/dayu800/chipset_common.json"

],

"subsystems": [

{

"subsystem": "security",

"components": [

{

"component": "selinux",

"features": []

}

]

}

// 其他子系統(tǒng)配置

]

}

該部分根據(jù)vendor倉(cāng)的定義，在//device/board/hihope目錄下創(chuàng)建一個(gè)dayu800的產(chǎn)品，然后創(chuàng)建一個(gè)ohos.build文件定義產(chǎn)品的subsystem以及BUILD.gn定義產(chǎn)品的編譯項(xiàng)目。

在//device/soc下根據(jù)芯片公司名稱創(chuàng)建一個(gè)thead的倉(cāng)，存放th1520 soc相關(guān)的代碼和閉源庫(kù)，通過(guò)//device/board/hihope/BUILD.gn添加模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)編譯。該倉(cāng)下的ohos.build文件描述的是設(shè)備子系統(tǒng)，這里使用的是device_th1520，相關(guān)名稱需要將拷貝過(guò)來(lái)的文件修改為當(dāng)前設(shè)備的子系統(tǒng)名。同時(shí)需要將ohos.build的module_list下的模塊及子模塊中涉及的part_name和subsystem_name全部修改為device_th1520。

至此，可以通過(guò)使用如下命令，啟動(dòng)dayu800的構(gòu)建：

./build.sh --product-name dayu800

3.2. 工具鏈適配

因?yàn)楣俜降腛penHarmony不支持RISCV64架構(gòu)，因此在工具鏈架構(gòu)的配置上相對(duì)來(lái)說(shuō)配置起來(lái)比較困難，首先解決的是build倉(cāng)中的架構(gòu)適配，這部分仿照ARM64配置的部分進(jìn)行相應(yīng)的RISCV64架構(gòu)添加，同時(shí)對(duì)于musl的編譯配置根據(jù)RISCV64架構(gòu)進(jìn)行對(duì)應(yīng)添加，內(nèi)核的編譯部分根據(jù)平頭哥提供的編譯工具鏈，使用llvm會(huì)有相關(guān)私有指令集無(wú)法編譯[6]。

3.3. musl庫(kù)適配

musl庫(kù)是一個(gè)輕量級(jí)、高性能的C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)(libc)實(shí)現(xiàn)，專為L(zhǎng)inux系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它旨在提供標(biāo)準(zhǔn)兼容性、代碼簡(jiǎn)潔性和高效性，尤其適合嵌入式系統(tǒng)、容器化環(huán)境(如Docker)或需要高度可移植性的場(chǎng)景。這里首先編譯musl庫(kù)是因?yàn)樵搸?kù)依賴的模塊相對(duì)最少，能最快測(cè)試RISCV64架構(gòu)編譯配置結(jié)果是否符合要求，該部分的編譯主要涉及到build倉(cāng)的配置、musl倉(cāng)的RISCV64架構(gòu)配置，以及musl庫(kù)中有架構(gòu)的代碼，這一塊部分從glibc中獲取。

3.4. 內(nèi)核移植

內(nèi)核移植是OpenHarmony移植過(guò)程中的核心環(huán)節(jié)。潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A采用平頭哥提供的Linux內(nèi)核，適配OpenHarmony特性。該部分的移植既要對(duì)Linux內(nèi)核本身很熟悉，同時(shí)也要對(duì)鴻蒙的內(nèi)核特性宏配置很熟悉。本內(nèi)核移植工作的主要思路是：

