鴻蒙-南向輕核心開發實戰系列（一）基於小熊派鴻蒙季環境搭建

一、前言

前一段時間，我寫過一篇關於LiteOS-A開發環境搭建的文章（實際上是將其作為獨立的RTOS來開發的），今天正式講一講LiteOS作為鴻蒙核心子系統該如何開發。

對於HarmonyOS，開發工作大致可以分為南向開發（核心、驅動）和北向開發（App應用）。我們主講南向開發。在目前的鴻蒙2。0版本下，南向輕核心開發的資料相對更加完善，主要是針對LiteOS核心。講到這裡，能完整編譯到手機上執行的鴻蒙映象，可能大家還要再等一等了（筆者也很期待）。

二、概述

為了幫大家理清楚鴻蒙開發的套路，我們從頭再梳理一遍相關的脈絡。併為大家總結一些重點性的內容。在介紹OpenHarmony特性前，需要大家先明確以下兩個基本概念：

子系統

OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為：核心層、系統服務層、框架層和應用層。系統功能按照“系統 > 子系統 > 元件”逐級展開。子系統是一個邏輯概念，它具體由對應的元件構成。我們這一系列文章主講的南向輕核心開發，就屬於核心子系統的開發。

元件

對子系統的進一步拆分，可複用的軟體單元，它包含原始碼、配置檔案、資原始檔和編譯指令碼；能獨立構建，以二進位制方式整合，具備獨立驗證能力的二進位制單元。

1。整體介紹

OpenHarmony是由開放原子開源基金會（OpenAtom Foundation）孵化及運營的開源專案，目標是面向全場景、全連線、全智慧時代，基於開源的方式，搭建一個智慧終端裝置作業系統的框架和平臺，促進萬物互聯產業的繁榮發展。

重點一：開放原子開源基金會是由國家主導的。

2。技術架構

OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為：核心層、系統服務層、框架層和應用層。系統功能按照“系統 > 子系統 > 元件”逐級展開，在多裝置部署場景下，支援根據實際需求裁剪某些非必要的元件。OpenHarmony技術架構如下所示：

在這裡插入圖片描述

重點二：可裁剪，靈活性高，適應碎片化複雜化的物聯網場景。

1）核心層

核心子系統：採用多核心（Linux核心或者LiteOS）設計，支援針對不同資源受限裝置選用適合的OS核心。核心抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）透過遮蔽多核心差異，對上層提供基礎的核心能力，包括程序/執行緒管理、記憶體管理、檔案系統、網路管理和外設管理等。

驅動子系統：驅動框架（HDF）是系統硬體生態開放的基礎，提供統一外設訪問能力和驅動開發、管理框架。

重點三：核心多樣化，適配不同資源的硬體平臺，HDF框架，提供統一的生態介面。

系統服務層

系統服務層是OpenHarmony的核心能力集合，透過框架層對應用程式提供服務。該層包含以下幾個部分：

系統基本能力子系統集：為分散式應用在多裝置上的執行、排程、遷移等操作提供了基礎能力，由分散式軟匯流排、分散式資料管理、分散式任務排程、公共基礎庫、多模輸入、圖形、安全、AI等子系統組成。

基礎軟體服務子系統集：提供公共的、通用的軟體服務，由事件通知、電話、多媒體、DFX（Design For X）等子系統組成。

增強軟體服務子系統集：提供針對不同裝置的、差異化的能力增強型軟體服務，由智慧屏專有業務、穿戴專有業務、IoT專有業務等子系統組成。

硬體服務子系統集：提供硬體服務，由位置服務、生物特徵識別、穿戴專有硬體服務、IoT專有硬體服務等子系統組成。

根據不同裝置形態的部署環境，基礎軟體服務子系統集、增強軟體服務子系統集、硬體服務子系統集內部可以按子系統粒度裁剪，每個子系統內部又可以按功能粒度裁剪。

重點四：深入細分到功能粒度級的可裁剪性。

2）框架層

框架層為應用開發提供了C/C++/JS等多語言的使用者程式框架和Ability框架，適用於JS語言的JS UI框架，以及各種軟硬體服務對外開放的多語言框架API。根據系統的元件化裁剪程度，裝置支援的API也會有所不同。

