OpenHarmony（鸿蒙南向开发）——轻量系统STM32F407芯片移植案例

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轻量系统STM32F407芯片移植案例

介绍基于STM32F407IGT6芯片在拓维信息 Niobe407 开发板上移植OpenHarmony LiteOS-M轻量系统，提供交通、工业领域开发板解决方案。移植架构采用Board与SoC分离方案，使用arm gcc工具链Newlib C库，实现了lwip、littlefs、hdf等子系统及组件的适配，开发了配套应用示例代码，支持通过Kconfig图形化配置编译选项。

适配准备

下载 stm32cubemx 图形工具。
准备ubuntu20.04系统环境，安装 arm-none-eabi-gcc 交叉编译工具链。

生成可用工程

通过stm32cubemx工具生成STM32F407IGT6芯片的Makefile工程，在此给出如下配置建议：

系统相关配置采用默认配置。
时钟配置时将SYSCLK选项配置为168MHz，发挥芯片最强性能。
配置USART1用作调试串口，用来打印适配过程中的调试信息。
配置stm32cubemx工程选项时，将Toolchain/IDE选项选为Makefile。

生成的工程目录如下：

├── Core
│   ├── Inc
│   │    ├── main.h
│   │    ├── stm32f4xx_hal_conf.h
│   │    └── stm32f4xx_it.h
│   └── Src
│        ├── main.c                --- 主函数
│        ├── stm32f4xx_hal_msp.c   --- HAL库弱函数配置文件
│        ├── stm32f4xx_it.c        --- 中断回调函数文件
│        └── system_stm32f4xx.c    --- 系统
├── Drivers
│   ├── CMSIS                      --- CMSIS接口
│   └── STM32F4xx_HAL_Driver       --- HAL库驱动
├── Makefile                       --- Makefile编译
├── STM32F407IGTx_FLASH.ld         --- 链接文件
├── startup_stm32f407xx.s          --- 启动文件
└── stm32f407_output.ioc           --- stm32cubemx工程文件

验证生成的工程

将生成的工程拷贝至Ubuntu，进入工程目录下执行make命令编译，确定能够编译成功。

arm-none-eabi-gcc build/main.o build/stm32f4xx_it.o build/stm32f4xx_hal_msp.o build/stm32f4xx_hal_tim.o build/stm32f4xx_hal_tim_ex.o build/stm32f4xx_hal_uart.o build/stm32f4xx_hal_rcc.o build/stm32f4xx_hal_rcc_ex.o build/stm32f4xx_hal_flash.o build/stm32f4xx_hal_flash_ex.o build/stm32f4xx_hal_flash_ramfunc.o build/stm32f4xx_hal_gpio.o build/stm32f4xx_hal_dma_ex.o build/stm32f4xx_hal_dma.o build/stm32f4xx_hal_pwr.o build/stm32f4xx_hal_pwr_ex.o build/stm32f4xx_hal_cortex.o build/stm32f4xx_hal.o build/stm32f4xx_hal_exti.o build/system_stm32f4xx.o build/startup_stm32f407xx.o -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard -specs=nano.specs -TSTM32F407IGTx_FLASH.ld  -lc -lm -lnosys  -Wl,-Map=build/stm32f407_output.map,--cref -Wl,--gc-sections -o build/stm32f407_output.elf
arm-none-eabi-size build/stm32f407_output.elf
   text    data     bss     dec     hex filename
   5000      20    1636    6656    1a00 build/stm32f407_output.elf
arm-none-eabi-objcopy -O ihex build/stm32f407_output.elf build/stm32f407_output.hex
arm-none-eabi-objcopy -O binary -S build/stm32f407_output.elf build/stm32f407_output.bin

编译完成会生成一个.bin文件，为了确认该程序能在开发板中成功运行，需要main函数中的串口初始化之后，通过串口输出一段字符串，运行时若收到打印信息，则开发板启动成功。

printf("hello world!!\r\n");

适配printf输出到串口，只需要重写_write函数即可，参考如下：

#include <stdio.h>

int _write(int fd, char *ptr, int len)
{ 
      return HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ptr, len, 0xFFFF); 
}

重新编译代码，将其烧录至开发板中验证。

编译构建

目录规划

芯片适配目录规划为：

device
├── board                                --- 单板厂商目录
│   └── talkweb                          --- 单板厂商名字：拓维信息
│       └── niobe407                     --- 单板名：与产品名一致
└── soc									 --- SoC厂商目录
    └── st                               --- SoC厂商名称
        └── stm32f4xx					 --- SoC Series名：stm32f4xx是一个系列，包含该系列soc相关代码

产品样例目录规划为：

vendor
└── talkweb							     --- 开发产品样例厂商目录
    └── niobe407         			     --- 产品名字：niobe407

获取 OpenHarmony源码，根据上述目录规划，创建相应文件夹。

预编译适配

预编译适配内容就是围绕hb set命令的适配，使工程能够通过该命令设置根目录、单板目录、产品目录、单板公司名等环境变量，为后续适配编译做准备。

具体的预编译适配步骤如下：

1.在vendor/talkweb/niobe407目录下新增config.json文件，用于描述这个产品样例所使用的单板、内核等信息，描述信息可参考如下内容：

{
  "product_name": "niobe407",           --- 用于hb set进行选择时，显示的产品名称
  "type": "mini",                       --- 构建系统的类型，mini/small/standard
  "version": "3.0",                     --- 构建系统的版本，1.0/2.0/3.0
  "device_company": "talkweb",          --- 单板厂商名，用于编译时找到/device/board/talkweb目录
  "board": "niobe407",                  --- 单板名，用于编译时找到/device/board/talkweb/niobe407目录
  "kernel_type": "liteos_m",            --- 内核类型，因为OpenHarmony支持多内核，一块单板可能适配了多个内核，所以需要指定某个内核进行编译
  "kernel_version": "3.0.0",            --- 内核版本，一块单板可能适配了多个linux内核版本，所以需要指定某个具体的内核版本进行编译
  "subsystems": [ ]                     --- 选择所需要编译构建的子系统
}

