【OpenHarmony】移植 3.1 版本系统到 STM32

业界资讯 2022-04-05 22:24:55 阅读次数: 0

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【OpenHarmony】STM32F407 移植 3.1版本系统

一、前言

最近 OpenHarmony 3.1 已正式发布，标准系统（LiteOS-A）基础能力增强，小型系统（LiteOS-M）基本没啥变化，趋于稳定，我之前写过一篇移植 LiteOS 移植到 STM32 的文章，当时的 LiteOS 版本还没有归入到 OpenHarmony，有些特性没有支持

移植文章链接：【OpenHarmony】VSCode下移植 LiteOS-M 到STM32

为了弥补这个缺陷，移植最新的 LiteOS-M 到 MCU 上，使用最新的系统特性，我又研究了一下 OpenHarmony 移植到 MCU 的过程，之前移植失败有些细节没有注意到，后面研究后发现其实整体框架还是很清晰的， 顺便将OpenHarmony 移植到 MCU 的过程分享给大家，相关教程和代码放在我的 Gitee 和 Github 仓库

开发环境使用 VSCode + GCC +OpenOCD 开发，环境配置可以看前一篇文章：

博客链接：VSCode 搭建 STM32 开发环境

移植编译的方式使用的 Makefile 进行编译构建，没有使用官方推荐的 najia 进行构建，官方对于的 najia 的构建方式的描写的挺详细，也是主推的方法，有兴趣的可以自行去了解，我个人偏向于使用 Make 方式

二、开发环境

硬件平台：

20220404235342

软件环境：

VSCode、STM32CubeMX、Git工具

技术基础：

  • 会使用 STM32CubeMX 配置生成 Makefile 工程
  • 会使用 Git
  • 懂一点 makefile 语法

三、获取源码、添加第三方依赖

上 Gitee 拉取代码，选 3.1 发布的版本：链接

20220405000511

拉到本地的文件夹：

git clone https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m.git

拉取：

20220405000024

然后在 git 进入到 kernel_liteos_m 里面，新建 third_party 目录并进入

cd kernel_liteos_m 
mkdir ./third_party
cd third_party

然后拉取第三方依赖文件到本地

git clone https://gitee.com/openharmony/third_party_bounds_checking_function.git ./bounds_checking_function
git clone https://gitee.com/openharmony/third_party_cmsis.git ./cmsis
git clone https://gitee.com/openharmony/third_party_musl.git ./musl

拉取完成如下：

20220405095206

四、导入STM32 Makefile 工程

用 STM32CubeMX 新建一个 STM32F407ZGT6 的工程，导出到 liteos 目录下面的 targets 目录，STM32CubeMX 导出 Makefile 工程详细教程可以百度自行寻找，我简单的写一下，在 CubeMX 工程中我们配置好时钟树：

请添加图片描述

开启串口以及串口 DMA，方便进行调试：

20220405001922

修改 HAL 库延时的基础时钟，改为其他非 SysTick 的定时器，避免 HAL 库延时的定时器和系统运行的定时器冲突：

20220405001829

配置工程选项：

20220405002301

20220405002320

将生成的工程放到源码 targets 目录下：

20220405002556

target 下提供了几个基于芯来risc-v和sifive risc-v架构的芯片示例，我们不用管他

五、配置编译文件

在 VSCode 打开源码目录：

20220405094125

在我们的 Target 下的工程目录中新建一个 My_Path.mk 文件，用于辅助进行编译构建，在该文件内依次添加如下的 Makefile 代码

定位顶层目录

# Topdir
LITEOSTOPDIR := ../../
LITEOSTOPDIR := $(realpath $(LITEOSTOPDIR))

内核通用的路径和文件：

# Common
C_SOURCES   +=  $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/kernel/src/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/kernel/src/mm/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/components/cpup/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/components/power/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/components/backtrace/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/components/exchook/*.c) \
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/components/signal/*.c) \
                $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/utils/*.c)

C_INCLUDES  +=  -I$(LITEOSTOPDIR)/utils \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/kernel/include \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/components/cpup \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/components/power \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/components/backtrace \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/components/exchook \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/components/signal

第三方库目录和文件：

# Third party related
C_SOURCES    += $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/third_party/bounds_checking_function/src/*.c)\
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/kal/cmsis/*.c)\
				$(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/kal/posix/src/*.c)

