OpenHarmony3.0的樹莓派4B移植-學習記錄

作者：hazhuzhu哈豬豬 2021-12-31 10:00:30

以下是學習 OpenHarmony3.0 樹莓派4B移植的詳細流程記錄，實現了觸摸與顯示，并添加了物理按鍵關機的功能。希望能給像我一樣第一次接觸移植的嵌入式小白以幫助。

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前言

以下是學習 OpenHarmony3.0 樹莓派4B移植的詳細流程記錄，主要參考：官方移植指南，官方樹莓派3B移植，社區大佬樹莓派4B移植，LineageOS 樹莓派移植項目：lineage-rpi，Android 樹莓派移植項目：android-rpi。

實現了觸摸與顯示，并添加了物理按鍵關機的功能。希望能給像我一樣第一次接觸移植的嵌入式小白以幫助。

以下步驟操作于 Ubuntu 20.04 LTS 。OHOS 3.0 LTS 源碼解壓自官方鏡像(使用 repo下載得到的最新源碼有較多變化，以下步驟不再適用)。設項目根目錄名為 OpenHarmony，且控制臺默認處于該目錄。移植系統為OHOS標準版 (standard)，內核為 Linux-5.10。

定義開發板

根據官方移植手冊，對源碼目錄以及代碼中常出現的幾個概念進行解釋，并在本流程背景下進行賦值：

因此，我們首先定義 SOC。建立文件 OpenHarmony/productdefine/common/device/bcm2711.json：

{ 
    "device_name": "bcm2711", 
    "device_company": "brcm", 
    "target_os": "ohos", 
    "target_cpu": "arm", 
    "kernel_version": "", 
    "device_build_path": "device/brcm/build" 
}

目前 OHOS 只支持 arm。

接著定義產品。建立文件 OpenHarmony/productdefine/common/products/rpi4.json：

{ 
  "product_name": "rpi4", 
  "product_company": "raspberry", 
  "product_device": "bcm2711", 
  "version": "2.0", 
  "type": "standard", 
  "product_build_path": "device/brcm/build", 
  "parts": { 
   ... 
   "brcm_products:brcm_products":{}, 
   ... 
  } 
}

其中，… 部分照搬同目錄下的 Hi3516DV300.json，并將其中的 "hisilicon_products:hisilicon_products":{},改為 "brcm_products:brcm_products":{},。

brcm_products 代表內核構建的子系統。我們需要在 OpenHarmony/build/subsystem_config.json 中定義它，加入鍵值對：

"brcm_products":{ 
   "project": "hmf/brcm_products", 
   "path": "device/brcm/bcm2711/build", 
   "name": "brcm_products", 
   "dir": "device/brcm" 
 },

建立編譯配置組件

接著在 OpenHarmony/device 下仿照 ./hisilicon/hi3516dv300 建立編譯配置組件。目錄結構：

device 
└── brcm 
    ├── bcm2711 
    │   ├── build 
    │   │   └── rootfs 
    │   │       ├── BUILD.gn 
    │   │       └── init.rpi4.cfg 
    │   └── BUILD.gn 
    └── build 
        ├── BUILD.gn 
        └── ohos.build

OpenHarmony/device/brcm/bcm2711/build/rootfs/BUILD.gn

import("//build/ohos.gni") 
 
ohos_prebuilt_etc("init.rpi4.cfg") { 
  source = "init.rpi4.cfg" 
  install_images = [ "system" ] 
  part_name = "brcm_products" 
} 
 
group("init_configs") { 
  deps = [ 
    ":init.rpi4.cfg" 
  ] 
}

OpenHarmony/device/brcm/bcm2711/build/rootfs/init.rpi4.cfg

OpenHarmony/device/hisilicon/hi3516dv300/build/rootfs/init.Hi3516DV300.cfg

OpenHarmony/device/brcm/bcm2711/BUILD.gn

import("//build/ohos.gni") 
 
print("bcm2711_group in") 
group("bcm2711_group") { 
  deps = [ 
    "build/rootfs:init_configs", 
    "//kernel/linux/build:linux_kernel" 
  ] 
}

OpenHarmony/device/brcm/build/BUILD.gn

import("//build/ohos.gni") 
 
group("products_group") { 
  deps = [ 
    "//device/brcm/bcm2711:bcm2711_group" 
  ] 
}

OpenHarmony/device/brcm/build/ohos.build

{ 
    "subsystem": "brcm_products", 
    "parts": { 
        "brcm_products": { 
            "module_list": [ 
                "//device/brcm/build:products_group" 
            ] 
        } 
    } 
}

