【Harmony】OpenHarmony-V4.0-LiteOS-M鸿蒙轻内核开发调试

基于命令行开发环境搭建

复述官方文档，仅作参考，当在源码根目录下键入hb help，命令执行成功，基本完成前期环境的搭建

• 安装库和工具集
• 下载OpenHarmony-V4.0-Release全量代码，可通过git拉取或者下载压缩包解压
  • 在 Linux 输入命令wget https://gitee.com/link?target=https%3A%2F%2Frepo.huaweicloud.com%2Fopenharmony%2Fos%2F3.2.4%2Fcode-v3.2.4-Release_20231113.tar.gz下载OpenHarmony V3.2.4源码，其它可参考
  • 在源码根目录下执行prebuilts脚本，安装编译器及二进制工具–bash build/prebuilts_download.sh
  • 执行pip3 install --user build/lite安装hb工具，添加export PATH=~/.local/bin:$PATH到~/.bashrc中，并生效环境变量
• 安装编译工具
• 开发基于Cortex-M内核工程，需要安装arm-none-eabi-工具链，并声明工具链路径至~/.bahsrc。此处不过多赘述
• 键入hb set选择目标开发设备，键入hb build执行编译，编译成功则表示环境构建无误

轻量系统开发的前期流程

• 参考Gitee的OpenHarmony项目搭建命令行开发环境，熟悉基本的操作流程
• 熟悉GN、ninja的文件编写、和源码构建过程，了解子系统、组件等基本概念
  • 子系统是逻辑概念，其具体由对应的组件构成
  • 组件是可复用的软件单元，其包含源码、配置文件、资源文件和编译脚本
  • 通过配置文件、编译链接脚本，使得同一组件可以在不同的目标架构上运行
• 参考社区的移植流程，根据其工程范例进一步了解轻量系统的构建开发原理

目标工程的编译构建流程

• hb set
• hb build如何调用构建

debug.config配置

debug.config文件位于//vendor/${company}/${company_product}/kernel_configs目录下，该文件配置由用户在//kernel/liteos_m/目录下make menuconfig生成，当然用户也可以直接修改debug.config进行工程的宏定义配置

子系统添加和构建

参考OpenHarmony-v4.0源码工程下的//vendor/talkweb/niobe407、//device/board/talkweb、//device/soc/st/stm32f4xx，此部分是基于stm32的厂商工程范例

此处重复讲述几个与子系统相关的概念：以便在添加子系统时清楚所需要添加和编译链接的子系统
OpenHarmony轻量系统下的子系统主要分为三部分：基础子系统、功能子系统、应用子系统

• 基础子系统
  即//foundation，包括bootstrap（系统启动和关闭）、hal_sysparam（负责管理系统参数）、systemabilitymgr（负责管理系统服务）、commonlibrary（提供通用库）等，当然内核子系统是必须的

• 功能子系统
  HiViewDFX ：为图形框架应用子系统
  HiViewDFX ：为图形框架应用子系统
  hdf：驱动层框架

• 应用子系统
  shell：命令行接口

添加 LittleFS 文件子系统

• LiteOS-M小型系统内核——LittleFS

轻量系统编程开发

系统初始化函数

LOS_KernelInit()函数

OHOS_SystemInit()函数

• 主要为隐式执行各种初始化函数，包含用户声明的自定义初始化函数
• 如执行通过SYS_RUN(OHOS_Main);声明的OHOS_Main函数

  void OHOS_SystemInit(void)
  {
      MODULE_INIT(bsp);
      MODULE_INIT(device);
      MODULE_INIT(core);
      SYS_INIT(service);
      SYS_INIT(feature);
      MODULE_INIT(run);
      SAMGR_Bootstrap();
      LiteParamService();
  }

  
  

LOS_Start()函数

编译纠错

• 编译成功，但生成的可执行bin文件明显偏小，查看Kconfig配置文件是否有选项没写对，导致的没编译链接

• 提示以下报错，考虑为 g++编译时 extern C {}的嵌套引用的编译错误，根据编译报错提示，一步步查找，其嵌套包含的头文件其里的#ifdef __cplusplus } #endif是否一一匹配

