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LiteOS微内核代码架构详解

创作时间:
作者:
@小白创作中心

LiteOS微内核代码架构详解

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/weixin_45264425/article/details/144858246

OpenHarmony是华为捐赠给开放原子开源基金会的开源项目，其LiteOS微内核是针对物联网领域设计的轻量级操作系统，具有轻量级、低功耗、互联互通等特点。本文将详细介绍LiteOS微内核的代码架构，包括其目录结构、Make体系、Kconfig配置以及编译过程。

1、获取源码

OpenHarmony是HarmonyOS的开源版，由华为捐赠给开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）开源。第一个开源版本支持在128KB~128MB设备上运行，欢迎参加开源社区一起持续演进。

代码仓库地址1：https://codechina.csdn.net/openharmony
代码仓库地址2：https://openharmony.gitee.com

本专栏主要分析OpenHarmony内核的相关代码：

  • Cortex-A系列处理器内核：kernel_liteos_a
  • Cortex-M系列处理器内核：kernel_liteos_m

2、什么是LiteOS

Huawei LiteOS是华为针对物联网领域推出的轻量级物联网操作系统，是华为物联网战略的重要组成部分，具备轻量级、低功耗、互联互通、组件丰富、快速开发等关键能力，基于物联网领域业务特征打造领域性技术栈，为开发者提供 “一站式” 完整软件平台，有效降低开发门槛、缩短开发周期，可广泛应用于可穿戴设备、智能家居、车联网、LPWA等领域。

Huawei LiteOS微内核在OpenHarmony源码中所处的位置：

3、LiteOS的目录介绍

我们以Cortex-A系列处理器内核为例：kernel_liteos_a
可以看到有12目录、4个文件。

• 目录的作用
名称 描述
apps 用户态的init和shell应用程序。
arch 体系架构的目录，如arm等。
bsd freebsd相关的驱动和适配层模块代码引入，例如USB等。
compat 内核posix接口的兼容。
fs 文件系统模块，主要来源于NuttX开源项目。
kernel 进程、内存、IPC等模块。
lib 内核的lib库。
net 网络模块，主要来源于lwip开源项目。
platform 支持不同的芯片平台代码，如Hi3516DV300等。
security 安全特性相关的代码，包括进程权限管理和虚拟id映射管理。
syscall 系统调用。
tools 构建工具及相关配置和代码。

• 文件的作用
名称 描述
Makefile 存储了源码文件构建目标文件的规则，具体是否按着规则去执行还要看配置变量。
Kconfig 配置变量
config.mk 主要进行编译选项的设置、编译工具的定义、编译时包含的文件、编译的链接地址。
build.sh 编译脚本

4、LiteOS 中Make体系

顶层 Makefile 在编译时是入口点，从整体上组织所有的 Makefile 文件，并定义终极目标，在这里还定义了与平台无关的很多核心变量与一些很重要的 make目标。顶层 Makefile 位于内核源码的根目录，下面我们分析顶层 Makefile 的主要工作。
用户在内核目录中键入make menuconfig之后 ，工作流程如下 ：

  1. 顶 层 Makefile调用解析顶层Kconfig文件，获得待配置条目；
  2. 判断是否有已配置好的.config文件，如果有则导入；
  3. 用户在配置好后，将配置结果存入配置文件。
    与Linux类似LiteOS的Make体系顶层 makefile会通过读取配置文件，递归编译内核代码树的相关目录。
    /kernel_liteos_a/Makefile

##### make menuconfig #####
export CONFIG_=LOSCFG_
MENUCONFIG_PATH = $(LITEOSTOPDIR)/tools/menuconfig
KCONFIG_FILE_PATH = $(LITEOSTOPDIR)/Kconfig

5、LiteOS 中Kconfig的配置

无论在什么平台上，软件配置是用户接触程序的第一步，我们这里是内核配置，那么入口就是Kconfig文件。

5.1、顶层Kconfig

通过顶层的Kconfig我们可以看见内核所以支持的功能，类似说明书一样，等待你去打开功能。
例如：
kernel_liteos_a/Kconfig


//包含其他的Kconfig
source "../../vendor/hisi/hi35xx/platform/hiedmac/Kconfig"
source "../../kernel/liteos_a/bsd/dev/usb/Kconfig"
source "../../drivers/hdf/lite/Kconfig"
config USB_DEBUG
    bool "Enable USB Debug"
    default n
    depends on SHELL && DRIVERS_USB && DEBUG_VERSION
    help
      Answer Y to enable LiteOS support usb debug.
      use shell command to open the specified debug level print.

config MEM_DEBUG
    bool "Enable MEM Debug"
    default n
    depends on DEBUG_VERSION
    help
      Answer Y to enable LiteOS support mem debug.