C_INCLUDES   += -I$(LITEOSTOPDIR)/third_party/bounds_checking_function/include \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/third_party/bounds_checking_function/src\
				-I$(LITEOSTOPDIR)/third_party/cmsis/CMSIS/RTOS2/Include \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/include\
				-I$(LITEOSTOPDIR)/kal/cmsis \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/kal/posix/include \
				-I$(LITEOSTOPDIR)/kal/posix/musl_src/internal

个人的文件和路径，位置预留：

# My file
C_SOURCES    += 

C_INCLUDES   +=

架构相关文件，选择 M4 相关架构文件的目录

# Arch related
ASM_SOURCES   += $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/arch/arm/cortex-m4/gcc/*.s)

ASMS_SOURCES  += $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/arch/arm/cortex-m4/gcc/*.S)

C_SOURCES     += $(wildcard $(LITEOSTOPDIR)/arch/arm/cortex-m4/gcc/*.c)

C_INCLUDES    += -I. \
                 -I$(LITEOSTOPDIR)/arch/include \
                 -I$(LITEOSTOPDIR)/arch/arm/cortex-m4/gcc

CFLAGS        += -nostdinc -nostdlib
ASFLAGS       += -imacros $(LITEOSTOPDIR)/kernel/include/los_config.h -DCLZ=CLZ

# list of ASM .S program objects
OBJECTS += $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(ASMS_SOURCES:.S=.o)))
vpath %.S $(sort $(dir $(ASMS_SOURCES)))

$(BUILD_DIR)/%.o: %.S Makefile | $(BUILD_DIR)
	$(CC) -c $(CFLAGS) $(ASFLAGS) $< -o $@

然后在工程的 Makefile 中如下位置调用我们的 makefile 文件：

20220405101840

六、添加工程配置文件

我们要添加一个工程配置文件，用于配置和裁剪内核，在 Targets 下的工程目录内，添加一个 target_config.h 文件，文件内容如下：

/**@defgroup los_config System configuration items
 * @ingroup kernel
 */

#ifndef _TARGET_CONFIG_H
#define _TARGET_CONFIG_H

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_it.h"

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C"
{
    
    
#endif /* __cplusplus */
#endif /* __cplusplus */

/*=============================================================================
                                        System clock module configuration
=============================================================================*/
#define OS_SYS_CLOCK SystemCoreClock
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND (1000UL)
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME 0
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_WTIMER 0
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_RESPONSE_MAX SysTick_LOAD_RELOAD_Msk

/*=============================================================================
                                        Hardware interrupt module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_PLATFORM_HWI 0
#define LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT 0
#define LOSCFG_PLATFORM_HWI_LIMIT 128

/*=============================================================================
                                        Openharmony Kernel configuration
=============================================================================*/

/*=============================================================================
                                       Task module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT 24
#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_IDLE_STACK_SIZE (0x500U)
#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE (0x2D0U)
#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_MIN_STACK_SIZE (0x130U)
#define LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE 1
#define LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE_TIMEOUT 20000
/*=============================================================================
                                       Semaphore module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_BASE_IPC_SEM 1
#define LOSCFG_BASE_IPC_SEM_LIMIT 48

/*=============================================================================
                                       Mutex module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_BASE_IPC_MUX 1
#define LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT 24
/*=============================================================================
                                       Queue module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE 1
#define LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT 24
/*=============================================================================
                                       Software timer module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR 1
#define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_ALIGN 1
#define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT 48
/*=============================================================================
                                       Memory module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_MEM_MUL_POOL 1
#define OS_SYS_MEM_NUM 20
/*=============================================================================
                                       Exception module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_PLATFORM_EXC 1

/*=============================================================================
                                        TestSuite configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_TEST 0

#ifndef LOSCFG_BACKTRACE_TYPE
#define LOSCFG_BACKTRACE_TYPE 1
#endif
/**
 * @ingroup los_config
 * Configuration backtrace depth.
 */
#ifndef LOSCFG_BACKTRACE_DEPTH
#define LOSCFG_BACKTRACE_DEPTH 15
#endif
#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */
#endif /* __cplusplus */

#endif /* _TARGET_CONFIG_H */

这些配置文件的含义和功能，主要是对着 los_config.h 来进行修改的，后面我会进行分析！

配置文件完成后对代码进行编译，编译使用的 task.json 来快速配置的，配置环境那一节我有提到过，修改路径如下：

20220405103400

然后编译，编译完成如下：

20220405103519

七、修改链接脚本

在链接脚本 targets\OpenHarmony_Demo\STM32F407ZGTx_FLASH.ld 中定义栈的起始地址为 0x20000000：

/* Lowest address of the user mode stack */
_sstack = 0x20000000;    /* start of RAM */

