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：

1. {
2. "device_name": "bcm2711",
3. "device_company": "brcm",
4. "target_os": "ohos",
5. "target_cpu": "arm",
6. "kernel_version": "",
7. "device_build_path": "device/brcm/build"
8. }

目前 OHOS 只支持 arm。

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

1. {
2. "product_name": "rpi4",
3. "product_company": "raspberry",
4. "product_device": "bcm2711",
5. "version": "2.0",
6. "type": "standard",
7. "product_build_path": "device/brcm/build",
8. "parts": {
9. ...
10. "brcm_products:brcm_products":{},
11. ...
12. }
13. }

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：

1. "brcm_products":{
2. "project": "hmf/brcm_products",
3. "path": "device/brcm/bcm2711/build",
4. "name": "brcm_products",
5. "dir": "device/brcm"
6. },

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：

1. device
2. └── brcm
3. ├── bcm2711
4. │ ├── build
5. │ │ └── rootfs
6. │ │ ├── BUILD.gn
7. │ │ └── init.rpi4.cfg
8. │ └── BUILD.gn
9. └── build
10. ├── BUILD.gn
11. └── ohos.build

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

1. import("//build/ohos.gni")
2.  
3. ohos_prebuilt_etc("init.rpi4.cfg") {
4. source = "init.rpi4.cfg"
5. install_images = [ "system" ]
6. part_name = "brcm_products"
7. }
8.  
9. group("init_configs") {
10. deps = [
11. ":init.rpi4.cfg"
12. ]
13. }

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

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

OpenHarmony/device/brcm/bcm2711/BUILD.gn

1. import("//build/ohos.gni")
2.  
3. print("bcm2711_group in")
4. group("bcm2711_group") {
5. deps = [
6. "build/rootfs:init_configs",
7. "//kernel/linux/build:linux_kernel"
8. ]
9. }

OpenHarmony/device/brcm/build/BUILD.gn

1. import("//build/ohos.gni")
2.  
3. group("products_group") {
4. deps = [
5. "//device/brcm/bcm2711:bcm2711_group"
6. ]
7. }

OpenHarmony/device/brcm/build/ohos.build

1. {
2. "subsystem": "brcm_products",
3. "parts": {
4. "brcm_products": {
5. "module_list": [
6. "//device/brcm/build:products_group"
7. ]
8. }
9. }
10. }

內核移植

內核編譯流程

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

1. $(KERNEL_IMAGE_FILE):
2. $(hide) echo "build kernel..."
3. $(hide) rm -rf $(KERNEL_SRC_TMP_PATH);mkdir -p $(KERNEL_SRC_TMP_PATH);cp -arfL $(KERNEL_SRC_PATH)/* $(KERNEL_SRC_TMP_PATH)/
4. $(hide) cd $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) && patch -p1 < $(HDF_PATCH_FILE) && patch -p1 -s -N < $(DEVICE_PATCH_FILE)
5. ifneq ($(findstring $(BUILD_TYPE), small),)
6. $(hide) cd $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) && patch -p1 < $(SMALL_PATCH_FILE)
7. endif
8. $(hide) cp -rf $(KERNEL_CONFIG_PATH)/. $(KERNEL_SRC_TMP_PATH)/
9. $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) distclean
10. $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) $(DEFCONFIG_FILE)
11. ifeq ($(KERNEL_VERSION), linux-5.10)
12. $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) modules_prepare
13. endif
14. $(hide) $(KERNEL_MAKE) -C $(KERNEL_SRC_TMP_PATH) ARCH=$(KERNEL_ARCH) $(KERNEL_CROSS_COMPILE) -j64 uImage
15. endif

了解到內核編譯的流程:

1. 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。
2. 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。
3. 復制 defconfig，需要預先準備。
4. 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：

1. mkdir ../rpi-kernel && cd $_
2. git clone git://github.com/raspberrypi/linux -b rpi-5.10.y --depth=1
3. cd ../OpenHarmony/kernel/linux
4. diff -uNr linux-5.10/ /home/username/Project/RPI/rpi-kernel/linux/ > bcm2711.patch
5. mkdir patches/linux-5.10/bcm2711_patch && cp bcm2711.patch $_ && cd $_
6. 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)：

1. 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：

1. OHOS上層系統所需：開啟 SELinux, Binder, ALSA。
2. 顯示：開啟 DRM, VC4。
3. 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。
4. 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：

1. ./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：

1. cd out/KERNEL_OBJ/kernel/src_tmp/linux-5.10
2. ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make bcm2711_standard_defconfig
3. ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make menuconfig
4. ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make savedefconfig
5. 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：

1. CONFIG_KEYBOARD_GPIO=y
2. CONFIG_TOUCHSCREEN_ADS7846=y
3. CONFIG_TOUCHSCREEN_RASPBERRYPI_FW=y
4. CONFIG_TOUCHSCREEN_USB_COMPOSITE=y
5. CONFIG_DRM=y
6. CONFIG_DRM_V3D=y
7. CONFIG_DRM_VC4=y
8. CONFIG_SND=y
9. CONFIG_SND_SOC=y
10. CONFIG_HID_MULTITOUCH=y
11. CONFIG_ANDROID=y
12. CONFIG_ANDROID_BINDER_IPC=y
13. # CONFIG_DRIVERS_HDF is not set
14. CONFIG_SECURITY_SELINUX=y
15. CONFIG_SECURITY_SELINUX_BOOTPARAM=y
16. 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：