• 此处最终发现为国民技术n32g45x.h包含的n32g45x_conf.h包含的n32g45x_dvp.h缺少了ifdef cplusplus 的右大括号

  [OHOS ERROR] [13/365] gcc CXX obj/base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/featured/libhilog_static.hilog.o
  [OHOS ERROR] FAILED: obj/base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/featured/libhilog_static.hilog.o 
  [OHOS ERROR] ccache arm-none-eabi-g++ -D_XOPEN_SOURCE=700 -DOHOS_DEBUG -D__LITEOS__ -D__LITEOS_M__ -DSECUREC_IN_KERNEL=0 -I../../../device/soc/n32/n32g452/liteos_m -I../../../device/soc/n32/CMSIS/core -I../../../device/soc/n32/CMSIS/device -I../../../device/soc/n32/n32g452/N32G45x_Driver/inc -I../../../device/soc/n32/n32g452 -I../../../utils/native/lite/include -I../../../commonlibrary/utils_lite/include -I../../../kernel/liteos_m/components/cpup -I../../../kernel/liteos_m/components/exchook -I../../../foundation/systemabilitymgr/samgr_lite/interfaces/kits/samgr -I../../../drivers/hdf_core/framework/core/common/include/manager -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/hilog -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits -I../../../third_party/bounds_checking_function/include -I../../../kernel/liteos_m/arch/arm/common -I../../../kernel/liteos_m/arch/arm/cortex-m4/gcc -I../../../kernel/liteos_m/arch/arm/include -I../../../kernel/liteos_m/arch/include -I../../../kernel/liteos_m/kernel/include -I../../../third_party/cmsis/CMSIS/Core/Include -I../../../third_party/cmsis/CMSIS/RTOS2/Include -I../../../third_party/cmsis/CMSIS/DSP/Include -I../../../third_party/cmsis/CMSIS/DSP/PrivateInclude -I../../../kernel/liteos_m/kal/cmsis -I../../../kernel/liteos_m/kal/libc/newlib/porting/include -I../../../kernel/liteos_m/kal/posix/include -I../../../kernel/liteos_m/components/shell/include -I../../../kernel/liteos_m/components/signal -I../../../kernel/liteos_m/utils -I../../../device/board/breo/n32g452_breo/liteos_m -I../../../base/hiviewdfx/hiview_lite -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/mini -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/kits/hilog_lite -I../../../device/board/breo/n32g452_breo/Application -I../../../device/soc/n32/n32g452/N32G45x_Driver/include -Os -Og -Wall -fdata-sections -ffunction-sections -DUSE_STDPERIPH_DRIVER -DN32G452 -D__LITEOS_M__ -mcpu=cortex-m4 -mthumb -Og -Wall -fdata-sections -ffunction-sections -DUSE_STDPERIPH_DRIVER -DN32G452 -D__LITEOS_M__ -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mcpu=cortex-m4 -fno-common -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -fstack-protector-all -std=c++11 -c ../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/featured/hilog.cpp -o obj/base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/featured/libhilog_static.hilog.o
  [OHOS ERROR] ../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/frameworks/featured/hilog.cpp:66:1: error: expected '}' at end of input
  [OHOS ERROR]    66 | } // namespace OHOS
  [OHOS ERROR]       | ^

• 提示以下信息：进入kernel/liteos_m，然后make menuconfig，选中兼容项，失能musl库，改为new lib。

  [OHOS ERROR] arm-none-eabi-gcc: fatal error: /home/jd_chen/Downloads/gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/10.2.1/../../../../arm-none-eabi/lib/nano.specs: attempt to rename spec 'link' to already defined spec 'nano_link'
  [OHOS ERROR] compilation terminated.