2.在//device/board/talkweb/niobe407目录下创建board目录，在创建的目录下新增一个config.gni文件，用于描述该产品的编译配置信息：

# Kernel type, e.g. "linux", "liteos_a", "liteos_m".
kernel_type = "liteos_m"                --- 内核类型，跟config.json中kernel_type对应

# Kernel version.
kernel_version = "3.0.0"                --- 内核版本，跟config.json中kernel_version对应

3.验证hb set配置是否正确，输入hb set能够显示如下信息：

4.通过hb env可以查看选择出来的预编译环境变量：

5.hb介绍

hb是OpenHarmony为了方便开发者进行代码构建编译，提供的python脚本工具，其源码就在//build/lite仓库目录下。在执行hb set命令时，脚本会遍历//vendor/<product_company>/<product_name>目录下的config.json，给出可选产品编译选项。在config.json文件中，product_name表示产品名，device_company和board用于关联出//device/board/<device_company>/目录，匹配该目录下的<any_dir_name>/config.gni文件，其中<any_dir_name>目录名可以是任意名称，但建议将其命名为适配内核名称（如：liteos_m、liteos_a、linux）。hb命令如果匹配到了多个config.gni，会将其中的kernel_type和kernel_version字段与vendor/<device_company>下config.json文件中的字段进行匹配，从而确定参与编译的config.gni文件。

至此，预编译适配完成，但工程还不能执行hb build进行编译，还需要准备好后续的LiteOS-M内核移植。

内核移植

内核移植需要完成LiteOS-M Kconfig适配、gn的编译构建和内核启动最小适配。

Kconfig文件适配

1.在//vendor/talkweb/niobe407目录下创建kernel_configs目录，并创建空文件，命名为debug.config。

2.打开//kernel/liteos_m/Kconfig文件，可以看到在该文件通过orsource命令导入了//device/board和//device/soc下多个Kconfig文件，后续需要创建并修改这些文件：

orsource "../../device/board/*/Kconfig.liteos_m.shields"
orsource "../../device/board/$(BOARD_COMPANY)/Kconfig.liteos_m.defconfig.boards"
orsource "../../device/board/$(BOARD_COMPANY)/Kconfig.liteos_m.boards"
orsource "../../device/soc/*/Kconfig.liteos_m.defconfig"
orsource "../../device/soc/*/Kconfig.liteos_m.series"
orsource "../../device/soc/*/Kconfig.liteos_m.soc"

3.在//device/board/talkweb下参考如下目录结构创建相应的Kconfig文件：

.
├── Kconfig.liteos_m.boards
├── Kconfig.liteos_m.defconfig.boards
├── Kconfig.liteos_m.shields
└── niobe407
    ├── Kconfig.liteos_m.board                --- 开发板配置选项
    ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.board      --- 开发板默认配置选项
    └── liteos_m
        └── config.gni

修改Kconfig文件内容：

在//device/board/talkweb/Kconfig.liteos_m.boards文件中添加：

            if SOC_STM32F407
                   orsource "niobe407/Kconfig.liteos_m.board"    --- 可根据SOC定义，加载指定board目录定义
            endif

在//device/board/talkweb/Kconfig.liteos_m.defconfig.boards文件中添加：

            orsource "*/Kconfig.liteos_m.defconfig.board"

在//device/board/talkweb/Kconfig.liteos_m.defconfig.boards文件中添加：

           orsource "shields/Kconfig.liteos_m.shields"

在//device/board/talkweb/niobe407/Kconfig.liteos_m.board文件中添加：

            menuconfig BOARD_NIOBE407
                bool "select board niobe407"
                depends on SOC_STM32F407	 --- niobe407使用的是stm32f407的SoC，只有SoC被选择后，niobe407的配置选项才可见、可以被选择。

在//device/board/talkweb/niobe407/Kconfig.liteos_m.defconfig.board中添加：

            if BOARD_NIOBE407
                							 --- 用于添加BOARD_NIOBE407默认配置
            endif #BOARD_NIOBE407

在//device/soc/st下参考如下目录结构创建相应的Kconfig文件，并将stm32cubemx自动生成工程中的Drivers目录拷贝至stm32f4xx/sdk目录下：

        .
        ├── Kconfig.liteos_m.defconfig
        ├── Kconfig.liteos_m.series
        ├── Kconfig.liteos_m.soc
        └── stm32f4xx
            ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.series
            ├── Kconfig.liteos_m.defconfig.stm32f4xx
            ├── Kconfig.liteos_m.series
            ├── Kconfig.liteos_m.soc
            └── sdk
                └── Drivers
                    ├── CMSIS
                    └── STM32F4xx_HAL_Driver

6.修改Kconfig文件内容：

在//device/soc/st/Kconfig.liteos_m.defconfig中添加：

    rsource "*/Kconfig.liteos_m.defconfig.series"

在//device/soc/st/Kconfig.liteos_m.series中添加：

    rsource "*/Kconfig.liteos_m.series"

在//device/soc/st/Kconfig.liteos_m.soc中添加：

    config SOC_COMPANY_STMICROELECTRONICS
        bool
    if SOC_COMPANY_STMICROELECTRONICS
    config SOC_COMPANY
        default "st"
    rsource "*/Kconfig.liteos_m.soc"
    endif # SOC_COMPANY_STMICROELECTRONICS

