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从μCOS-Ⅱ到最近很火的RT-Thread的一些移植心得

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Fillmore|  楼主 | 2018-12-20 11:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Fillmore 于 2019-7-19 10:08 编辑

公司项目原先使用μCOS-II,但是μCOS存在商业使用付费问题,故而我们转向用国产开源免费RTOS RT-Thread替代,花了一天半的时间将原来的μCOS代码移植到了RT-Thread上面。下面分移植方法和API对应表两部分讲下方法。写的不好 请大家多包涵

一、移植方法
软件环境:Win7+MDK5.18.0
硬件环境:STM32F103
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评论
风信子1314 2018-12-24 10:43 回复TA
用过 UCOS 和 FreeRTOS,后边切到了 RT-Thread,感觉内核都是一样的用,唯一感觉大不同的就是组件生态。RT-Thread 的组件生态真的非常的丰富,我能用到的组件,它都有了,都不需要我去移植,大大缩短了项目周期,这是我最看好的地方。 

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Fillmore|  楼主 | 2018-12-20 11:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 Fillmore 于 2018-12-20 13:44 编辑

1.从GitHub下载RT-Thread源码:https://github.com/RT-Thread/rt-thread
2.将1步骤下载的源码打开,目录如下:
1-1.png
其中bsp目录下面,可以看到很多开发板工程目录,如下图:
1-2.png
项目主控是stm32f1系列的,选择stm32f10x这个目录下的工程作为基础版本。
3.基础工程框架下,将我们原有的工程文件添加进来,除去μCOS-II相关源码。
原来基于μCOS-II的相关源码目录如下:
3-1.png
os_cfg.h:μCOS-II系统相关的一些宏开关定义(如是否使能事件、mailbox、信号量及队列等)、系统参数定义(如每秒tick数、任务栈大小定义等),对应RT-Thread里面的rtconfig.h。
3-2.png
这个目录下面是与处理器相关的代码,os_cpu_a.asm 文件通过 Thumb2 指令实现的一些中断服务函数等,例如 voidOS_CPU_PendSVHandler(void) 处理上下文切换异常等;对应到RT-Thread里面的context_rvds.S 这个文件。os_cpu_c.c文件实现任务栈初始化和一些钩子函数(如空闲任务和systick等),对应到RT-Thread里面的 cpuport.c。

需要说明的是启动文件context_rvds.S里面定义了两个中断服务函数跟stm32f10x_it.c里面是重复的,分别是HardFault_Handler和PendSV_Handler,移植的时候需要屏蔽掉stm32f10x_it.c里面相应的部分。
3-3.png
这个目录下是与处理器无关的文件,对应RT-Thread根目录下src里面的内容。

在移植的时候,先将以上与μCOS-II相关的源码全部删除,把我们工程其他源码放在 \bsp\stm32f10x\src 这个路径下,keil工程建立在 \bsp\stm32f10x 这里。
    Keil工程目录如下:
3-4.png
  • Startup目录下是stm32和RT-Thread的启动文件,主要是中断向量表及中断服务函数定义,堆栈和PC指针的相关初始化。
  • USER 目录下是我们的产品业务实现相关文件,包括 main.c 文件。
  • RTT 目录下是RT-Thread源码,就是RT-Thread根目录下 src 里面的内容。




3-5.png

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Fillmore|  楼主 | 2018-12-20 13:51 | 显示全部楼层
4.使用RTT的接口修改掉原来的一些系统调用,具体如下:
  • 单纯地替换接口是比较容易的(详见后面API对应表),只是在移植的过程中需要了解μCOS-II和RT-Thread在工程涉及的部分存在哪些差异,并按照RT-Thread的方式来更新这些地方。例如uart 的使用,以及系统的启动过程等。
  • 说明一下uart驱动的移植,涉及到两个驱动文件:usart.c 和 serail.c ;在 serail.c 中定义了初始化、打开设备、数据收发等接口,由于接口中都是动态分配缓存的( rtconfig.h 里面可以配置系统是否使用动态分配内存,但是关掉这个宏之后 serail.c 中相关接口会报错,因为函数定义被屏蔽掉了),所以需要打开 RT_USING_HEAP 这个宏定义。打开这个宏之后,我们来看看系统启动:

    • startup_stm32f10x_hd.s中
      4-1.png
      在SystemInit()中初始化时钟频率中断向量表位置等。
    • components.c中
      4-2.png
      rtthread_startup()启动RT-Thread。
    • 详细看看rtthread_startup()里面的工作:
      rt_hw_board_init() 板子初始化工作;rt_show_version() 显示版本信息;rt_system_timer_init() 定时器初始化;rt_system_scheduler_init() 任务调度器初始化;rt_application_init() 用户自定义的任务;rt_system_timer_thread_init() 定时器线程初始化;rt_thread_idle_init() 空闲任务初始化;rt_system_scheduler_start() 开始任务调度;

            任务调度开始之后,OS就启动好了,之后程序都在OS的管理下运行了。
  • 接着说uart驱动,因为打开了RT_USING_HEAP,我们需要对系统堆进行初始化:
        rt_system_heap_init((void*)HEAP_BEGIN,(void*)SRAM_END);//其中HEAP_BEGIN为堆起始地址,SRAM_END为结束地址

    根据自己的MCU进行定义:


4-3.png

这样定义 heap 范围应将 startup_stm32f10x_hd.s 中 heap size 改为0。

  • 然后是uart硬件层初始化

    rt_hw_usart_init();//注册设备(uart1~uart5)    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);//使能RT_CONSOLE_DEVICE_NAME//这个宏定义的uart口打印。