1. 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

1. vi third_party/weston/weston.ini

最后添加：

1. [output]
2. 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：

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

觸摸

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

修改為：

1. ATTRS{name}=="WaveShare WS170120", ENV{ID_INPUT}="1", ENV{ID_INPUT_TOUCHSCREEN}="1"
2. ATTRS{name}=="VSoC keyboard", ENV{ID_INPUT}="1", ENV{ID_INPUT_KEYBOARD}="1"
3. 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

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

進行修改：

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

1. - "mount ext4 /dev/block/platform/soc/10100000.himci.eMMC/by-name/vendor /vendor wait rdonly barrier=1",
2. - "mount ext4 /dev/block/platform/soc/10100000.himci.eMMC/by-name/userdata /data wait nosuid nodev noatime barrier=1,data=ordered,noauto_da_alloc"
3. + "mount ext4 /dev/block/mmcblk0p3 /vendor wait rdonly barrier=1",
4. + "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：

1. vendor
2. └── raspberry
3. └── rpi4
4. └── hdf_config
5. ├── hdf.hcs
6. ├── hdf_test
7. │ ├── hdf.hcs
8. │ └── Makefile
9. ├── khdf
10. │ ├── hdf.hcs
11. │ └── Makefile
12. ├── Makefile
13. └── uhdf
14. └── hdf.hcs

其中 hdf.hcs 均為：

1. root {
2. module = "default";
3. }

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：

1. 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：

1. 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：

1. ./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：

1. 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：

1. sudo fdisk /dev/mmcblk0

步驟：

1. 刪除既有分區。(d 命令)
2. 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)
3. 設置 p1 分區文件類型為 W95 FAT32 (LBA)。(t 命令后選擇 c)
4. 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

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

對應的 fdisk 內命令執行序列：

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

格式化：

1. sudo mkfs.msdos /dev/mmcblk0p1 -n boot
2. sudo mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p2
3. sudo mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p3
4. 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：

1. cd ../ && git clone git://github.com/raspberrypi/firmware --depth=1
2. 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
3. cp OpenHarmony/out/ohos-arm-release/packages/phone/images/zImage /media/username/boot

修改 config.txt :

1. vi /media/username/boot/config.txt

1. # Kernel
2. kernel=zImage
3.  
4. # waveshare touchscreen
5. max_usb_current=1
6. hdmi_group=2
7. hdmi_mode=87
8. hdmi_cvt 800 480 60 6 0 0 0
9. hdmi_drive=1
10.  
11. # fake KMS
12. dtoverlay=vc4-fkms-v3d
13.  
14. enable_uart=1
15.  
16. # output diagnostic information
17. uart_2ndstage=1
18.  
19. # for hardware power button
20. dtoverlay=gpio-key,gpio=3,keycode=116,label="POWER"

修改 cmdline.txt :

1. vi /media/username/boot/cmdline.txt

1. 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

1. cd OpenHarmony/out/ohos-arm-release/packages/phone/images
2. sudo dd if=system.img of=/dev/mmcblk0p2 bs=1M
3. sudo dd if=vendor.img of=/dev/mmcblk0p3 bs=1M
4. 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)

1. max_usb_current=1
2. hdmi_group=2
3. hdmi_mode=87
4. hdmi_cvt 800 480 60 6 0 0 0
5. 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：

1. 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：

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

1. #include
2. #include
3. #include
4. #include
5. #include
6. #include
7. #include
8.  
9. #define DEV_PATH "/dev/input/event0"
10.  
11. int main()
12. {
13. int keys_fd;
14. int ret=0;
15. struct input_event t;
16. keys_fd=open(DEV_PATH, O_RDONLY);
17. if(keys_fd <= 0)
18. {
19. printf("open /dev/input/event0 device error!\n");
20. return -1;
21. }
22. while(1)
23. {
24. if(read(keys_fd, &t, sizeof(t)) == sizeof(t))
25. {
26. if(t.type==EV_KEY && t.code==116 && t.value==1)
27. {
28. ret=system("/bin/reboot shutdown");
29. if (ret == -1)
30. {
31. printf("failed to shutdown!\n");
32. return -1;
33. }
34. }
35. }
36. usleep(100000);
37. }
38. close(keys_fd);
39. return 0;
40. }

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：

1. arm-linux-gnueabihf-gcc event0reader.c -o myservice -static
2. sudo cp myservice /media/username/_/system/bin/
3. sudo chmod 777 /media/username/_/system/bin/myservice
4. 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：

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

1. {
2. "jobs" : [{
3. "name" : "post-fs",
4. "cmds" : [
5. "start myservice_shutdown"
6. ]
7. }
8. ],
9. "services" : [{
10. "name" : "myservice_shutdown",
11. "path" : ["/system/bin/myservice"],
12. "uid" : "root",
13. "gid" : ["system", "shell"]
14. }
15. ]
16. }

當我們在內核啟動時觀察到如下信息：

1. # dmesg |grep myservice
2. [ 3.722287] [pid=1][init_read_cfg.c:110][Init][INFO] ReadCfgs :/system/etc/init/myservice.cfg from /system/etc/init success.
3. [ 7.558109] [pid=1][param_service.c:263][Init][INFO] SystemWriteParam name init.svc.myservice_shutdown value: running
4. [ 7.558618] [pid=116][init_service.c:200][Init][INFO] service->name is myservice_shutdown
5. [ 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：

原文鏈接：https://harmonyos.51cto.com