在//device/soc/st/stm32f4xx/Kconfig.liteos_m.defconfig.series中添加：

    if SOC_SERIES_STM32F4xx
    rsource "Kconfig.liteos_m.defconfig.stm32f4xx"
    config SOC_SERIES
        string
        default "stm32f4xx"
    endif

在//device/soc/st/stm32f4xx/Kconfig.liteos_m.defconfig.stm32f4xx中添加：

    config SOC
        string
        default "stm32f4xx"
        depends on SOC_STM32F4xx

在//device/soc/st/stm32f4xx/Kconfig.liteos_m.series中添加：

    config SOC_SERIES_STM32F4xx
        bool "STMicroelectronics STM32F4xx series"
        select ARCH_ARM
        select SOC_COMPANY_STMICROELECTRONICS
        select CPU_CORTEX_M4
        help
            Enable support for STMicroelectronics STM32F4xx series

在//device/soc/st/stm32f4xx/Kconfig.liteos_m.soc中添加：

    choice
        prompt "STMicroelectronics STM32F4xx series SoC"
        depends on SOC_SERIES_STM32F4xx
    config SOC_STM32F407
        bool "SoC STM32F407"
    endchoice

在kernel/liteos_m目录下执行make menuconfig，使得能够对SoC Series进行选择：

结果将自动保存在$(PRODUCT_PATH)/kernel_configs/debug.config，下次执行make menuconfig时会导出保存的结果。

BUILD.gn文件适配

为了快速熟悉gn的编译和适配，建议先阅读 LiteOS-M内核BUILD.gn编写指南。

(注意，BUILD.gn文件中不要出现tab字符，所有tab用空格代替)

在 kernel/liteos_m/BUILD.gn 中，可以看到，通过deps指定了Board和SoC的编译入口：

    deps += [ "//device/board/$device_company" ]            --- 对应//device/board/talkweb目录
    deps += [ "//device/soc/$LOSCFG_SOC_COMPANY" ]          --- 对应//device/soc/st目录

在//device/board/talkweb/BUILD.gn中，新增内容如下：

    if (ohos_kernel_type == "liteos_m") {
        import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
        module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
        module_group(module_name) {
           modules = [ "niobe407" ]
        }
    }

3.在niobe407目录下创建BUILD.gn，为了方便管理，将目录名作为模块名：

    import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
    module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
    module_group(module_name) {
        modules = [ 
        	"liteos_m",
        ]
    }

4.将stm32cubemx生成的示例工程Core目录下的文件、startup_stm32f407xx.s启动文件和STM32F407IGTx_FLASH.ld链接文件拷贝至//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/目录下，并在该目录下创建BUILD.gn，添加如下内容：

import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
kernel_module(module_name) {
    sources = [
        "startup_stm32f407xx.s",
        "Src/main.c",
        "Src/stm32f4xx_hal_msp.c",
        "Src/stm32f4xx_it.c",
        "Src/system_stm32f4xx.c",
    ]
    include_dirs = [ 
        "Inc",
    ]
}

config("public") {
    ldflags = [
        "-Wl,-T" + rebase_path("STM32F407IGTx_FLASH.ld"),
        "-Wl,-u_printf_float",
    ]
    libs = [
        "c",
        "m",
        "nosys",
    ]
}

5.在make menuconfig中配置(Top) → Compat → Choose libc implementation，选择newlibc。

6.由于_write函数会与kernel的文件操作函数重名，会导致编译失败。后续会换一种方法来适配printf函数，此处我们先将main.c文件中对_write函数的重写删除，将printf函数改用如下方式进行串口打印测试。

uint8_t test[]={"hello niobe407!!\r\n"};
int len = strlen(test);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)test, len, 0xFFFF);

7.同理//device/soc/st/BUILD.gn也是一样，按照目录结构层层依赖包含，最终在//device/soc/st/stm32f4xx/sdk/BUILD.gn中通过kernel_module模板中指定需要参与编译的文件及编译参数，参考如下：

import("//kernel/liteos_m/liteos.gni")
module_name = "stm32f4xx_sdk"
kernel_module(module_name) {
  asmflags = board_asmflags
  sources = [
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_rcc_ex.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_gpio.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma_ex.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_dma.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_cortex.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_exti.c",
    "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/stm32f4xx_hal_uart.c",
  ]
}
#指定全局头文件搜索路径
config("public") {
    include_dirs = [
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc",
        "Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include",
    ]
}

config.gni文件适配

在预编译阶段，在//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m目录下创建了一个config.gni文件，它其实就是gn脚本的头文件，可以理解为工程构建的全局配置文件。主要配置了CPU型号、交叉编译工具链及全局编译、链接参数等重要信息：

# Kernel type, e.g. "linux", "liteos_a", "liteos_m".
kernel_type = "liteos_m"

# Kernel version.
kernel_version = "3.0.0"

# Board CPU type, e.g. "cortex-a7", "riscv32".
board_cpu = "cortex-m4"

# Board arch, 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.
board_toolchain = "arm-none-eabi-gcc"

use_board_toolchain = true

# The toolchain path installed, it's not mandatory if you have added toolchain path to your ~/.bashrc.
board_toolchain_path = ""

# Compiler prefix.
board_toolchain_prefix = "arm-none-eabi-"

# Compiler type, "gcc" or "clang".
board_toolchain_type = "gcc"

#Debug compiler optimization level options
board_opt_flags = [
    "-mcpu=cortex-m4",
    "-mthumb",
    "-mfpu=fpv4-sp-d16",
    "-mfloat-abi=hard",
]