重點五：多語言框架、Ability框架、UI框架的豐富框架。

3）應用層

應用層包括系統應用和第三方非系統應用。應用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，FA有UI介面，提供與使用者互動的能力；而PA無UI介面，提供後臺執行任務的能力以及統一的資料訪問抽象。基於FA/PA開發的應用，能夠實現特定的業務功能，支援跨裝置排程與分發，為使用者提供一致、高效的應用體驗。

重點六：FA和PA對應用進行抽象和歸類，以提供跨裝置排程與分發的能力。

4）技術特性

總結起來，主要有以下特點：

硬體互助，資源共享

一次開發，多端部署

統一OS，彈性部署

那麼實現出來的效果，就和鴻蒙2。0釋出會上面展現的差不多：更低的延時、終端更智慧化且更加貼合自身的場景、每個裝置的自身優勢被無限放大、資料的可流轉性。

3。系統特徵

OpenHarmony支援如下幾種系統型別：

1）輕量系統（mini system）

面向MCU類處理器例如Arm Cortex-M、RISC-V 32位的裝置，硬體資源極其有限，支援的裝置最小記憶體為128KiB，可以提供多種輕量級網路協議，輕量級的圖形框架，以及豐富的IOT匯流排讀寫部件等。可支撐的產品如智慧家居領域的連線類模組、感測器裝置、穿戴類裝置等。

2）小型系統（small system）

面向應用處理器例如Arm Cortex-A的裝置，支援的裝置最小記憶體為1MiB，可以提供更高的安全能力、標準的圖形框架、影片編解碼的多媒體能力。可支撐的產品如智慧家居領域的IP Camera、電子貓眼、路由器以及智慧出行域的行車記錄儀等。

3）標準系統（standard system）

面向應用處理器例如Arm Cortex-A的裝置，支援的裝置最小記憶體為128MiB，可以提供增強的互動能力、3D GPU以及硬體合成能力、更多控制元件以及動效更豐富的圖形能力、完整的應用框架。可支撐的產品如高階的冰箱顯示屏。

小結

目前鴻蒙OS的程式碼倉庫主要釋出在gitee上的開放原子開源基金會中。其他平臺的程式碼，是作為分發編譯原始碼使用的，比如hpm倉庫，下文我們將詳細講述。

你可以點選下面的連結，跳轉到鴻蒙的程式碼倉庫，閱讀核心原始碼。

開放原子開源基金會Gitee倉庫

https：//gitee。com/openharmony

三、搭建開發環境

對於LiteOS核心開發，官方給出了非常詳細的教程，但是內容很多，且平臺複雜，工具鏈較長。在這裡我會為大家做一下梳理，然後提供每一種開發環境的官方教程連結，同時提供完整的編譯鏈工具下載地址。在最後，我會採用小熊派·鴻蒙季開發板，搭建一個完整的開發環境，供大家參考。

1。原始碼獲取

一共有三種方法，我簡要列出來給大家看看。你可以透過下面的小結，跳轉到官方給出的教程，進行詳細閱讀。

1）映象站下載

從映象站點下載歸檔後的發行版壓縮檔案。如果要獲取舊版本的原始碼，也可透過此方式獲取。

示例：LTS版本原始碼 -Hi3861（二進位制）

https：//repo。huaweicloud。com/harmonyos/os/1。1。0/ipcamera_hi3518ev300-1。1。0。tar。gz

示例：編譯工具鏈 https：//repo。huaweicloud。com/harmonyos/os/2。0/tool_chain/

2） HPM包拉取

透過HPM包管理器獲取。在HPM網站，查詢滿足需求的開源發行版，直接下載（或者定製後下載），再透過hpm-cli命令工具將所需的元件及工具鏈下載、安裝到本地。

需要安裝的工具有：

工具名稱

用途

Node。js 提供前置環境

hpm 獲取原始碼的工具

下文將採用小熊派開發板來具體演示HPM包管理器獲取原始碼，這裡暫且不表。

3）程式碼倉庫克隆

從程式碼倉庫獲取。透過repo或git工具從程式碼倉庫中下載。

首先註冊碼雲gitee賬號。再註冊碼雲SSH公鑰，請參考碼雲幫助中心。 https：//gitee。com/help/articles/4181

安裝git客戶端和git-lfs並配置使用者資訊。

git config ——global user。name “yourname”git config ——global user。email “your-email-address”git config ——global credential。helper store