通过source加载其他的Kconfig例如加载USB相关配置


kernel_liteos_a/bsd/dev/usb/Kconfig:
config DRIVERS_USB
    bool "Enable USB"
    default y
    depends on DRIVERS && COMPAT_BSD
    help
      Answer Y to enable LiteOS support usb.
config DRIVERS_USB_HOST_DRIVER
    bool "Enable USB HCD"
    default y
    depends on DRIVERS_USB && DRIVERS
    help
      Answer Y to enable LiteOS to support usb host controller driver.

5.2、具体板级的deconfig文件

可配置说明书有了，我们也不能每次都重新配置一遍把，这个时候就有板级默认配置。
目前LiteOS中Cortex-A系列处理器内核为例：kernel_liteos_a适配的开发板：hi3518与hi3516，并提供了已经配置好的.config，下来我们以hi3518为例子对其进行分析。
源文件为：tools/build/config/hi3516dv300_release.config
通过该文件我们可以知道内核配置包括了些什么?
CPU、开发板、文件系统、驱动程序和调试等大量的待配置信息。


# Automatically generated file; DO NOT EDIT.
# Huawei LiteOS Configuration
# Compiler
...
# Platform
...
# Extra Configurations
...
# Kernel
...
# Lib
...
# Compat
...
# FileSystem
...
# Net
...
# Debug
...
# Driver
LOSCFG_DRIVERS=y
LOSCFG_DRIVERS_USB=y
LOSCFG_DRIVERS_USB_HOST_DRIVER=y
# LOSCFG_DRIVERS_USB_HOST_EHCI is not set
LOSCFG_DRIVERS_USB_HOST_XHCI=y
LOSCFG_DRIVERS_USB_DEVICE_CLASS_DRIVERS=y

后面我们就将以
LOSCFG_DRIVERS_USB为切入点分析源码，但在这之前，我们配置有了，下来就是编译了。

6、编译

kernel_liteos_a/bsd/dev/usb/Makefile：
最后编译时候，会根据.config编译相关的源代码：
例如下面这些代码都将会进行编译，生成了目标文件usb_bask


include $(LITEOSTOPDIR)/config.mk
MODULE_NAME := usb_base
ifeq ($(LOSCFG_DRIVERS_USB), y)
LOCAL_SRCS += $(CORE_SRC)/usb_dynamic.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_parse.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_error.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_handle_request.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_util.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_lookup.c  \
              $(CONTROLLER_HOST_SRC)/usb_controller.c  \
              $(QUIRK_SRC)/usb_quirk.c \
              $(CORE_SRC)/usb_device.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_process.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_hub.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_request.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_transfer.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_dev.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_mbuf.c  \
              $(CORE_SRC)/usb_generic.c \
              $(CORE_SRC)/usb_if.c
endif

这里生成目标文件是如何链接的内核中，这个时候我们就要开始分析config.mk的作用了：

7、顶层目录下的config.mk文件主要完成如下功能的配置：

  • 1、确定生成可执行文件过程中需要的各种工具，如编译器(arm-linux-gcc)、连接器(arm-linux-ld)、反汇编器(arm-linux-objdump等
  • 2、确定CPU、板相关的配置文件，存在于各个目录下的config.mk
  • 3、确定编译、链接、转换等过程的操作选项
  • 4、根据步骤3确定的编译连接选项生成需要的文件
    kernel_liteos_a/Makefile:

$(LD) $(LITEOS_LDFLAGS) $(LITEOS_TABLES_LDFLAGS) $(LITEOS_DYNLDFLAGS) -Map=$(OUT)/$@.map -o $(OUT)/$@ --start-group $(LITEOS_LIBDEP) --end-group

kernel_liteos_a\config.mk:


############### this is a makefile that you can config it ###############
-include $(LITEOSTOPDIR)/tools/build/mk/los_config.mk
...
LITEOS_LIBDEP   := $(LITEOS_BASELIB)

目录：kernel_liteos_a\tools\build\mk\los_config.mk


############################# Platform Option Begin#################################
include $(LITEOSTOPDIR)/platform/bsp.mk
...
ifeq ($(LOSCFG_DRIVERS_USB), y)
    LITEOS_BASELIB  += -lusb_base
    LIB_SUBDIRS     += $(LITEOSTOPDIR)/bsd/dev/usb
    LITEOS_USB_INCLUDE += -I $(LITEOSTOPDIR)/bsd/dev/usb
ifeq ($(LOSCFG_USB_DEBUG), y)
    LITEOS_CMACRO   += -DLOSCFG_USB_DEBUG
endif
endif
...

看到这里，我相信大家对kernel_liteos_a整个代码框架有了整体的印象

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