# Board related common compile flags.
board_cflags = [
    "-Og",
    "-Wall",
    "-fdata-sections",
    "-ffunction-sections",
    "-DSTM32F407xx",
]
board_cflags += board_opt_flags

board_asmflags = [
    "-Og",
    "-Wall",
    "-fdata-sections",
    "-ffunction-sections",
]
board_asmflags += board_opt_flags

board_cxx_flags = board_cflags

board_ld_flags = board_opt_flags

# Board related headfiles search path.
board_include_dirs = [ "//utils/native/lite/include" ]

# Board adapter dir for OHOS components.
board_adapter_dir = ""

如上所示，比较难理解的就是board_opt_flags、board_cflags、board_asmflags等几个参数配置。可以参考如下描述，从stm32cubemx生成的工程中的Makefile文件中提取出来：

board_opt_flags : 编译器相关选项，一般为芯片架构、浮点类型、编译调试优化等级等选项。
board_asmflags  ：汇编编译选项，与Makefile中的ASFLAGS变量对应。
board_cflags    ：C代码编译选项，与Makefile中的CFLAGS变量对应。
board_cxx_flags ：C++代码编译选项，与Makefile中的CXXFLAGS变量对应。
board_ld_flags  ：链接选项，与Makefile中的LDFLAGS变量对应。

内核子系统适配

在//vendor/talkweb/niobe407/config.json文件中添加内核子系统及相关配置,如下所示：

{
    "product_name": "niobe407",
    "type": "mini",
    "version": "3.0",
    "device_company": "talkweb",
    "board": "niobe407",
    "kernel_type": "liteos_m",
    "kernel_version": "3.0.0",
    "subsystems": [ 
        {
            "subsystem": "kernel",
            "components": [
                {
                    "component": "liteos_m"
                }
            ]
        }
    ],
    "product_adapter_dir": "",
    "third_party_dir": "//third_party"
}

target_config.h文件适配

在//kernel/liteos_m/kernel/include/los_config.h文件中，有包含一个名为target_config.h的头文件，如果没有这个头文件，则会编译出错。

该头文件的作用主要是定义一些与soc芯片相关的宏定义，可以创建一个空头文件，再配合编译报错提示信息来确定需要定义哪些宏。经验证，Cortex-M4的核适配只需定义LOSCFG_BASE_CORE_TICK_RESPONSE_MAX宏并包含stm32f4xx.h头文件即可将kernel编译通过。

若前期不知如何配置，可以参考虚拟机qemu示例中//device/qemu/arm_mps2_an386/liteos_m/board/target_config.h的配置。

#ifndef _TARGET_CONFIG_H
#define _TARGET_CONFIG_H

#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_RESPONSE_MAX                  0xFFFFFFUL
#include "stm32f4xx.h"			//包含了stm32f4平台大量的宏定义

#endif

其中宏定义LOSCFG_BASE_CORE_TICK_RESPONSE_MAX是直接参考的//device/qemu/arm_mps2_an386/liteos_m/board/target_config.h文件中的配置，//device/qemu/arm_mps2_an386是cortex-m4的虚拟机工程，后续适配可以直接参考，在此不做深入讲解。

内核启动适配

至此，已经可以成功将kernel子系统编译通过，并且在out目录下生成OHOS_Image.bin文件。将生成的OHOS_Image.bin文件烧录至开发板，验证板子能否正常启动运行，如果能成功打印出main函数中串口输出的正确的打印信息，则可以开始进行内核启动适配。

1.为liteos_m分配内存，适配内存分配函数

在文件//kernel/liteos_m/kernel/src/mm/los_memory.c中，OsMemSystemInit函数通过LOS_MemInit进行了内存初始化。可以看到几个比较关键的宏需要我们指定，我们将其添加到target_config.h中：

extern unsigned int __los_heap_addr_start__;
extern unsigned int __los_heap_addr_end__;
#define LOSCFG_SYS_EXTERNAL_HEAP 1
#define LOSCFG_SYS_HEAP_ADDR ((void *)&__los_heap_addr_start__)
#define LOSCFG_SYS_HEAP_SIZE (((unsigned long)&__los_heap_addr_end__) - ((unsigned long)&__los_heap_addr_start__))

其中，__los_heap_addr_start__与__los_heap_addr_end__变量在STM32F407IGTx_FLASH.ld链接文件中被定义, 将_user_heap_stack花括号内内容修改为:

._user_heap_stack :
{
    . = ALIGN(0x40);
    __los_heap_addr_start__ = .;
    __los_heap_addr_end__ = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);
} >RAM

除此之外，我们还需要适配内存分配函数，由于内核中已经对_malloc_r等内存分配函数进行了实现，在此我们采用包装函数的方式来适配，用内核中的内存分配函数替换标准库中的内存分配函数即可，在//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/config.gni中board_ld_flags链接参数变量修改为：

board_ld_flags = [
    "-Wl,--wrap=_calloc_r",
    "-Wl,--wrap=_malloc_r",
    "-Wl,--wrap=_realloc_r",
    "-Wl,--wrap=_reallocf_r",
    "-Wl,--wrap=_free_r",
    "-Wl,--wrap=_memalign_r",
    "-Wl,--wrap=_malloc_usable_size_r",
]
board_ld_flags += board_opt_flags

2.适配printf打印

为了方便后续调试，第一步需要先适配printf函数。而printf的函数适配可大可小，在此只做简单适配，具体实现可以参考其它各开发板源码。

在main.c同级目录下创建dprintf.c文件，文件内容如下：

#include <stdarg.h>
#include "los_interrupt.h"
#include <stdio.h>

extern UART_HandleTypeDef huart1;