添加 .text 段的起始地址，这是链接脚本的语法，将当前位置地址赋值给 _stext：

   _stext = .;

具体位置如下：

20220405113138

八、修改中断服务函数

虽然编译完成了，但就算下载了程序，也无法正常运行，因为之前的配置代码写的

/*=============================================================================
                                        Hardware interrupt module configuration
=============================================================================*/
#define LOSCFG_PLATFORM_HWI 0
#define LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT 0
#define LOSCFG_PLATFORM_HWI_LIMIT 128

不使用硬件中断接管，所以我们需要在系统运行的两个重要中断服务函数添加内核的接口，让STM32的中断管理可以跳转到内核的处理函数：

进入 targets\OpenHarmony_Demo\Core\Src\stm32f4xx_it.c 文件，在下面两个函数添加如下函数：

在 PendSV 异常中进入 LiteOS HalPendSV 异常处理函数，进行任务切换操作

void PendSV_Handler(void)
{
    
    
    /* USER CODE BEGIN PendSV_IRQn 0 */
    HalPendSV();
    /* USER CODE END PendSV_IRQn 0 */
    /* USER CODE BEGIN PendSV_IRQn 1 */

    /* USER CODE END PendSV_IRQn 1 */
}

在 SysTick 中断服务函数添加 OsTickHandler 函数，为系统提供时间基准

void SysTick_Handler(void)
{
    
    
    /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
    OsTickHandler();
    /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */

    /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

    /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

添加个头文件包含：

#include "los_arch_context.h"
#include "los_tick.h"

九、修改串口映射

之前我们有开启串口，所以我们再把 printf 的底层映射到串口上，供内核调用，便于调试，在 main.c 中包含头文件 include "stdio.h"，然后添加底层接口，底层接口未启动时使用阻塞方式发生数据，系统启动后则使用 DMA 传输，通过信号量防止 DMA 使用冲突：

#if 1
int _write(int fd, char *ptr, int len)
{
    
    
    osStatus_t result;
    osKernelState_t state;

    if (osKernelGetState() == osKernelInactive)
    {
    
    
        //系统未启动时不使用DMA
        HAL_UART_Transmit(&huart1, ptr, len, 0xFFFF);
        return len;
    }
    else
    {
    
    
        //获取信号，如果上一个DMA传输完成
        //信号就能获取到，没有传输完成任务就挂起
        //等到传输完成再恢复
        result = osSemaphoreAcquire(UART1_TX_DMA_SemaphoreHandle, 0xFFFF);
        if (result == osOK)
        {
    
    
            HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, ptr, len); //获取成功,发送数据
            return len;
        }
        else
        {
    
    
            return -1; //获取失败
        }
    }
}
#endif

// DMA 传输完成后会调用传输完成回调函数，在该函数中我们释放信号
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    
    
    if (huart->Instance == huart1.Instance)
        osSemaphoreRelease(UART1_TX_DMA_SemaphoreHandle);
}

十、添加测试任务

然后在main函数中添加一个测试任务和一个信号量：

变量定义：

osSemaphoreId_t UART1_TX_DMA_SemaphoreHandle;
const osSemaphoreAttr_t UART1_TX_DMA_Semaphore_attributes = {
    
    
    .name = "UART1_TX_DMA_Semaphore",
};

osThreadId_t uart_taskHandle;
const osThreadAttr_t uart_task_attributes = {
    
    
    .name = "uart_task",
    .stack_size = 512 * 2,
    .priority = (osPriority_t)osPriorityNormal3,
};

初始化：

    osKernelInitialize();
    UART1_TX_DMA_SemaphoreHandle = osSemaphoreNew(1, 1, &UART1_TX_DMA_Semaphore_attributes);
    uart_taskHandle = osThreadNew(Uart_Task, NULL, &uart_task_attributes);
    osKernelStart();

任务实体：

void Uart_Task(void *argument);
void Uart_Task(void *argument)
{
    
    
    while (1)
    {
    
    
        printf("System Runing!!!\r\n");
        osDelay(1000);
    }
}

编译代码：

20220405113340

十一、实验现象

串口打印系统正常运行信息

20220405130651

十二、工程源码

示例工程的核心代码放到 Gitee 上了，需要自取

Gitee：https://gitee.com/JeckXu666/openharmony-for-mcu

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转载自blog.csdn.net/qq_45396672/article/details/123971394
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