內核移植

內核編譯流程

首先閱讀 OpenHarmony/kernel/linux/build/kernel.mk

$(KERNEL_IMAGE_FILE): 
    $(hide) echo "build kernel..." 
    $(hide) rm -rf $(KERNEL_SRC_TMP_PATH);mkdir -p $(KERNEL_SRC_TMP_PATH);cp -arfL $(KERNEL_SRC_PATH)/* $(KERNEL_SRC_TMP_PATH)/ 
    $(hide) cd $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) && patch -p1 < $(HDF_PATCH_FILE) && patch -p1 -s -N < $(DEVICE_PATCH_FILE) 
ifneq ($(findstring $(BUILD_TYPE), small),) 
    $(hide) cd $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) && patch -p1 < $(SMALL_PATCH_FILE) 
endif 
    $(hide) cp -rf $(KERNEL_CONFIG_PATH)/. $(KERNEL_SRC_TMP_PATH)/ 
    $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) distclean 
    $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) $(DEFCONFIG_FILE) 
ifeq ($(KERNEL_VERSION), linux-5.10) 
    $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) modules_prepare 
endif 
    $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) -j64 uImage 
endif

了解到內核編譯的流程:

刪除 out(編譯輸出目錄)下之前編譯過的內核源碼，重新復制一份 Linux 內核源碼OpenHarmony/kernel/linux/linux-5.10 到 OpenHarmony/out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-5.10 下。
對內核源碼打補丁，包括內核源碼補丁與 HDF 補丁。補丁需要預先準備。
復制 defconfig，需要預先準備。
make distclean, xxx_defconfig, modules_prepare, uImage.

生成 patch

因此首先準備樹莓派4B需要的內核補丁：

選擇樹莓派官方內核 rpi-5.10.y 來生成內核源碼補丁。設控制臺處在項目根目錄 OpenHarmony 下，依次執行：

mkdir ../rpi-kernel && cd $_ 
git clone git://github.com/raspberrypi/linux -b rpi-5.10.y --depth=1 
cd ../OpenHarmony/kernel/linux 
diff -uNr linux-5.10/ /home/username/Project/RPI/rpi-kernel/linux/ > bcm2711.patch 
mkdir patches/linux-5.10/bcm2711_patch && cp bcm2711.patch $_ && cd $_ 
cp ../hi3516dv300_patch/hdf.patch ./

注意 diff 命令：

由于 kernel.mk 中用的是 patch -p1，即忽略掉路徑的第一部分，因此 diff 需作用在 OHOS 自帶的源碼目錄外。

樹莓派官方內核源碼需要用絕對路徑，因人而異。

實際編譯時很可能會因為 patch 過程中出現沖突而中斷，解決方法：

在 diff 時忽略源碼目錄下的 .git, .gitgitignore, 以及某設備樹文件，保證打補丁時無沖突。

手動執行 kernel.mk 中的流程。

生成 defconfig

在樹莓派官方 bcm2711_defconfig 基礎上進行增改(當前位于 OpenHarmony 目錄)：

cp ../rpi-kernel/linux/arch/arm/configs/bcm2711_defconfig kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm/configs/bcm2711_standard_defconfig

增改主要有：

OHOS上層系統所需：開啟 SELinux, Binder, ALSA。
顯示：開啟 DRM, VC4。
觸屏：開啟 INPUT_TOUCHSCREEN, HID_MULTITOUCH, ADS7846, USB_COMPOSITE。因為我使用的微雪觸屏控制器為 ADS7846，且是 USB 連線。
按鍵關機：開啟 CONFIG_KEYBOARD_GPIO，以將 gpio-key 驅動編譯進內核。

生成方法：

先進行一次內核編譯：

./build.sh --product-name rpi4 --ccache --jobs $(nproc) --build-target brcm_products

再進入 out 下的內核源碼根目錄，利用 menuconfig 配置 .config，最后用 savedefconfig 保存：

cd out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-5.10 
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make bcm2711_standard_defconfig 
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make menuconfig 
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make savedefconfig 
cp savedefconfig ../../../../../kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm/configs/bcm2711_standard_defconfig