INT32 UartPutc(INT32 ch, VOID *file)
{
    char RL = '\r';
    if (ch =='\n') {
        HAL_UART_Transmit(&huart1, &RL, 1, 0xFFFF);
    }
    return HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
}

static void dputs(char const *s, int (*pFputc)(int n, FILE *cookie), void *cookie)
{
    unsigned int intSave;

    intSave = LOS_IntLock();
    while (*s) {
        pFputc(*s++, cookie);
    }
    LOS_IntRestore(intSave);
}

int printf(char const  *fmt, ...)
{
    char buf[1024] = { 0 };
    va_list ap;
    va_start(ap, fmt);
    int len = vsnprintf_s(buf, sizeof(buf), 1024 - 1, fmt, ap);
    va_end(ap);
    if (len > 0) {
        dputs(buf, UartPutc, 0);
    } else {
        dputs("printf error!\n", UartPutc, 0);
    }
    return len;
}

在串口初始化之后使用printf函数打印，测试是否适配成功。

3.调用LOS_KernelInit初始化内核，进入任务调度。

在main函数中串口初始化之后，调用LOS_KernelInit进行初始化，创建任务示例，进入任务调度。

#include "los_task.h"

UINT32 ret;
ret = LOS_KernelInit();  //初始化内核
if (ret == LOS_OK) {
    TaskSample();  //示例任务函数，在此函数中创建线程任务
    LOS_Start();   //开始任务调度，程序执行将阻塞在此，由内核接管调度
}

其中TaskSample()函数内容如下：

VOID TaskSampleEntry2(VOID)
{
    while (1) {
        printf("TaskSampleEntry2 running...\n");
        (VOID)LOS_TaskDelay(2000); /* 2000 millisecond */
    }
}

VOID TaskSampleEntry1(VOID)
{
    while (1) {
        printf("TaskSampleEntry1 running...\n");
        (VOID)LOS_TaskDelay(2000); /* 2000 millisecond */
    }
}
VOID TaskSample(VOID)
{
    UINT32 uwRet;
    UINT32 taskID1;
    UINT32 taskID2;
    TSK_INIT_PARAM_S stTask = {0};

    stTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)TaskSampleEntry1;
    stTask.uwStackSize = 0x1000;
    stTask.pcName = "TaskSampleEntry1";
    stTask.usTaskPrio = 6; /* Os task priority is 6 */
    uwRet = LOS_TaskCreate(&taskID1, &stTask);
    if (uwRet != LOS_OK) {
        printf("Task1 create failed\n");
    }

    stTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)TaskSampleEntry2;
    stTask.uwStackSize = 0x1000;
    stTask.pcName = "TaskSampleEntry2";
    stTask.usTaskPrio = 7; /* Os task priority is 7 */
    uwRet = LOS_TaskCreate(&taskID2, &stTask);
    if (uwRet != LOS_OK) {
        printf("Task2 create failed\n");
    }
}

适配完内核启动后，可以通过调试串口看到如下打印信息：

后续还需要对整个基础内核进行详细适配验证。

内核基础功能适配

内核基础功能适配项包括：中断管理、任务管理、内存管理、内核通信机制、时间管理、软件定时器，可以参考对应链接中的编程实例进行内核基础功能验证。在验证的过程中发现问题，针对相应问题进行具体的适配。

从上一节中打印信息输出时间间隔可以看出，LOS_TaskDelay函数的延时时间不准确，我们可以在target_config.h中定义如下宏进行内核时钟适配：

#define OS_SYS_CLOCK                                        168000000
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND                    (1000UL)

其它内核基础功能的适配方法大多也是围绕于target_config.h中的宏定义，需要大家配合//kernel/liteos_m下源码，自行尝试摸索，在此不做进一步讲解。

littlefs文件系统移植适配

Niobe407开发板外挂了16MB的SPI-FLASH，Niobe407基于该Flash进行了littlefs适配。

内核已经对littlefs进行了适配，我们只需要开启Kconfig中的配置，然后适配Littlefs如下接口：

  int32_t LittlefsRead(const struct lfs_config *cfg, lfs_block_t block,
                          lfs_off_t off, void *buffer, lfs_size_t size)
  {
      W25x_BufferRead(buffer, cfg->context + cfg->block_size * block + off, size);
      return LFS_ERR_OK;
  }
  
  int32_t LittlefsProg(const struct lfs_config *cfg, lfs_block_t block,
                          lfs_off_t off, const void *buffer, lfs_size_t size)
  {
      W25x_BufferWrite((uint8_t *)buffer,cfg->context + cfg->block_size * block + off,size);
      return LFS_ERR_OK;
  }
  
  int32_t LittlefsErase(const struct lfs_config *cfg, lfs_block_t block)
  {
     W25x_SectorErase(cfg->context + cfg->block_size * block);
     return LFS_ERR_OK;
  }
  
  int32_t LittlefsSync(const struct lfs_config *cfg)
  {
      return LFS_ERR_OK;
  }

W25x_BufferRead等函数是spi-flash读写操作的接口，不同型号的spi-flash其实现也不同，Niobe407的SPI-Flash操作具体实现可参考//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/drivers/spi_flash/src/w25qxx.c

由于SPI已经hdf化了，而littlefs依赖于spi驱动，为了方便对文件系统进行配置，可以将littlefs的配置加入至.hcs文件中，具体参考：//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/hdf_config/hdf_littlefs.hcs文件

misc {
        littlefs_config {
            match_attr = "littlefs_config";
            mount_points = ["/talkweb"];
            partitions = [0x800000];
            block_size = [4096];
            block_count = [256];
        }
}

板级驱动移植

驱动适配相关文件放置在//drivers/adapter/platform中，对应有gpio，i2c，pwm，spi，uart，watchdog，都是通过HDF机制加载，本章节以pwm为例进行说明。

