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[嵌入式]rt_thread nano GD32F407移植

rt_thread nano GD32F407移植

1、简介

RT-Thread Nano 是一个极简版的硬实时内核，它是由 C 语言开发，采用面向对象的编程思维，具有良好的代码风格，是一款可裁剪的、抢占式实时多任务的 RTOS。其内存资源占用极小，功能包括任务处理、软件定时器、信号量、邮箱和实时调度等相对完整的实时操作系统特性。适用于家电、消费电子、医疗设备、工控等领域大量使用的 32 位 ARM 入门级 MCU 的场合。

RT-Thread Nano版本与其他RTOS的区别在于新增加了一个可裁剪的FinSH控制台，主要是通过串口实现的类似linux命令行终端的功能。

2、RT-Thread Nano移植

移植目结构

在 rtthread-nano 源码中，与移植相关的文件位于下图中有颜色标记的路径下（黄色表示 libcpu 移植相关的文件，绿色部分表示板级移植相关的文件）：

与移植相关的文件

移植步骤

添加文件

Cortex-M 芯片内核移植代码：

context_rvds.s
cpuport.c

Kernel 文件包括

clock.c
components.c
device.c
idle.c
ipc.c
irq.c
kservice.c
mem.c
mempool.c
object.c
scheduler.c
thread.c
timer.c

配置文件：

board.c
rtconfig.h

屏蔽中断与异常处理

RT-Thread 会接管异常处理函数 HardFault_Handler() 和悬挂处理函数 PendSV_Handler()，这两个函数已由 RT-Thread 实现，所以需要删除工程里中断服务例程文件中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。

系统时钟配置

需要在 board.c 中实现 系统时钟配置（为 MCU、外设提供工作时钟）与 os tick 的配置（为操作系统提供心跳 / 节拍）。

如下代码所示，用户需要在 board.c 文件中系统初始化和 OS Tick 的配置，用户需在 timer 定时器中断服务函数调用 rt_os_tick_callback function，cortex-m 架构使用 SysTick_Handler()

在这里插入图片描述

内存堆初始化

系统内存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init() 函数中完成，内存堆功能是否使用取决于宏 RT_USING_HEAP 是否开启，RT-Thread Nano 默认不开启内存堆功能，这样可以保持一个较小的体积，不用为内存堆开辟空间。

开启系统 heap 将可以使用动态内存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各种系统动态创建对象的 API。若需要使用系统内存堆功能，则打开 RT_USING_HEAP 宏定义即可，此时内存堆初始化函数 rt_system_heap_init() 将被调用，如下所示：

heap1

初始化内存堆需要堆的起始地址与结束地址这两个参数，系统中默认使用数组作为 heap，并获取了 heap 的起始地址与结束地址，该数组大小可手动更改，如下所示：

6-2

3、FinSH组件移植

kprintf()移植

void rt_hw_console_output(const char *str)  //实现该函数，才能使用rt_kprintf
{
	 /* 进入临界段 */
  rt_enter_critical();
	
	while(*str!='\0')
	{
		 /* 换行 */
    if (*str == '\n')//RT-Thread 系统中已有的打印均以 \n 结尾，而并非 \r\n，所以在字符输出时，需要在输出 \n 之前输出 \r，完成回车与换行，否则系统打印出来的信息将只有换行
    {
       usart_data_transmit(USART1, '\r');
	
	     while(usart_flag_get(USART1, USART_FLAG_TC)== RESET);
    }

		usart_data_transmit(USART1, *(str++));
	
	  while(usart_flag_get(USART1, USART_FLAG_TC)== RESET);
		
	}
	 /* 退出临界段 */
  rt_exit_critical();  //注意：使用进入临界段语句rt_enter_critical(); 一定要使用退出临界段语句 rt_exit_critical();否则调度器锁住，无法进行调度
	
