从μCOS-Ⅱ到最近很火的RT-Thread的一些移植心得

只看该作者 · 2018-12-20 11:56

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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只看该作者 · 2018-12-20 11:57

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：

其中bsp目录下面,可以看到很多开发板工程目录，如下图：

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：

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。

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。

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：

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。

只看该作者 · 2018-12-20 13:51

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 (28.96 KB )
  
  下载附件
  
  2018-12-20 13:50 上传
  
  在SystemInit()中初始化时钟频率中断向量表位置等。
- components.c中
  
  4-2.png (42.67 KB )
  
  下载附件
  
  2018-12-20 13:50 上传
  
  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：

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

只看该作者 · 2018-12-20 13:52

还有一些等下有时间再写了

只看该作者 · 2018-12-20 16:46

顶一个，优秀的帖子

1万 · 2018-12-20 22:13

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

只看该作者 · 2018-12-24 10:28

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：

只能调用静态方法删除任务：

动态方法：

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。

只看该作者 · 2018-12-24 10:29

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。