移植OpenHarmony 3.0到ARM單片機
51CTO和華為官方合作共建的鴻蒙技術(shù)社區(qū)
9月30日，OpenHarmony 3.0 LTS版本發(fā)布。
本文將介紹如何移植OpenHarmony 3.0到星空派開發(fā)板上。
1. 星空派開發(fā)板介紹
星空派(GD)開發(fā)板是由旗點科技推出的一款GD32開發(fā)板，板載GD32F303ZET6芯片，可直接替代STM32F103和GD32F103系列。
支持WiFi、4G、loRa等物聯(lián)通信接口。板載Flash、eeprom等，支持3.2寸的TFT - LCD屏幕。所有IO口均引出，可完整地進行外設(shè)開發(fā)，包括：JTAG、RTC、I2C、UART、SPI、SDIO、EXMC、DAC、ADC、USB、TFT-LCD等。
2. ARM芯片移植輕量系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
在做芯片移植工作之前，我們需要掌握一點點基礎(chǔ)知識。
(1)適配LiteOS-M輕量系統(tǒng)
GD32F303系列器件是基于Arm® Cortex®-M4處理器的32位通用微控制器。所以我們使用的是內(nèi)核是LiteOS-M，對應(yīng)的是OpenHarmony輕量系統(tǒng)。
事實上，OpenHarmony已經(jīng)做好了Cortex®-M4 核相關(guān)的通用移植工作，具體代碼可以查看文件夾：“kernel\liteos_m\kernel\arch\arm”。
可以看到目前已經(jīng)支持了cortex-m4核。所以內(nèi)核移植工作基本不需要，減少了我們很多工作量，但是我們?nèi)匀恍枰浦睪D32F303芯片相關(guān)的。
(2)哈佛架構(gòu)
GD32F303采用的是哈佛架構(gòu)，哈佛架構(gòu)的特點是代碼指令和數(shù)據(jù)分開存儲。對于GD32F303而言，代碼是存放在片內(nèi)flash上，地址是0x8000000。
數(shù)據(jù)(也就是代碼中用到的各種變量、內(nèi)存等)是存放在芯片內(nèi)部內(nèi)存RAM上，地址是0x20000000，總共64K，即0x10000。
(3)編譯結(jié)果分析
對于GD32F303而言，編譯出來的固件一般是bin格式、或者h(yuǎn)ex格式。通常編譯最后的結(jié)果會產(chǎn)生4種不同的內(nèi)容，有時我們也稱為4段：
1)code：即程序代碼部分，該內(nèi)容由所有程序指令組成，也是代碼運行的主體，通常是要燒錄到GD32F303片內(nèi)flash上。
2)RO-data：只讀數(shù)據(jù)段，例如我們在程序中所定義的全局常量數(shù)據(jù)和字符串都位于此處。由于這些數(shù)據(jù)都是只讀，不會改變的，那這些只讀的全局就沒必要放到內(nèi)存種，可以直接放到flash中，可以節(jié)省內(nèi)存。
3)RW-data：已初始化的讀寫數(shù)據(jù)，程序中定義并且初始化的全局變量和靜態(tài)變量位于此處。由于內(nèi)存剛上電后，內(nèi)存上的數(shù)據(jù)是未知，所以我們需要事先把這些全局變量、靜態(tài)變量的初始值先存放到flash中，然后上電后，由CPU將flash中的初始值賦予到內(nèi)存中的變量中。
4)ZI-data：未初始化的全局變量或者初始化為0的全局變量，這些變量默認(rèn)都是0，我們只需要CPU上電后，將這些內(nèi)存都清零即可。
由上我們可以的出來2個結(jié)論：
1)我們編譯出來的固件要燒錄到GD32F303的片內(nèi)flash，需要由3段數(shù)據(jù)：code、RO-data、RW-data。
2)芯片上電后，GD32F303需要將RW-data的內(nèi)容復(fù)制到內(nèi)存對應(yīng)位置，從而保證初始化的全局變量和靜態(tài)變量的值正確;還要對內(nèi)存中的ZI-data段進行清零操作，最后才能執(zhí)行main函數(shù)。
(4)程序如何啟動
對于ARM Cortex-M系列的芯片而言，當(dāng)芯片上電后，ARM核會將地址為0x8000000的數(shù)據(jù)映射到0地址，然后從0地址開始讀取程序指令。
而0x8000000地址是芯片內(nèi)部flash的起始地址。也就是編譯生成的固件最終要燒錄到的地址。所以我們的固件前面的代碼非常重要，它是我們芯片啟動后執(zhí)行的第一條指令。
(5)中斷向量表
對于ARM Cortex-M系列的芯片而言，0x8000000地址第一個字節(jié)是棧指針，由于棧是從高往下增長的，所以該棧指向芯片最大內(nèi)存處即可。