第一步是配置內(nèi)核的編譯流程腳本。

內(nèi)核的編譯是device/board/hihope/dayu800/kernel/BUILD.gn中kernel模塊調(diào)用對(duì)應(yīng)目錄下的build_kernel.sh腳本進(jìn)行編譯的。該腳本的核心思想是首先拷貝內(nèi)核源碼到out/kernel/src_tmp/linux-5.10路徑下，給內(nèi)核源碼中打上HDF (Hardware Driver Foundation)的補(bǔ)丁，然后在內(nèi)核源碼中創(chuàng)建vendor路徑的軟鏈接(主要是設(shè)備樹(shù)dts和產(chǎn)品的外設(shè)驅(qū)動(dòng))，然后將編譯的config文件拷貝到arch/arm64/config路徑下，將產(chǎn)品的dts文件拷貝到vendor/arch/arm64/boot/dts/hihope路徑下，接下來(lái)將外設(shè)驅(qū)動(dòng)鏈接到內(nèi)核中，編譯內(nèi)核。最后拷貝編譯成功的鏡像到out/dayu800/packages/phone/images中。

第二步是將產(chǎn)品的設(shè)備樹(shù)dts完整地移植過(guò)來(lái)，然后編譯內(nèi)核并解決相應(yīng)的編譯問(wèn)題。

第三步是將架構(gòu)代碼即arch/arm64下的代碼盡可能地替換成產(chǎn)品linux中的內(nèi)容，然后編譯內(nèi)核并解決相應(yīng)的編譯問(wèn)題。

在device/board/hihope/dayu800/kernel目錄下進(jìn)行內(nèi)核編譯。除內(nèi)核以外的代碼編譯采用的是OpenHarmony版本自身的llvm工具鏈。

這里只列出核心編譯命令。

# 首次編譯請(qǐng)先執(zhí)行下面命令

./build/prebuilts_download.sh

# 全量代碼編譯

./build.sh --product-name dayu800 --gn-args full_mini_debug=false --ccache

# 單模塊編譯

# module_name舉例："kernel:kernel"，表示編譯kernel目錄下的kernel模塊，所有后面的kernel是module_name

./build.sh --product-name dayu800 --ccache --build-target module

# 內(nèi)核模塊編譯

./build.sh --product-name dayu800 --ccache --build-target kernel

編譯成功有如下信息打印

[OHOS INFO] c overall build overlap rate: 1.05

[OHOS INFO]

[OHOS INFO]

[OHOS INFO] dayu800 build success

[OHOS INFO] cost time: 0:45:57

=====build successful=====

2025-01-18 13:06:52

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

將編譯后的內(nèi)核打包成boot.ext4鏡像文件。

第四步是將產(chǎn)品linux的config?件內(nèi)的宏移植過(guò)來(lái)。

第五步是運(yùn)行內(nèi)核，并根據(jù)運(yùn)行時(shí)問(wèn)題進(jìn)行逐個(gè)解決。

3.5. init啟動(dòng)子系統(tǒng)移植

在成功適配musl庫(kù)和內(nèi)核后，需要適配和啟動(dòng)第一個(gè)init進(jìn)程及其初始化配置文件。主要工作包括：

1) 編譯適配startup_init模塊。

2) 配置啟動(dòng)參數(shù)，確保系統(tǒng)能夠正常啟動(dòng)。

3.6. 顯示適配

顯示適配是系統(tǒng)啟動(dòng)的最后一步，主要包括以下內(nèi)容：

1) 在shell中運(yùn)行bootanimation，確保啟動(dòng)動(dòng)畫正常顯示。

2) 調(diào)試OpenHarmony的Launcher模塊，完成系統(tǒng)啟動(dòng)。

3) 該模塊涉及的倉(cāng)為graphic_graphic_2d，代碼路徑為foundation/graphic/graphic_2d，該模塊是針對(duì)當(dāng)前產(chǎn)品?適配。

4. 觸摸屏驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

觸摸屏驅(qū)動(dòng)是潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A的重要組成部分，其開(kāi)發(fā)過(guò)程基于HDF驅(qū)動(dòng)管理框架中的Input模型。觸摸屏的驅(qū)動(dòng)被放置在//drivers/hdf_core/framework/model/input/driver/touchscreen目錄中。移植觸摸屏驅(qū)動(dòng)主要工作是向系統(tǒng)注冊(cè)ChipDevice模型實(shí)例[7]。觸摸屏驅(qū)動(dòng)的主要工作包括：