或者直接對 bcm2711_standard_defconfig 增改以下內容：

CONFIG_KEYBOARD_GPIO=y 
CONFIG_TOUCHSCREEN_ADS7846=y 
CONFIG_TOUCHSCREEN_RASPBERRYPI_FW=y 
CONFIG_TOUCHSCREEN_USB_COMPOSITE=y 
CONFIG_DRM=y 
CONFIG_DRM_V3D=y 
CONFIG_DRM_VC4=y 
CONFIG_SND=y 
CONFIG_SND_SOC=y 
CONFIG_HID_MULTITOUCH=y 
CONFIG_ANDROID=y 
CONFIG_ANDROID_BINDER_IPC=y 
# CONFIG_DRIVERS_HDF is not set 
CONFIG_SECURITY_SELINUX=y 
CONFIG_SECURITY_SELINUX_BOOTPARAM=y 
CONFIG_SECURITY_SELINUX_CHECKREQPROT_VALUE=1

由于本流程沒有移植 HDF，因此不開啟 HDF 驅動。

編譯腳本修正

源碼編譯腳本默認生成 uImage，這要求樹莓派4B用 u-boot 引導，比較費事。因此將 kernel/linux/build/ 目錄下的kernel.mk, build_kernel.sh, BUILD.gn ,kernel_module_build.sh 中的 uImage 都改為 zImage。

事實上不修改也沒有關系。在最終生成 uImage 之前，內核編譯時會在 boot 下首先生成 zImage，手動將其復制到鏡像輸出目錄即可：

cp out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-5.10/arch/arm/boot/zImage out/ohos-arm-release/packages/phone/images

顯示與觸摸配置

顯示

vi third_party/weston/weston.ini

最后添加：

[output] 
name=card0

不設置一般也沒有關系，默認通過card0節點顯示。如果輸出節點為 HDMI-A-1 并需要旋轉，則添加：

[output] 
name=HDMI-A-1 
transform=rotate-90

觸摸

vi third_party/eudev/rules.d/touchscreen.rules

修改為：

ATTRS{name}=="WaveShare WS170120", ENV{ID_INPUT}="1", ENV{ID_INPUT_TOUCHSCREEN}="1" 
ATTRS{name}=="VSoC keyboard", ENV{ID_INPUT}="1", ENV{ID_INPUT_KEYBOARD}="1" 
DRIVERS=="hid-multitouch", ENV{ID_INPUT}="1", ENV{ID_INPUT_TOUCHSCREEN}="1"

其中 WaveShare WS170120 為微雪觸摸屏插入 usb 后，在 /sys/dev/char/xx\:xx/device/uevent 查詢得到的設備名。支持 hid-multitouch 。

其它修正

init.cfg

初始化配置文件，類似于 Android 里的 init.rc

vi /base/startup/init_lite/services/etc/init.cfg

進行修改：

-           "/etc/init.Hi3516DV300.cfg" 
+           "/etc/init.rpi4.cfg"

-                "mount ext4 /dev/block/platform/soc/10100000.himci.eMMC/by-name/vendor /vendor wait rdonly barrier=1", 
-                "mount ext4 /dev/block/platform/soc/10100000.himci.eMMC/by-name/userdata /data wait nosuid nodev noatime barrier=1,data=ordered,noauto_da_alloc" 
+                "mount ext4 /dev/block/mmcblk0p3 /vendor wait rdonly barrier=1", 
+                "mount ext4 /dev/block/mmcblk0p4 /data wait nosuid nodev noatime barrier=1,data=ordered,noauto_da_alloc"

vendor

雖然沒有移植 HDF 驅動，但是相關文件對內核編譯流程是必要的。在 OpenHarmony/vendor 下新建文件，目錄結構如下所示：

vendor 
└── raspberry 
    └── rpi4 
        └── hdf_config 
            ├── hdf.hcs 
            ├── hdf_test 
            │   ├── hdf.hcs 
            │   └── Makefile 
            ├── khdf 
            │   ├── hdf.hcs 
            │   └── Makefile 
            ├── Makefile 
            └── uhdf 
                └── hdf.hcs

其中 hdf.hcs 均為：

root { 
    module = "default"; 
}

Makefile 均拷貝自 OpenHarmony/vendor/hisilicon/Hi3516DV300/hdf_config/khdf/Makefile

camera.rpi4.gni

雖然沒有移植 camera 驅動，但也對編譯是必要的，否則報錯：

cp drivers/peripheral/camera/hal/adapter/chipset/gni/camera.rpi3.gni drivers/peripheral/camera/hal/adapter/chipset/gni/camera.rpi4.gni