安裝碼雲repo工具，可以執行如下命令。

curl https：//gitee。com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > /usr/local/bin/repochmod a+x /usr/local/bin/repopip3 install -i https：//repo。huaweicloud。com/repository/pypi/simple requests

4）小結

關於獲取鴻蒙原始碼，為了便於後續開發，選擇一種適合自己的方法最好。

三種獲取原始碼的官方教程連結 https：//gitee。com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/get-code/%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%8E%B7%E5%8F%96。md

2。工具鏈獲取

官方提供了兩個開發環境，兩個開發工具。開發環境主要指：基於HPM的Docker環境和獨立的Docker環境；開發工具主要指：裝置開發工具（南向）和應用開發工具（北向）。

基於HPM的Docker環境：適用於使用HPM工具進行發行版編譯的場景。

基於獨立Docker環境：適用於直接基於Ubuntu、Windows作業系統平臺進行版本編譯的場景。

裝置開發工具（HUAWEI DevEco Device Tool），支援linux 和windows

點選我跳轉獲取工具鏈的詳細教程

https：//gitee。com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/get-code/%E8%8E%B7%E5%8F%96%E5%B7%A5%E5%85%B7。md#section2452141120244

除了官方介紹的，也可以自行搭建開發環境，具體需要安裝如下工具：

Linux部分：

Ubuntu16。04及以上64位系統版本，Shell使用bash

開發工具

用途

gcc_riscv32 交叉編譯工具

Python3。7+（64 bit）編譯構建工具

SCons3。0。4+ 編譯構建工具

bash 命令處理器

build-essential 編譯依賴的基礎軟體包

gn 產生ninja編譯指令碼

ninja 執行ninja編譯指令碼

Visual Studio Code（可選）程式碼編輯器

其中 gn 和ninja 由於在國外，比較難安裝，可能需要翻牆。

Windows部分

64位Windows工作臺（主機電腦）

開發工具

用途

Visual Studio Code（可選）程式碼編輯器

MobaXterm、PuTTY（可替換）提供SSH連結和串列埠連線

Hiburn 程式碼燒錄工具

VMware（可選）虛擬機器

但是大家放心，我已經將所有的工具鏈都打包好了，可以直接下載，後臺回覆

鴻蒙OS

，即可獲得完整的工具包，其中我提供的linux映象包含完整的工具鏈，可以直接使用。

四、Demo演示

1。部署Linux環境

1。解壓百度雲下載的HarmonyOSUbuntu18。4映象OVF。zip檔案到某個目錄，建議不要放到在C盤。

2。開啟VMware Workstation工具

3。選擇第1步解壓的Ubuntu18。4映象OVF資料夾中，點選開啟

4。匯入映象到本地磁碟（選擇一個磁碟空間大小≥ 10G的盤），點選匯入。

5。點選開啟此虛擬機器，來開啟虛擬機器電源

6。此時虛擬機器進入登入介面，點選HarmonyOS

7。輸入密碼：bearpi，然後點選登入

8。進入桌面後，點選桌面空白處右鍵，點選開啟終端（E）

9。在終端中輸入ifconfig，然後點選回車，除lo外，另外一個就是你的網絡卡資訊，記錄你獲取到的IP地址。

10。最小化VMware Workstation，回到Windows桌面上。

注意：如果連不上網路（如果主機網路需要撥號，如校園網路、ADSL撥號等）在VMware Workstation中，點選虛擬機器>> 設定

然後在網路介面卡中，改成NAT 模式，點選確定

然後再回復步驟8。

2。部署windows環境

1。開啟MobaXterm工具，並依次點選：Session，SSH 按鈕。輸入連線資訊，遠端地址，並點選OK

2。輸入賬號：bearpi，點選回車

3。輸入密碼：bearpi，注意，輸入密碼的時候螢幕不會顯示，輸完之後點選回車

4。在彈出的介面上，點選Yes儲存賬號資訊，以免下次輸入

3。對映linux檔案到window

這裡可以使用VMWare自帶的虛擬磁碟對映服務，也可以使用RaiDrive。

1。安裝RaiDrive軟體，預設安裝即可

