rt_thread_nano移植

本文主要记录使用STM32cube创建的工程移植rt-thread-nano的过程，与官网不同，是直接导入文件的方式。

1. 对基础工程导入文件

1.1 基础工程

此工程由stm32cube生成，使用STM32F103ZE，功能为LED闪烁。

1.2 rt-thread-nano目录介绍

在官网有如下图,原文链接:

• bsp就是些示例工程文件，不用管，我们要使用自己的工程
• components是操作系统的上层组件，我们仅要移植最基本系统，也不管
• docs文档，也不是目标
• include存放头文件，目标之一
• libcpu移植CPU相关，目标之一
• src操作系统的源码，目标之一

1.3 将操作系统文件引入到基础工程中

• 点击manage project items,然后新建组Kernel和cpu
• 将操作系统src文件夹中的所以文件引入，如下图
• 根据芯片不同引入不同的libcpu文件，如我使用的是STM32F103ZE，keil工程，所以引入rtthread-nano\rt-thread\libcpu\arm\cortex-m3目标下的相关文件，如下图：
• 将操作系统中的include头文件目录添加到工程中

1.4 新建文件

• 新建文件rtconfig.h，该文件存放操作系统的配置宏
• 新建文件board.c，该文件主要实现时钟和板级初始化，下午将详细说明

1.5 此时的工程目录

2. 移植

首先移除stm32f1xx_it.c中的HardFault_Handler()和PendSV_Handler()函数，这两个函数已经被操作系统实现，会出现重复定义错误。

2.1 板级初始化与时钟初始化

在board.c中新建函数void rt_hw_board_init()，该函数将在rtthread_startup()函数中被调用，主要就是进行板级初始化和时钟初始化。

• 首先调用原本在main函数中执行的HAL库初始化函数HAL_Init()，当然移植到此处原本位置就应该删除。在board中需要添加头文件stm32f1xx_hal.h

• 然后将原本在main中实现的void SystemClock_Config(void)函数，移植到board中，在rt_hw_board_init函数中执行。

• 然后配置操作系统时钟，使用滴答定时器来作为系统时钟，SystemClock_Config(void)，函数实现如下，其中RT_TICK_PER_SECOND则是需要定义在rtconfig.h中，表示每多少次系统节拍等于一分钟。

  void rt_hw_systick_init(void)
  {
  	HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / RT_TICK_PER_SECOND);
  	HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
  	NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0xFF);
  }

• 还需要添加系统节拍中断服务程序SysTick_Handler()，该函数实际上就是在累加，然后删除生成文件中重复定义的此函数

void SysTick_Handler(void)
{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    HAL_IncTick();
    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
}

• 最后添加对操作系统组件的初始化

  #ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
      rt_components_board_init();
  #endif

• 此时的borad.c文件内容就如下

  #include <rthw.h>
  #include <stdint.h>
  #include <rtthread.h>
  #include "stm32f1xx_hal.h"
  
  void SystemClock_Config(void)
  {
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  
    /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
    * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
    */
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    {
       //Error_Handler();
    }
    /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
    */
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  
    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
    {
       //Error_Handler();
    }
  }
  
  void rt_hw_systick_init(void)
  {
      HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / RT_TICK_PER_SECOND);
      HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
      NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0xFF);
  }
  
  void rt_hw_board_init()
  {
      HAL_Init();
      SystemClock_Config();
      rt_hw_systick_init();
      #ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
      rt_components_board_init();
      #endif
  }
  
  void SysTick_Handler(void)
  {
      /* enter interrupt */
      rt_interrupt_enter();
  
      HAL_IncTick();
      rt_tick_increase();
  
      /* leave interrupt */
      rt_interrupt_leave();
  }

2.2 配置文件rtconfig.h

直接从操作系统目录的bsp中复制过来作为基板。其实也没啥改的，使用默认即可。

/* RT-Thread config file */

#ifndef __RTTHREAD_CFG_H__
#define __RTTHREAD_CFG_H__

//设置系统最大优先级，可设置范围 8 到 256，默认值 8，可修改。
#define RT_THREAD_PRIORITY_MAX  8
//设置 RT-Thread 操作系统节拍，表示多少 tick 每秒
#define RT_TICK_PER_SECOND  1000
//字节对齐时设定对齐的字节个数，默认 4，常使用 ALIGN(RT_ALIGN_SIZE) 进行字节对齐。
#define RT_ALIGN_SIZE   4
//设置对象名称的最大长度，默认 8 个字符，一般无需修改
#define RT_NAME_MAX    8
//设置使用组件自动初始化功能，默认需要使用，开启该宏则可以使用自动初始化功能。
#define RT_USING_COMPONENTS_INIT
//开启宏，则打开 user_main 功能，默认需要开启，这样才能调用 RT-Thread 的启动代码；main 线程的栈大小默认为 256，可修改
#define RT_USING_USER_MAIN
#define RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE     256