接下來從0x8000000的第2個字節(jié)開始是中斷向量表，存放著所有中斷處理函數(shù)指針。前面16個是內(nèi)核中斷，其中第一個中斷指針存放的是Reset_Handler復(fù)位中斷處理函數(shù)。芯片一上電、或者復(fù)位，都會先從該中斷函數(shù)開始運行，所以這個函數(shù)是我們最重要的，我們需要在該函數(shù)中完成RW-data、ZI-data數(shù)據(jù)的操作，同時初始化好芯片時鐘、最后進入main函數(shù)。
3. 移植GD32F303芯片到OpenHarmony3.0
這里提供移植好的相關(guān)代碼，下載鏈接：https://gitee.com/qidiyun/gd32-f303-for-open-harmony-3.0
(1)先按官網(wǎng)教程搭建好Ubuntu下的開發(fā)環(huán)境。
下載arm交叉編譯器：
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文件中或者配置device/st/stm32l4r9i_disco/liteos_m/config.gni文件中board_toolchain_path宏為交叉編譯器bin路徑。
(2)下載上方移植好的代碼，文件夾如下：
將device文件夾下的gd文件夾復(fù)制到OpenHarmony3.0代碼的device文件夾下。
將vendor文件夾下的gd文件夾復(fù)制到OpenHarmony3.0代碼的vendor文件夾下。
復(fù)制后，OpenHarmony3.0的device文件夾內(nèi)容如下：
OpenHarmony3.0的vendor文件夾內(nèi)容如下：
(3)編譯
進入OpenHarmony3.0源碼根目錄，輸入 hb set 可以看到由gd32f303_qidian的編譯選項。選擇。
輸入 hb build -f開始全編譯：
有看到 [OHOS INFO] gd32f303_qidian build success 表示編譯成功。
編譯完成后，可以在“out\gd32f303_qidian\gd32f303_qidian”文件夾下看到編譯結(jié)果，其中“gd32f303_qidian_ninjia.hex”就是可以直接燒錄到開發(fā)板的固件。
4. vendor文件夾
該文件下最重要的文件是“config.json”。
內(nèi)如如下，主要是配置相關(guān)組件：
5. device代碼
(1)device文件夾：
該文件夾下是星空派開發(fā)板的重要代碼部分，其中就有啟動文件、main函數(shù)、中斷處理等。
由于移植內(nèi)容較長，本文重點介紹啟動文件、鏈接腳本。
(2)啟動文件
啟動文件startup_gd32f30x.s 。最重要的是將RW-data的內(nèi)容復(fù)制到內(nèi)存對應(yīng)位置，從而保證初始化的全局變量和靜態(tài)變量的值正確;還要對內(nèi)存中的ZI-data段進行清零操作，最后才能執(zhí)行main函數(shù)。
代碼都是匯編，參考自st和gd相關(guān)啟動文件，重要代碼如下：
(3)鏈接腳本
鏈接腳本是“gd32f30x_qidian.ld”，用于指定code、RO-data、RW-data、ZI-data如何分布。
首先指定內(nèi)存地址為0x20000000，大小為64K。
片上flash地址為：0x8000000，大小為512K。
這里跟芯片相關(guān)，需要正確修改，否則可能起不來。
這里跟芯片相關(guān)，需要正確修改，否則可能起不來。
(4)固件生成規(guī)則。
同時鏈接腳本也指定了固件的生成規(guī)則：
這里只截取了部分，可以看到生成的固件最開始存放的isr_vector，這個是中斷向量表，在啟動文件中定義：
接下來就是text，也就是代碼段。
還有rodata，只讀數(shù)據(jù)段。
后面還有其它定義，我們下一篇再細(xì)節(jié)。
至此我們的啟動文件、鏈接腳本中比較關(guān)鍵的部分已經(jīng)說明完。
6. liteos-m內(nèi)核配置
進入“device\gd\gd32f303_qidian\liteos_m”文件夾，可以看到有這個文件“config.gni”。
該文件用于配置 liteos-m內(nèi)核。
其中比較重要部分是指定我們的處理器架構(gòu)和交叉編譯工具鏈，如下：
我們使用的交叉編譯工具鏈?zhǔn)?“arm-none-eabi-”。
下面還配置了相關(guān)宏定義和gd標(biāo)準(zhǔn)庫頭文件路徑，需要大家修改。
好了~~~，初步移植要點講完了，下一篇文章講openharmony內(nèi)核配置文件、main函數(shù)啟動后如何進入鴻蒙輕量內(nèi)核。
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