鏡像大小

鏡像大小可以在 OpenHarmony/build/ohos/images/mkimage/ 下的 xxx_image_conf.txt 里修改。

編譯

在根目錄 OpenHarmony 下執行：

bash build/prebuilts_download.sh

下載的第三方開源軟件壓縮包存放于 OpenHarmony 同目錄下的 OpenHarmony_2.0_canary_prebuilts。其中腳本在用 wget 下載 mingw-w64 時，由于后者過大可能觸發 Segmentation fault (core dumped) 。目前還沒有找到比較好的解決方法，只有用其它下載工具手動從華為鏡像下載 clang-mingw.tar.gz 后再放進去。

編譯：

./build.sh --product-name rpi4 --ccache --jobs $(nproc)

編譯內核前腳本會在控制臺打印編譯命令，這方便我們在出錯后或是修改config后，到內核源碼根目錄手動編譯。手動編譯時可能會出現找不到環境變量 PRODUCT_PATH 的錯誤，手動設置：

export PRODUCT_PATH=vendor/raspberry/rpi4

制作SD卡并啟動

分區與格式化

利用 fdisk 設置 sd 卡分區：

sudo fdisk /dev/mmcblk0

步驟：

刪除既有分區。(d 命令)
新建四個主分區，分別對應 boot, system, vendor 與 userdata。大小由對應鏡像決定。(n 命令)
設置 p1 分區文件類型為 W95 FAT32 (LBA)。(t 命令后選擇 c)
為 p1 分區添加可啟動標志。(a 命令)

可能的最終效果(p 命令)：

設備啟動起點末尾扇區大小 Id 類型

設備           啟動    起點     末尾     扇區  大小 Id 類型 
/dev/mmcblk0p1 *       2048   264191   262144  128M  c W95 FAT32 (LBA) 
/dev/mmcblk0p2       264192  4458495  4194304    2G 83 Linux 
/dev/mmcblk0p3      4458496  5507071  1048576  512M 83 Linux 
/dev/mmcblk0p4      5507072 62333951 56826880 27.1G 83 Linux

對應的 fdisk 內命令執行序列：

n p 1 +128M n p 2 +2G n p 3 +512M n p t 1 c a 1 w

格式化：

sudo mkfs.msdos /dev/mmcblk0p1 -n boot 
sudo mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p2 
sudo mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p3 
sudo mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p4

制備boot

基于樹莓派官方 firmware。設 boot 分區 /dev/mmcblk0p1 已經掛載到 /media/username/boot 下：

cd ../ && git clone git://github.com/raspberrypi/firmware --depth=1 
cp firmware/boot/{overlays,bcm2711-rpi-4-b.dtb,bcm2711-rpi-400.dtb,bcm2711-rpi-cm4.dtb,cmdline.txt,config.txt,fixup4.dat,fixup4x.dat,start4.elf,start4x.elf} /media/username/boot -r 
cp OpenHarmony/out/ohos-arm-release/packages/phone/images/zImage /media/username/boot

修改 config.txt :

vi /media/username/boot/config.txt

# Kernel 
kernel=zImage 
 
# waveshare touchscreen 
max_usb_current=1 
hdmi_group=2 
hdmi_mode=87 
hdmi_cvt 800 480 60 6 0 0 0 
hdmi_drive=1 
 
# fake KMS 
dtoverlay=vc4-fkms-v3d 
 
enable_uart=1 
 
# output diagnostic information 
uart_2ndstage=1 
 
# for hardware power button 
dtoverlay=gpio-key,gpio=3,keycode=116,label="POWER"

修改 cmdline.txt :

vi /media/username/boot/cmdline.txt

console=serial0,115200 no_console_suspend root=/dev/mmcblk0p2 elevator=deadline rootwait spidev.bufsiz=65536 androidboot.hardware=rpi4 androidboot.selinux=permissive

刷寫鏡像

cd OpenHarmony/out/ohos-arm-release/packages/phone/images 
sudo dd if=system.img of=/dev/mmcblk0p2 bs=1M 
sudo dd if=vendor.img of=/dev/mmcblk0p3 bs=1M 
sudo dd if=userdata.img of=/dev/mmcblk0p4 bs=1M