• 提示以下编译报错，其中fsync函数用于将文件的所有修改同步到磁盘，而此处提示缺少相关定义，首先检查轻量系统有没有配置fs文件系统，另外本人另辟蹊径，自己定义了一个空实现，使得编译成功，如下：

  int fsync(int fd)
  {
    return 0;
  }

  报错信息如下：

  [OHOS ERROR] [34/56] LINK obj/kernel/liteos_m/bin/liteos
  [OHOS ERROR] FAILED: obj/kernel/liteos_m/bin/liteos obj/kernel/liteos_m/unstripped/bin/liteos 
  [OHOS ERROR] ccache arm-none-eabi-gcc -static -Wl,--gc-sections -Wl,-Map=OHOS_Image.map --specs=nano.specs -Wl,-u_printf_float -Wl,--wrap=_calloc_r -Wl,--wrap=_malloc_r -Wl,--wrap=_realloc_r -Wl,
  ......
  libs/libhal_sysparam.a libs/libhal_sys_param.a libs/libhilog_static.a libs/libparam_client_lite.a libs/libinit_utils.a libs/libinit_log.a libs/libsamgr.a libs/libsamgr_adapter.a libs/libsamgr_source.a libs/libbroadcast.a libs/libnative_file.a libs/libstatic_hal_file.a libs/libhilog_lite_static.a libs/libhiview_lite_static.a libs/libhievent_lite_static.a libs/libhuks_3.0_sdk.a -lc -lm -lnosys -Wl,--end-group -o obj/kernel/liteos_m/unstripped/bin/liteos  && ccache arm-none-eabi-strip --strip-unneeded "obj/kernel/liteos_m/unstripped/bin/liteos" -o "obj/kernel/liteos_m/bin/liteos"
  [OHOS ERROR] /home/jd_chen/Downloads/gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/10.2.1/../../../../arm-none-eabi/bin/ld: libs/libhiview_lite_static.a(libhiview_lite_static.hiview_util.o):(.data.hiview_fsync+0x0): undefined reference to `fsync'
  [OHOS ERROR] collect2: error: ld returned 1 exit status

• 提示找不到相应的函数实现或者相应的宏定义，可全局搜索其对应的实现，考虑在合适位置添加源文件路径或者头文件路径，从而使得编译成功

• 出现如下编译错误，在vfs_fs.c添加头文件<stdbool.h>包含即可

  [OHOS ERROR] [56/340] gcc cross compiler obj/kernel/liteos_m/components/fs/vfs/vfs.vfs_fs.o
  [OHOS ERROR] FAILED: obj/kernel/liteos_m/components/fs/vfs/vfs.vfs_fs.o 
  ...
  [OHOS ERROR] ../../../kernel/liteos_m/components/fs/vfs/vfs_fs.c:214:43: error: unknown type name 'bool'
  [OHOS ERROR]   214 | static int VfsPathCheck(const char *path, bool isFile)
  [OHOS ERROR]       |                                           ^~~~
  [OHOS ERROR] ../../../kernel/liteos_m/components/fs/vfs/vfs_fs.c: In function 'VfsOpen':
  [OHOS ERROR] ../../../kernel/liteos_m/components/fs/vfs/vfs_fs.c:244:9: error: implicit declaration of function 'VfsPathCheck' [-Werror=implicit-function-declaration]
  [OHOS ERROR]   244 |     if (VfsPathCheck(path, TRUE) != LOS_OK) 
  [OHOS ERROR]       |         ^~~~~~~~~~~~
  [OHOS ERROR] cc1: all warnings being treated as errors

程序运行错误排查

报错[ERR][(null)]HalHwiDefaultHandler irqnum:

运行报错如下：

entering kernel init...
[ERR][(null)]HalHwiDefaultHandler irqnum:53

查看源码得出为函数__get_IPSR();输出 irqnum:53，

分析原因为：在未注册创建中断的时候，就使能了中断以及持续触发，导致的错误

USART_ConfigInt(uart->uart_device, USART_INT_IDLEF, ENABLE); //使能串口空闲中断

在使能空闲中断后，须立马清除中断，代码改动增添如下，程序可正常运行：

USART_ConfigInt(uart->uart_device, USART_INT_IDLEF, ENABLE); //使能串口空闲中断
USART_ReceiveData(uart->uart_device);

另外，LiteOS-M 通过ArchHwiCreate()将中断函数注册至私有的中断向量数组中，用户端不要重复设置中断分组和使能中断函数如下：

// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = uart->dma.rx_irq_ch;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能dma中断服务函数
// NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

在跨系统移植业务代码时，需要将以上原有相关的中断库函数应用注释掉

程序运行至hilog will init.