PWM驱动适配

在HDF框架中，PWM的接口适配模式采用独立服务模式，在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF DeviceManager的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点。

接口说明

1. pwm open初始化函数:DevHandle PwmOpen(uint32_t num);
    参数说明: 
        num:     PWM设备编号。
        return:  获取成功返回PWM设备句柄,失败返回NULL。
2. pwm close去初始化函数：void PwmClose(DevHandle handle);
    参数说明：
        handle：   pwm设备句柄。
        return:    无。
3. 设置PWM设备参数：int32_t PwmSetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);
    参数说明：
        handle：   pwm设备句柄。
        *config    参数指针。
        return:    返回0表示设置成功，返回负数表示失败。

PWM HDF HCS配置文件解析

device_info.hcs文件位于//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/hdf_config/device_info.hcs，以下示例为使用TIM2、TIM3和TIM7定时器输出PWM信号：

device_pwm1 :: device {
    pwm1 :: deviceNode {
        policy = 2;
        priority = 100;
        moduleName = "ST_HDF_PLATFORM_PWM";
        serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_1";
        deviceMatchAttr = "config_pwm1";
    }
}
device_pwm2 :: device {
    pwm2 :: deviceNode {
        policy = 2;
        priority = 100;
        moduleName = "ST_HDF_PLATFORM_PWM";
        serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_2";
        deviceMatchAttr = "config_pwm2";
    }
}
device_pwm7 :: device {
    pwm7 :: deviceNode {
        policy = 2;
        priority = 100;
        moduleName = "ST_HDF_PLATFORM_PWM";
        serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_7";
        deviceMatchAttr = "config_pwm7";
    }
}

hdf.hcs文件位于//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/hdf_config/hdf.hcs，在此文件中配置TIM定时器具体信息：

--- 注意：tim2-tim7、tim12-tim14时钟频率为84M，TIM1、TIM8~TIM11为168M，tim6和tim7不能输出pwm。
--- tim1~tim5、tim8有4个channel，tim9、tim12有2个channel，tim10、tim11、tim13、tim14只有1个channel。

pwm_config {
    pwm1_config {
        match_attr = "config_pwm1";
        pwmTim = 1; 		--- 定时器ID tim2（0:tim1，1:tim2，...，tim6和tim7不可用）
        pwmCh = 3; 			--- 对应channel数（0:ch1、1:ch2、2:ch3、3:ch4）
        prescaler = 4199; 	--- 预分频数，例如tim2时钟为84M,(84M/(4199+1))=20khz，则以20khz为基准。
    }       
    pwm2_config {
        match_attr = "config_pwm2";
        pwmTim = 2;
        pwmCh = 0;
        prescaler = 8399;
    } 
    pwm3_config {
        match_attr = "config_pwm7";
        pwmTim = 7;
        pwmCh = 0;
        prescaler = 8399;
    }
}

hdf pwm适配代码请参考：//drivers/adapter/platform/pwm/pwm_stm32f4xx.c

hdf pwm使用示例可请参考：//device/board/talkweb/niobe407/applications/206_hdf_pwm

子系统适配

OpenHarmony子系统适配一般包含两部分：

在config.json中增加对应子系统和部件，这样编译系统会将该部件纳入编译目标中。
针对该部件的HAL层接口进行硬件适配，或者可选的软件功能适配。

LWIP部件适配

LiteOS-M kernel通过Kconfig配置可以使lwip参与编译，并可以在kernel组件中指定lwip编译适配的目录。如下：

{
	"subsystem": "kernel",
	"components": [
		{
            "component": "liteos_m",
            "features": [
                "ohos_kernel_liteos_m_lwip_path = \"//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/lwip_adapter\"" --- 指定适配路径
			]
		}
	]
}

在指定的编译适配目录中，通过#include_next "lwip/lwipopts.h"的方式入侵修改lwip三方库中头文件配置，关于有线以太网LWIP适配部分，后续会补充详细适配步骤，在此先不做深入讲解。

启动恢复子系统适配

启动恢复子系统适配bootstrap_lite和syspara_lite两个组件。请在//vendor/talkweb/niobe407/config.json中新增对应的配置选项。

{
      "subsystem": "startup",
      "components": [
        {
          "component": "bootstrap_lite",
          "features": []
        },
        {
          "component": "syspara_lite",
          "features": []
        }
      ]
}

适配bootstrap_lite部件时，需要在链接文件//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/STM32F407IGTx_FLASH.ld中手动新增如下段：

__zinitcall_bsp_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.bsp0.init))
KEEP (*(.zinitcall.bsp1.init))
KEEP (*(.zinitcall.bsp2.init))
KEEP (*(.zinitcall.bsp3.init))
KEEP (*(.zinitcall.bsp4.init))
__zinitcall_bsp_end = .;
__zinitcall_device_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.device0.init))
KEEP (*(.zinitcall.device1.init))
KEEP (*(.zinitcall.device2.init))
KEEP (*(.zinitcall.device3.init))
KEEP (*(.zinitcall.device4.init))
__zinitcall_device_end = .;
__zinitcall_core_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.core0.init))
KEEP (*(.zinitcall.core1.init))
KEEP (*(.zinitcall.core2.init))
KEEP (*(.zinitcall.core3.init))
KEEP (*(.zinitcall.core4.init))
__zinitcall_core_end = .;
__zinitcall_sys_service_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.sys.service0.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.service1.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.service2.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.service3.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.service4.init))
__zinitcall_sys_service_end = .;
__zinitcall_sys_feature_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.sys.feature0.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.feature1.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.feature2.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.feature3.init))
KEEP (*(.zinitcall.sys.feature4.init))
__zinitcall_sys_feature_end = .;
__zinitcall_run_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.run0.init))
KEEP (*(.zinitcall.run1.init))
KEEP (*(.zinitcall.run2.init))
KEEP (*(.zinitcall.run3.init))
KEEP (*(.zinitcall.run4.init))
__zinitcall_run_end = .;
__zinitcall_app_service_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.app.service0.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.service1.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.service2.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.service3.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.service4.init))
__zinitcall_app_service_end = .;
__zinitcall_app_feature_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.app.feature0.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.feature1.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.feature2.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.feature3.init))
KEEP (*(.zinitcall.app.feature4.init))
__zinitcall_app_feature_end = .;
__zinitcall_test_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.test0.init))
KEEP (*(.zinitcall.test1.init))
KEEP (*(.zinitcall.test2.init))
KEEP (*(.zinitcall.test3.init))
KEEP (*(.zinitcall.test4.init))
__zinitcall_test_end = .;
__zinitcall_exit_start = .;
KEEP (*(.zinitcall.exit0.init))
KEEP (*(.zinitcall.exit1.init))
KEEP (*(.zinitcall.exit2.init))
KEEP (*(.zinitcall.exit3.init))
KEEP (*(.zinitcall.exit4.init))
__zinitcall_exit_end = .;