}

Finsh组件移植

char rt_hw_console_getchar(void)//使用Finsh组件三步骤：1.实现该函数及rt_hw_console_output函数；2.rtconfig.h中开启RT_USING_FINSH宏;3.添加Finsh组件(cmd.c、msh.c、shell.c)，
{  //查询方式实现，记得将Usart1初始化中的中断接收配置相关代码注释掉
	   int ch = -1;
	   /*等待串口1输入数据*/
     if(usart_flag_get(USART1, USART_FLAG_RBNE) != RESET)
		 {
         ch = (int)usart_data_receive(USART1);
			   usart_flag_clear(USART1, USART_FLAG_RBNE);
		 }
		 else
		 {
			 
         if(usart_flag_get(USART1, USART_FLAG_ORERR) != RESET)
         {
             usart_flag_clear(USART1, USART_FLAG_ORERR);
         }
         rt_thread_mdelay(10);
			 
		 }

     return ch;
}

移植成功后打开串口输入help可以看见如下信息表示移植成功

在这里插入图片描述

4、FinSH调试技巧

1、函数初始化功能

rt_thread的初始化有两种方式

方法一：将函数放入rt_hw_board_init()函数

int rtthread_startup(void)
{
    rt_hw_interrupt_disable();

    /* board level initialization
     * NOTE: please initialize heap inside board initialization.
     */
    rt_hw_board_init();

    /* show RT-Thread version */
    rt_show_version();

    /* timer system initialization */
    rt_system_timer_init();

    /* scheduler system initialization */
    rt_system_scheduler_init();

#ifdef RT_USING_SIGNALS
    /* signal system initialization */
    rt_system_signal_init();
#endif

    /* create init_thread */
    rt_application_init();

    /* timer thread initialization */
    rt_system_timer_thread_init();

    /* idle thread initialization */
    rt_thread_idle_init();

    /* start scheduler */
    rt_system_scheduler_start();

    /* never reach here */
    return 0;
}

方法二：使用宏 INIT_BOARD_EXPORT() 进行自动初始化，不需要显式调用（推荐使用）

/*rtdef.h*/

/* board init routines will be called in board_init() function */
#define INIT_BOARD_EXPORT(fn)           INIT_EXPORT(fn, "1")

/* pre/device/component/env/app init routines will be called in init_thread */
/* components pre-initialization (pure software initilization) */
#define INIT_PREV_EXPORT(fn)            INIT_EXPORT(fn, "2")
/* device initialization */
#define INIT_DEVICE_EXPORT(fn)          INIT_EXPORT(fn, "3")
/* components initialization (dfs, lwip, ...) */
#define INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)       INIT_EXPORT(fn, "4")
/* environment initialization (mount disk, ...) */
#define INIT_ENV_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "5")
/* appliation initialization (rtgui application etc ...) */
#define INIT_APP_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "6")

推荐使用这个函数，可以有效的降低模块之间的耦合性

2、串口调试功能

添加自定义命令

除了 FinSH 自带的命令，FinSH 还也提供了多个宏接口来导出自定义命令，导出的命令可以直接在FinSH 中执行。

MSH_CMD_EXPORT(name, desc);//命令及其描述,用于添加自定义命令

如下添加两个控制led打开和关闭的finsh命令

void LedpOn(void)
{
	gpio_bit_set(GPIOF,GPIO_PIN_0);
}
MSH_CMD_EXPORT(LedpOn, Control Beep On);


void LedpOff(void)
{
	gpio_bit_reset(GPIOF,GPIO_PIN_0);
}

MSH_CMD_EXPORT(LedpOff, Control Beep Off);

打开终端就可以看见自己添加的命令了

d打开和关闭的finsh命令

void LedpOn(void)
{
	gpio_bit_set(GPIOF,GPIO_PIN_0);
}
MSH_CMD_EXPORT(LedpOn, Control Beep On);


void LedpOff(void)
{
	gpio_bit_reset(GPIOF,GPIO_PIN_0);
}

MSH_CMD_EXPORT(LedpOff, Control Beep Off);