串口日志打印信息如下：指示为内存访问错误，最终确认为结构体变量都设置为一字节对齐，导致的结构体访问指针变量 触发 非法内存访问错误

entering kernel init...
hilog will init.

*************Exception Information**************
Type      = 11
ThrdPid   = 25
Phase     = exc in task
FaultAddr = 0xabababab
Current task info:
Task name = (null)
Task ID   = 25
Task SP   = (nil)
Task ST   = 0x0
Task SS   = 0x0
Exception reg dump:
PC        = 0x80111e2
LR        = 0x8010b81
SP        = 0x20023fb0
R0        = 0x0
R1        = 0x1
R2        = 0x20011b14
R3        = 0x400
R4        = 0x8018a64

原因分析：

确认程序出错于函数OHOS_SystemInit()中，而后在hiview_log.c找到如下代码：

• 增加节点信息打印，发现函数未能执行到如下的print1处，说明InitCoreLogOutput()函数执行跑飞

  static void HiLogInit(void)
  {
      HIVIEW_UartPrint("hilog will init.\n");
  //print0
      InitCoreLogOutput();
  
  //print1
      /* The module that is not registered cannot print the log. */
      if (HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_HIVIEW, "HIVIEW") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_SAMGR, "SAMGR") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_UPDATE, "UPDATE") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_ACE, "ACE") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_AAFWK, "AAFWK") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_APP, "APP") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_GRAPHIC, "GRAPHIC") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_MEDIA, "MEDIA") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_DMS, "DMS") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_SEN, "SEN") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_SCY, "SCY") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_SOFTBUS, "SOFTBUS") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_POWERMGR, "POWERMGR") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_UIKIT, "UIKIT") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_GLOBAL, "GLOBAL") == FALSE ||
          HiLogRegisterModule(HILOG_MODULE_DATAMGR, "DATAMGR") == FALSE) {
          return;
      }
  //print2
      HiviewRegisterInitFunc(HIVIEW_CMP_TYPE_LOG, InitLogOutput);
      HiviewRegisterInitFunc(HIVIEW_CMP_TYPE_LOG_LIMIT, InitLogLimit);
      HILOG_DEBUG(HILOG_MODULE_HIVIEW, "hilog init success.");
  }
  CORE_INIT_PRI(HiLogInit, 0);

问题解决：
在target_config.h添加失能LOSCFG_PLATFORM_EXC宏定义，或者在 debug.config 配置不使用内存访问错误，当然还可在源码中注释掉 此部分的使能，代码节选如下：

// kernel/liteos_m/arch/arm/cortex-m4/gcc/los_interrupt.c

    /* Enable USGFAULT, BUSFAULT, MEMFAULT */
    *(volatile UINT32 *)OS_NVIC_SHCSR |= (USGFAULT | BUSFAULT | MEMFAULT);

    /* Enable DIV 0 and unaligned exception */
#ifdef LOSCFG_ARCH_UNALIGNED_EXC
    *(volatile UINT32 *)OS_NVIC_CCR |= (DIV0FAULT | UNALIGNFAULT);
#else
    *(volatile UINT32 *)OS_NVIC_CCR |= (DIV0FAULT);
#endif

将上述代码中的MEMFAULT或者UNALIGNFAULT去掉 即可失能 内存非对齐访问错误

参考站点

• Gitee-OpenHarmony基于命令行入门
• 轻量系统STM32F407芯片移植案例
• LiteOS-M小型系统内核——LittleFS