需要新增上述段是因为bootstrap_init提供的对外接口，见//utils/native/lite/include/ohos_init.h文件，采用的是灌段的形式，最终会保存到上述链接段中。主要的服务自动初始化宏如下表格所示：

接口名	描述
SYS_SERVICE_INIT(func)	标识核心系统服务的初始化启动入口
SYS_FEATURE_INIT(func)	标识核心系统功能的初始化启动入口
APP_SERVICE_INIT(func)	标识应用层服务的初始化启动入口
APP_FEATURE_INIT(func)	标识应用层功能的初始化启动入口

通过上面加载的组件编译出来的lib文件需要手动加入强制链接。

如在 //vendor/talkweb/niobe407/config.json 中配置了bootstrap_lite 部件

    {
      "subsystem": "startup",
      "components": [
        {
          "component": "bootstrap_lite"
        },
        ...
      ]
    },

bootstrap_lite部件会编译//base/startup/bootstrap_lite/services/source/bootstrap_service.c，该文件中，通过SYS_SERVICE_INIT将Init函数符号灌段到__zinitcall_sys_service_start和__zinitcall_sys_service_end中，由于Init函数是没有显式调用它，所以需要将它强制链接到最终的镜像。如下：

static void Init(void)
{
    static Bootstrap bootstrap;
    bootstrap.GetName = GetName;
    bootstrap.Initialize = Initialize;
    bootstrap.MessageHandle = MessageHandle;
    bootstrap.GetTaskConfig = GetTaskConfig;
    bootstrap.flag = FALSE;
    SAMGR_GetInstance()->RegisterService((Service *)&bootstrap);
}
SYS_SERVICE_INIT(Init);   --- 通过SYS启动即SYS_INIT启动就需要强制链接生成的lib

在//base/startup/bootstrap_lite/services/source/BUILD.gn文件中，描述了在//out/niobe407/niobe407/libs 生成 libbootstrap.a，如下：

static_library("bootstrap") {
  sources = [
    "bootstrap_service.c",
    "system_init.c",
  ]
  ...

适配syspara_lite部件时，系统参数会最终写到文件中进行持久化保存。在轻量系统中，文件操作相关接口有POSIX接口与HalFiles接口这两套实现。

因为对接内核的文件系统，采用POSIX相关的接口，所以features字段中需要增加enable_ohos_startup_syspara_lite_use_posix_file_api = true。

如果对接HalFiles相关的接口实现的，则无须修改。

DFX子系统适配

进行DFX子系统适配需要添加hilog_lite和hievent_lite部件，直接在config.json文件配置即可。

{
    "subsystem": "hiviewdfx",
    "components": [
        {
            "component": "hilog_lite",
            "features": []
        },
        {
            "component": "hievent_lite",
            "features": []
        }
    ]
}

配置完成之后，需要注册日志输出实现函数，并加入编译。

bool HilogProc_Impl(const HiLogContent *hilogContent, uint32_t len)
{
    char tempOutStr[LOG_FMT_MAX_LEN];
    tempOutStr[0] = 0,tempOutStr[1] = 0;
    if (LogContentFmt(tempOutStr, sizeof(tempOutStr), hilogContent) > 0) {
        printf(tempOutStr);
    }
    return true;
}

HiviewRegisterHilogProc(HilogProc_Impl);

系统服务管理子系统适配

进行系统服务管理子系统适配需要添加samgr_lite部件，直接在config.json配置即可。

{
      "subsystem": "systemabilitymgr",
      "components": [
        {
          "component": "samgr_lite",
          "features": []
        }
      ]
}

在轻量系统中，samgr_lite配置的共享任务栈大小默认为2048。在适配时可以在features中，通过config_ohos_systemabilitymgr_samgr_lite_shared_task_size重新设置共享任务栈大小。

"config_ohos_systemabilitymgr_samgr_lite_shared_task_size = 4096"

安全子系统适配

进行安全子系统适配需要添加huks组件，直接在config.json配置即可。

{
      "subsystem": "security",
      "components": [
        {
          "component": "huks",
          "features": [
            "huks_use_lite_storage = true",
            "huks_use_hardware_root_key = true",
            "huks_config_file = \"hks_config_lite.h\"",
            "huks_key_store_path = \"storage\""
          ]
        }
      ]
}

huks部件适配时，huks_key_store_path配置选项用于指定存放秘钥路径,huks_config_file为配置头文件名称。

公共基础库子系统适配

公共基础库子系统适配添加了kv_store、file、os_dump组件，直接在config.json配置即可。

{
      "subsystem": "utils",
      "components": [
        {
          "component": "file",
          "features": []
        },
        {
          "component": "kv_store",
          "features": [
            "enable_ohos_utils_native_lite_kv_store_use_posix_kv_api = false"
          ]
        },
        {
          "component": "os_dump",
          "features": []
        }
      ]
},