//定义宏则开启 debug 模式，默认关闭。若开启系统调试，则可以打印系统 LOG 日志。
//#define RT_DEBUG
#define RT_DEBUG_INIT 0
//#define RT_USING_OVERFLOW_CHECK

//钩子函数配置
//是否 开启系统钩子功能
//#define RT_USING_HOOK
//是否 开启空闲线程钩子功能
//#define RT_USING_IDLE_HOOK

//软件定时器配置
//关闭软件定时器功能，为 1 则打开
#define RT_USING_TIMER_SOFT         0
#if RT_USING_TIMER_SOFT == 0
    #undef RT_USING_TIMER_SOFT
#endif
//设置软件定时器线程的优先级，默认为 4
#define RT_TIMER_THREAD_PRIO        4
//设置软件定时器线程的栈大小，默认为 512 字节
#define RT_TIMER_THREAD_STACK_SIZE  512

//IPC 配置
// 设置是否使用 信号量
#define RT_USING_SEMAPHORE
// 设置是否使用 互斥量
//#define RT_USING_MUTEX
// 设置是否使用 事件集
//#define RT_USING_EVENT
// 设置是否使用  邮箱
#define RT_USING_MAILBOX
// 设置是否使用 消息队列
//#define RT_USING_MESSAGEQUEUE

//内存配置
// 是否使用 内存堆
//#define RT_USING_HEAP
// 是否使用 小内存管理
#define RT_USING_SMALL_MEM
是否使用 小体积的算法，牵扯到 rt_memset、rt_memcpy 所产生的体积
//#define RT_USING_TINY_SIZE

//FinSH 控制台配置
// <h>Console Configuration
// <c1>Using console
//  <i>Using console
//#define RT_USING_CONSOLE
// </c>
// <o>the buffer size of console <1-1024>
//  <i>the buffer size of console
//  <i>Default: 128  (128Byte)
#define RT_CONSOLEBUF_SIZE          128
// </h>


#if defined(RTE_USING_FINSH)
    #define RT_USING_FINSH
    #define FINSH_USING_MSH
    #define FINSH_USING_MSH_ONLY
    // <h>Finsh Configuration
    // <o>the priority of finsh thread <1-7>
    //  <i>the priority of finsh thread
    //  <i>Default: 6
    #define __FINSH_THREAD_PRIORITY     5
    #define FINSH_THREAD_PRIORITY       (RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 8 * __FINSH_THREAD_PRIORITY + 1)
    // <o>the stack of finsh thread <1-4096>
    //  <i>the stack of finsh thread
    //  <i>Default: 4096  (4096Byte)
    #define FINSH_THREAD_STACK_SIZE     512
    // <o>the history lines of finsh thread <1-32>
    //  <i>the history lines of finsh thread
    //  <i>Default: 5
    #define FINSH_HISTORY_LINES         1

    #define FINSH_USING_SYMTAB
    // </h>
#endif

// <<< end of configuration section >>>

#endif

2.3 main.c的修改

main函数是作为操作系统自动启动的一个线程，所以可以直接用。只需要修改延时函数，改为操作系统的rt_thread_mdelay。

#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "rtthread.h"

int main(void)
{
  MX_GPIO_Init();
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		//HAL_Delay(1000);
		rt_thread_mdelay(1000);
		HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);
		//HAL_Delay(1000);
		rt_thread_mdelay(1000);
  }
}

直接编译，无错误，然后下载，现象和之前的应该时相同。

2.4 堆

如果需要创建动态的组件，那么需要实现堆的初始化，仍然在board.c 中的 rt_hw_board_init() 函数中完成，是否启用的宏定义在rtconfig.h中定义，RT_USING_HEAP ，默认不开启，所以上面就可以直接使用了。
需要添加的话，在rt_hw_board_init函数的操作系统组件初始化完成后进行

#if defined(RT_USING_USER_MAIN) && defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init(rt_heap_begin_get(), rt_heap_end_get());
#endif

然后需要在board.c实现函数rt_heap_begin_get和rt_heap_end_get

#if defined(RT_USING_USER_MAIN) && defined(RT_USING_HEAP)
#define RT_HEAP_SIZE 1024
static uint32_t rt_heap[RT_HEAP_SIZE];     // heap default size: 4K(1024 * 4)
RT_WEAK void *rt_heap_begin_get(void)
{
    return rt_heap;
}

RT_WEAK void *rt_heap_end_get(void)
{
    return rt_heap + RT_HEAP_SIZE;
}
#endif

参考

RT-Thread Nano 移植原理
RT-Thread Nano 配置