2。新增連結資訊

SFTP：//______ （這個輸入獲取到的IP地址），賬戶：賬號和密碼皆為 bearpi，其他預設，點選確定

檢視本地對映的ubuntu檔案路徑

4。獲取原始碼

1。切換到MobaXterm

2。在MobaXterm中輸入以下內容，並回車：

cd /home/bearpi

3。在MobaXterm中輸入以下內容，並回車：

mkdir project && cd project

4。在MobaXterm中輸入以下內容，並回車：

hpm init -t default

5。在MobaXterm中輸入以下內容，並回車：

hpm i @bearpi/bearpi_hm_nano

等待1-3分鐘（根據不同網速），當螢幕中出現Installed。意味著程式碼獲取完成如果卡死不動了，就ctrl+c 退出，重新輸入一遍並回車。

5。編譯程式碼

1。在MobaXterm中輸入以下內容，並回車：

hpm dist

等待直到螢幕出現：BUILD SUCCESS字樣，說明編譯成功。

2。檢視編譯出的韌體位置

當編譯完後，在Windows中可以直接檢視到最終編譯的韌體，具體路徑在：

6。連線開發板

1。透過TypeC資料線，把電腦與BearPi-HM Nano連線。

2。安裝CH340驅動。

下載地址：http：//www。wch。cn/search？q=ch340g&t=downloads

一般電腦自帶CH340的驅動。

3。關閉虛擬機器捕獲USB功能。（有很多開發者都是因為虛擬機器捕獲了USB裝置，導致本機Windows電腦看不到串列埠）

如果上面操作不行，直接關閉VMware Workstation，選擇掛起，然後再重新插拔USB。

7。燒錄程式

1。在Windows開啟Hiburn工具，並點選Refresh，會檢索出來COM號，如果你的電腦連線了多個串列埠，需要你在裝置管理器中檢視具體的串列埠號是哪一個。

2。然後點選Setting，並選擇 Com settings，

在Com settings中設定Baud為：921600，點選確定

3。點選 Hiburn工具中的Select file按鈕，在彈出的檔案框中，選擇對應的路徑，並選中：Hi3861_wifiiot_app_allinone。bin 檔案。

4。勾選Auto burn複選框，然後點選Connect

此時Connect按鈕變成Disconnect，等待下載，這一步要有耐心，不要著急。

5。復位開發板RESET按鍵，開始下載程式

直到出現Execution Successful字樣，程式下載完成。

下載完後，點選Disconnect按鈕，便於後面調測使用。

8。檢視串列埠列印日誌

1。開啟MobaXterm，

點選：Session、Serial按鈕；設定Seral port為 Hiburn 同一個串列埠；設定Speed為 115200；點選OK。

2。如果顯示Unable to open。。。等字樣，需要看一下Hiburn的連結狀態是否為關閉。

3。復位開發板，此時COM打印出對應日誌資訊。

4。開發板現象：

9。分析程式碼

1。在windows下開啟vscode

注意：看個人需要，再決定是否安裝官方提供的HUAWEI DevEco Device Tool，因為這個外掛比較大，VsCode啟動以後，要花一定的時間載入它。所以這裡我沒有裝，只是把vscode當作一個程式碼編輯器。

2。我們看核心啟動後的第一個入口函式。

程式碼路徑如下：

vendor\hisi\hi3861\hi3861\app\wifiiot_app\src\app_main。c

app_main函式，首先會打SDK的版本號，在完成外設的基本初始化，最後呼叫HOS_SystemInit函式進行鴻蒙系統的初始化。

3。按下

F12

跳轉到HOS_SystemInit函式，具體程式碼路徑如下：

base\startup\services\bootstrap_lite\source\system_init。c

同時，這個函式是一個虛擬函式，使用者可以根據自己需要來初始化鴻蒙系統。如果使用者不定義此函式，那麼將執行系統預設的函式（即原函式），原函式具體程式碼和截圖如下：

void HOS_SystemInit（void）{ MODULE_INIT（bsp）； // 初始化BSP板極支援包 MODULE_INIT（device）； // 初始化系統裝置 MODULE_INIT（core）； // 初始化系統核心 SYS_INIT（service）； // 初始化系統服務 SYS_INIT（feature）； // 初始化系統特徵段 MODULE_INIT（run）； //呼叫所有 RUN段的程式碼 SAMGR_Bootstrap（）；}