与适配syspara_lite部件类似，适配kv_store部件时，键值对会写到文件中。在轻量系统中，文件操作相关接口有POSIX接口与HalFiles接口这两套实现。因为对接内核的文件系统，采用POSIX相关的接口，所以features需要增加enable_ohos_utils_native_lite_kv_store_use_posix_kv_api = true。如果对接HalFiles相关的接口实现的，则无须修改。

HDF子系统适配

与启动恢复子系统适配类似，我们需要在链接文件//device/board/talkweb/niobe407/liteos_m/STM32F407IGTx_FLASH.ld中手动新增如下段:

_hdf_drivers_start = .;
KEEP(*(.hdf.driver))
_hdf_drivers_end = .;

然后，在kernel初始化完成后调用DeviceManagerStart函数，执行完成后，才能调用hdf接口控制外设。

#include "devmgr_service_start.h"   --- 注意需要包含该头文件

#ifdef LOSCFG_DRIVERS_HDF
    DeviceManagerStart();
#endif

devmgr_service_start.h头文件所在路径为: //drivers/framework/core/common/include/manager,为保证编译时能找到该头文件，需要将其加入到include_dirs中：

XTS兼容性测评子系统适配

产品兼容性规范

产品兼容性规范文档请参考产品兼容性SIG介绍。

添加XTS子系统

XTS测试参考资料见 xts参考资料，进行XTS子系统适配需要添加xts_acts与xts_tools组件，直接在config.json配置即可，配置如下：

{
      "subsystem": "xts",
      "components": [
        {
          "component": "xts_acts",
          "features": []
        },
        {
          "component": "xts_tools",
          "features": []
        }
      ]
}

我们可以在xts_acts组件的features数组中指定如下属性:

config_ohos_xts_acts_utils_lite_kv_store_data_path 配置挂载文件系统根目录的名字。
enable_ohos_test_xts_acts_use_thirdparty_lwip 表示如果使用thirdparty/lwip目录下的源码编译，则设置为true，否则设置为false。

编译XTS

在配置config.json后，使用hb build是不会去编译xts的，只有在debug版本编译时才会参与编译，并且需要我们强制链接需要进行测试的套件静态库。

在我们//device/board/talkweb/liteos_m下包含kernel_module的BUILD.gn 脚本中添加如下内容：

config("public") {
	if (build_xts) {
        lib_dirs = [ "$root_out_dir/libs" ]
        ldflags += [
        "-Wl,--whole-archive",     --- 开启whole-archive特性，可以把在其后面出现的静态库包含的函数和变量输出到动态库
        "-lbootstrap",
        "-lbroadcast",
        "-lhctest",

        #公共基础库
        # "-lmodule_ActsUtilsFileTest",
        # "-lmodule_ActsKvStoreTest",

        #DFX
        "-lmodule_ActsDfxFuncTest",
        "-lmodule_ActsHieventLiteTest",

        #启动恢复
        # "-lmodule_ActsBootstrapTest",
        # "-lmodule_ActsParameterTest",

        #分布式任务调度
        # "-lmodule_ActsSamgrTest",

        "-Wl,--no-whole-archive",  --- 关掉whole-archive这个特性
        ]
	}
}

由于Niobe407开发板内存有限，xts测试时需要分套件测试。执行如下编译命令，即可生成包含xts测试的固件。

hb build -f -b debug --gn-args build_xts=true

此外，我们还需要修改//vendor/talkweb/niobe407/hals/utils/sys_param/hal_sys_param.c文件，将这些字符串定义正确。

static const char OHOS_DEVICE_TYPE[] = {"Evaluation Board"};
static const char OHOS_DISPLAY_VERSION[] = {"OpenHarmony 3.1"};
static const char OHOS_MANUFACTURE[] = {"Talkweb"};
static const char OHOS_BRAND[] = {"Talkweb"};
static const char OHOS_MARKET_NAME[] = {"Niobe"};
static const char OHOS_PRODUCT_SERIES[] = {"Niobe"};
static const char OHOS_PRODUCT_MODEL[] = {"Niobe407"};
static const char OHOS_SOFTWARE_MODEL[] = {"1.0.0"};
static const char OHOS_HARDWARE_MODEL[] = {"2.0.0"};
static const char OHOS_HARDWARE_PROFILE[] = {"RAM:192K,ROM:1M,ETH:true"};
static const char OHOS_BOOTLOADER_VERSION[] = {"twboot-v2022.03"};
static const char OHOS_ABI_LIST[] = {"armm4_hard_fpv4-sp-d16-liteos"};
static const char OHOS_SERIAL[] = {"1234567890"};  // provided by OEM.

验证XTS

编译完成后，将固件烧录至开发板，xts全部跑完会有显示xx Tests xx Failures xx Ignored等信息，以下以公共基础库测试为例：

../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:590:testKvStoreClearCache002:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:625:testKvStoreCacheSize001:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:653:testKvStoreCacheSize002:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:681:testKvStoreCacheSize003:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:709:testKvStoreMaxSize001:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:737:testKvStoreMaxSize002:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:765:testKvStoreMaxSize003:PASS
../../../test/xts/acts/utils_lite/kv_store_hal/src/kvstore_func_test.c:793:testKvStoreMaxSize004:PASS
+-------------------------------------------+

-----------------------
32 Tests 0 Failures 0 Ignored 
OK
All the test suites finished!

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