1) 對(duì)觸摸屏驅(qū)動(dòng)IC進(jìn)行上電、配置硬件管腳并初始化其狀態(tài)。

2) 注冊(cè)中斷、配置通信接口(I2C或SPI)。

3) 設(shè)定Input相關(guān)配置、下載及更新固件等操作。

圖4顯示了潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A觸摸屏的常用管腳。

Figure 4. Common pins of the development board SCDAYU800A touch screen

圖4. 開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A觸摸屏的常用管腳

潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A觸摸屏驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程分為以下三個(gè)步驟，這里僅列出部分代碼。

4.1. 設(shè)備描述配置

在OpenHarmony中，配置(Configuration)通常指對(duì)系統(tǒng)、硬件或應(yīng)用程序的參數(shù)、選項(xiàng)和功能進(jìn)行定制和調(diào)整的過(guò)程，以滿足特定設(shè)備或場(chǎng)景的需求。在HDF驅(qū)動(dòng)框架下，需要在配置文件中注冊(cè)驅(qū)動(dòng)信息。設(shè)備描述配置主要包含Input驅(qū)動(dòng)模型各模塊層級(jí)信息配置文件路徑為： vendor/hihope/dayu800/hdf_config/khdf/device_info/device_info.hcs，HDF框架依據(jù)該配置信息實(shí)現(xiàn)對(duì)Input模型各模塊的依次加載。配置內(nèi)容如下：

input :: host {

hostName = "input_host";

priority = 100;

device_input_manager :: device {

device0 :: deviceNode {

policy = 2; // 向外發(fā)布服務(wù)

priority = 100; // 加載優(yōu)先級(jí)

preload = 0; // 加載該驅(qū)動(dòng)

permission = 0660;

moduleName = "HDF_INPUT_MANAGER";

serviceName = "hdf_input_host";

deviceMatchAttr = "";

}

}

// 其他設(shè)備配置

}

4.2. 板級(jí)配置及器件私有配置

板級(jí)配置及器件私有配置文件路徑為vendor/hihope/dayu800/hdf_config/khdf/input/input_config.hcs，配置內(nèi)容如下：

root {

input_config {

touchConfig {

touch0 {

boardConfig {

match_attr = "touch_device1";

inputAttr {

inputType = 0; // 0代表觸摸屏

solutionX = 800;

solutionY = 1280;

devName = "main_touch"; // 設(shè)備名稱

}

// 其他配置

}

}

}

}

}

4.3. 添加器件驅(qū)動(dòng)

在器件驅(qū)動(dòng)中，主要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)預(yù)留的差異化接口。以數(shù)據(jù)獲取及解析為例，潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A使用了gt911觸摸屏，代碼路徑為： drivers/hdf_core/framework/model/input/driver/touchscreen/touch_gt911.c，部分代碼如下：

static void ParsePointData(ChipDevice *device, FrameData *frame, uint8_t *buf, uint8_t pointNum)

{

int32_t resX = device->driver->boardCfg->attr.resolutionX;

int32_t resY = device->driver->boardCfg->attr.resolutionY;

// 數(shù)據(jù)解析邏輯

//器件私有配置解析

//器件設(shè)備注冊(cè)到平臺(tái)驅(qū)動(dòng)

//調(diào)用Input HDI接口

}

圖5顯示了調(diào)用Input HDI的步驟。

Figure 5. Steps to call Input HDI

圖5. 調(diào)用Input HDI的步驟

5. 結(jié)論

本文介紹了潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A的OpenHarmony操作系統(tǒng)的移植適配過(guò)程。在分析OpenHarmony標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的前提下，成功實(shí)現(xiàn)了OpenHarmony在潤(rùn)開(kāi)鴻鴻銳開(kāi)發(fā)板SCDAYU800A上的穩(wěn)定運(yùn)行。該研究為基于RISC-V架構(gòu)的單板機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了實(shí)踐參考，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。