啟動

為使微雪觸摸屏成功顯示，須滿足以下三個條件：

config.txt : 手動設置 HDMI 輸出配置(來自官網要求：5inch_HDMI_LCD)

max_usb_current=1 
hdmi_group=2 
hdmi_mode=87 
hdmi_cvt 800 480 60 6 0 0 0 
hdmi_drive=1

config.txt : dtoverlay=vc4-fkms-v3d 啟用 fake KMS

至少要在顯示器啟動前插入樹莓派，且是遠離 Type-C 的 Micro HDMI 口。保證樹莓派能識別到屏幕。

按鍵關機

在配置內核編譯 defconfig 時，我們開啟了 CONFIG_KEYBOARD_GPIO 以將 gpio-key 編譯進內核——這是一個與體系結構無關的 GPIO 按鍵驅動。只需要在設備樹 gpio-key 節點添加需要的按鍵子節點后即可將 GPIO 狀態變化轉換為按鍵事件。

而樹莓派官方已經有相應實現(詳見 rpi-kernel/linux/arch/arm/boot/dts/overlays/README)，只需要在 config.txt 開啟即可：

dtoverlay=gpio-key,gpio=3,keycode=116,label="POWER"

這樣，GPIO3 會被默認拉高，當它被接地時 gpio-key 就會將其轉化為鍵碼值 116 的按鍵事件輸出到 /dev/input/event0。

在主流的 Linux 發行版上(如基于 Debian 的 Raspbian OS)，systemd 自帶按鍵事件監聽進程，只需在 /etc/systemd/logind.conf 中取消注釋 HandlePowerKey = ignore 即可實現物理按鍵(或按 F5)關機。

Android 與 OpenHarmony 雖然不用 systemd，但可以運行服務。因此我們自己寫一個簡單的守護程序：

mkdir ../event0reader && cd $_ 
vi event0reader.c

#include <stdio.h> 
#include <linux/input.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <unistd.h>  
  
#define DEV_PATH "/dev/input/event0" 
  
int main() 
{ 
    int keys_fd; 
    int ret=0; 
    struct input_event t; 
    keys_fd=open(DEV_PATH, O_RDONLY); 
    if(keys_fd <= 0) 
    { 
        printf("open /dev/input/event0 device error!\n"); 
        return -1; 
    } 
    while(1) 
    { 
        if(read(keys_fd, &t, sizeof(t)) == sizeof(t)) 
        { 
            if(t.type==EV_KEY && t.code==116 && t.value==1) 
            { 
                ret=system("/bin/reboot shutdown"); 
                if (ret == -1) 
                { 
                    printf("failed to shutdown!\n"); 
                    return -1; 
                } 
            } 
        } 
        usleep(100000); 
    } 
    close(keys_fd); 
    return 0; 
}

其中 /bin/reboot 是 OHOS 自帶的重啟/關機程序，源碼位于 OpenHarmony/base/startup/init_lite/services/cmds/reboot/init_cmd_reboot.c。

使用靜態鏈接庫編譯以保證程序成功運行。設 system 分區 /dev/mmcblk0p2 已經掛載到 /media/username/_ 下：

arm-linux-gnueabihf-gcc event0reader.c -o myservice -static 
sudo cp myservice /media/username/_/system/bin/ 
sudo chmod 777 /media/username/_/system/bin/myservice 
sudo chgrp 2000 /media/username/_/system/bin/myservice

在 OHOS 初始化時，內核會遍歷 /system/etc/init/ 下的所有初始化配置。我們在該目錄下寫一個對應的 myservice.cfg：

sudo vi /media/username/_/system/etc/init/myservice.cfg

{ 
    "jobs" : [{ 
            "name" : "post-fs", 
            "cmds" : [ 
                "start myservice_shutdown" 
            ] 
        } 
    ], 
    "services" : [{ 
            "name" : "myservice_shutdown", 
            "path" : ["/system/bin/myservice"], 
            "uid" :  "root", 
            "gid" : ["system", "shell"] 
        } 
   ] 
}

當我們在內核啟動時觀察到如下信息：

# dmesg |grep myservice 
[    3.722287] [pid=1][init_read_cfg.c:110][Init][INFO] ReadCfgs :/system/etc/init/myservice.cfg from /system/etc/init success. 
[    7.558109] [pid=1][param_service.c:263][Init][INFO] SystemWriteParam name init.svc.myservice_shutdown value: running 
[    7.558618] [pid=116][init_service.c:200][Init][INFO] service->name is myservice_shutdown  
[    7.569011] [pid=1][trigger_processor.c:165][Init][INFO] PostParamTrigger init.svc.myservice_shutdown success

則意味著 myservice 成功啟動了，可以利用物理按鍵關機。接線示意圖：

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責任編輯：jianghua 來源：鴻蒙社區

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