  • 采用轮询方式发送,中断方式接收数据

4-4.png


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Fillmore|  楼主 | 2018-12-20 13:52 | 显示全部楼层
还有一些 等下有时间再写了

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877049204| | 2018-12-20 16:46 | 显示全部楼层
顶一个,优秀的帖子

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RT-Thread很多年前就有了  以前的NXP系列开发板与RT-Thread配套教程也做得不错

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Fillmore|  楼主 | 2018-12-24 10:28 | 显示全部楼层
5. 任务的创建与删除

RT-Thread的任务管理分静态方法和动态方法,静态方法:
  
5-1.png

只能调用静态方法删除任务:
  
5-2.png

动态方法:
   5-3.png

只能调用动态方法删除任务:

rt_err_t rt_thread_delete(rt_thread_tthread);
其他诸如SPI等驱动及事件、信号量等处理不再赘述。

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Fillmore|  楼主 | 2018-12-24 10:29 | 显示全部楼层
二、μCOS-II与RT-Thread API对应表:(左侧μCOS-Ⅱ,右侧RT-Thread)
任务创建与删除:
OSInit(&err);初始化μC/OS-Ⅱ,对这个函数的调用必须在调用OSStart()函数之前。
分动态和静态方法,
动态方法:
rt_thread_create();
rt_thread_delete();
静态方法:
rt_thread_init();
rt_thread_detach();
OSTaskCreate();
OSTaskDel();
OSStart();真正开始运行多任务。
rt_thread_startup(tid);

任务挂起与恢复
OSTaskSuspend();
rt_thread_suspend(tid);
OSTaskResume ();
rt_thread_resume (tid);

操作系统进入/退出“临界区”的功能代码:
OS_ENTER_CRITICAL();
rt_enter_critical ();
OS_EXIT_CRITICAL();
rt_exit_critical ();

ENTER ISR
OSIntEnter ();
rt_interrupt_enter();
OSIntExit ();
rt_interrupt_leave();

任务优先级:
μC/OS-Ⅱ和RT-Thread都是值越小优先级越高,但优先级数不同,μC/OS-Ⅱ支持最多64级,RT-Thread支持最多256级。

任务延时:
OSTimeDly();延时ticks
rt_thread_delay ();延时ticks
OSTimeDlyHMSM ();延时(时 分 秒 毫秒)


事件:
μC/OS-Ⅱ
功能
信号量
互斥信号量
事件标志组
消息邮箱
消息队列
建立事件
OSSemCreate();
OSMutexCreate();
OSFlagCreate();
OSMboxCreate();
OSQCreate();
删除事件
OSSemDel ();
OSMutexDel ();
OSFlagDel ();
OSMboxDel ();
OSQDel ();
等待事件
OSSemPend();
OSMutexPend();
OSFlagPend();
OSMboxPend();
OSQPend();
发送事件
OSSemPost();
OSMutexPost();
OSFlagPost();
OSMboxPost();
OSQPost();
无等待获得事件
OSSemAccept();
OSMutexAccept();
OSFlagAccept();
OSMboxAccept();
OSQAccept();
查询事件状态
OSSemQuery();
OSMutexQuery();
OSFlagQuery();
OSMboxQuery();
OSQQuery();

RT-Thread
功能
信号量
互斥信号量
事件标志组
消息邮箱
消息队列
建立事件
静态方法:
rt_sem_init();
动态方法:
rt_sem_create();
静态方法:
rt_mutex_init ();
动态方法:
rt_mutex_create  ();
静态方法:
rt_event_init ();
动态方法:
rt_event_create  ();
静态方法:
rt_mb_init ();
动态方法:
rt_mb_create ();
静态方法:
rt_mq_init ();
动态方法:
rt_mq_create ();
删除事件
静态方法:
rt_sem_detach();
动态方法:
rt_sem_delete();
静态方法:
rt_mutex_detach ();
动态方法:
rt_mutex_delete  ();
静态方法:
rt_event_detach  ();
动态方法:
rt_event_delete  ();
静态方法:
rt_mb_detach ();
动态方法:
rt_mb_delete ();
静态方法:
rt_mq_detach ();
动态方法:
rt_mq_delete ();
等待事件
rt_sem_take();
rt_mutex_take();
rt_event_recv();
rt_mb_recv();
rt_mq_recv();
发送事件
rt_sem_release();
rt_mutex_release();
rt_event_send();
rt_mb_send_wait();
rt_mq_send();
rt_mq_urgent();
无等待获得事件
rt_sem_trytake();

rt_mb_send();

查询事件状态



其他
rt_sem_control();
执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现
rt_mutex_control();
目前函数直接返回err:
return -RT_ERROR;
rt_event_control();
执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现
rt_mb_control();
执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现
rt_mq_control();
执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现

整个移植过程就这样,最后谈下RT-Thread。
接触RT-Thread之后,个人还是蛮喜欢的,入门很快,编码风格很好。它是一个分层的操作系统,有丰富的系统组件,例如LwIP轻型TCP/IP协议栈、文件系统等,使用方便。

开发过程中对RT-Thread与μCOS最大的不同体验一个是在RT-Thread中的静态和动态方法的区分,另一个是内存安全性方面。以前项目跑在μCOS上很多double free的问题,μCOS不做任何警告,完全看不出来有什么问题,只是时间久了,系统复位;移植到RT-Thread上之后double free系统会assert,一次性解决了好些bug。

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619888476| | 2018-12-24 13:38 | 显示全部楼层
可以

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Fillmore|  楼主 | 2019-8-20 10:41 | 显示全部楼层
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