基于STM32标准库移植RT-Thread Nano

只看该作者 · 2021-7-7 12:12

1 前言
RT-Thread Nano是RT-Thread（RTT）的裁剪版，相比完整版本的RT-Thread，RT-Thread Nano保留了RT-Thread的硬实时内核，保证了极少的资源消耗。“麻雀虽小五脏俱全”，RT-Thread Nano内核包含完整的操作系统功能，线程管理、线程间同步与通信、时钟管理、中断管理、内存管理等。线程通信与标准版RT-Thread的兼容，无缝支持RT-Thread应用程序。

RT-Thread Nano内核

只看该作者 · 2021-7-7 12:13

2 什么时候使用RT-Thread Nano
标准版RT-Thread包含了内核、设备驱动、第三方组件、packages等等，而且这些几乎都是开源的，通过“堆积木”的方式即可快速搭建一个基本项目小系统工程，但是带来的代价之一是增加资源（RAM、ROM）的消耗，一些资源比较紧张的CPU则需外扩RAM和ROM。RT-Thread Nano最大特点之一是“资源占用小”，基于资源不足的考虑，RT-Thread Nano是一个优异的选择。

使用RT-Thread Nano的场景参考建议：

资源有限

RAM、ROM资源有限，而项目任务量比较多，必须使用RTOS，此时考虑使用RT-Thread Nano

只需一个调度内核

只需一个调度内核，不需设备管理、第三方组件等外部资源，直接使用RT-Thread Nano，省去裁剪标准RTT时间

复用已有的设备驱动、组件

公司已存在一套出货量巨大的、稳定的设备驱动、组件，不需要使用RTT设备驱动和组件，此时建议使用RT-Thread Nano一个调度内核即可，复用已有的驱动、组件

只看该作者 · 2021-7-7 12:13

3 STM32标准库移植
RT-Thread Nano移植非常简单，RT-Thread Nano已经支持常用CPU，相关启动文件已经提供，移植步骤也给出详细的描述文档，可以参考官方移植教程。对于Keil MDK的下移植，RT-Thread Nano 已集成在其IDE中，可以直接在 IDE 中进行下载添加，十分便捷，而且与使用何种库没有太多关系。本文主要描述IAR下的STM32标准库移植（其实差异也很小很小！）。

第一步：准备IAR工程和RT-Thread Nano源码

准备一个可以正常使用的裸机代码IAR工程
下载RT-Thread Nano代码，RT-Thread Nano

只看该作者 · 2021-7-7 12:14

第二步：拷贝源码

将RT-Thread Nano源码拷贝到工程源码目录下，目录内容包括：

[1] 源码文件，include、libcpu、src 文件夹，如需需finsh组件，还需添加components文件

[2] 配置文件，源码代码 rtthread/bsp 文件夹下board.c 与 rtconfig.h

工程下RT-Thread源码目录

只看该作者 · 2021-7-7 12:15

第三步：加入工程

添加工程下 RT-Thread/src/ 文件夹中所有文件到工程
添加工程下 RT-Thread/libcpu/ 文件夹中相应内核的 CPU 移植文件及上下文切换文件cpuport.c和 context_iar.S
添加 RT-Thread/ 文件夹下的板级配置文件board.c

工程下目录

只看该作者 · 2021-7-7 12:15

第四步：添加头文件路径

添加RT-Thread Nano头文件路径

只看该作者 · 2021-7-7 12:16

第五步：板级配置

这一步主要是板级CPU相关信息配置，源码文件位于board.c。我直接拷贝现有的STM32的工程board.c文件，几乎不用修改。

RT-Thread Nano 已实现异常处理函数 HardFault_Handler和悬挂处理函数 PendSV_Handler，如原工程已实现这两者中断函数，应屏蔽掉，避免编译报错
中断向量，如果存在BootLoader，需先设置中断偏移地址；如没有则不需配置

void rt_hw_board_init()
{
    /* 配置中断向量表偏偏移地址 */
    NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x400);

/* System Clock Update */
SystemCoreClockUpdate();

/* System Tick Configuration */
_SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);

/* Call components board initial (use INIT_BOARD_EXPORT()) */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
rt_components_board_init();
#endif

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

时钟配置，调用SystemCoreClockUpdate配置CPU主时钟
添加系统时钟节拍

/* 滴答定时器配置 */
static uint32_t _SysTick_Config(rt_uint32_t ticks)
{
if ((ticks - 1) > 0xFFFFFF)
{
      return 1;
}

_SYSTICK_LOAD = ticks - 1;
_SYSTICK_PRI = 0xFF;
_SYSTICK_VAL  = 0;
_SYSTICK_CTRL = 0x07;

return 0;
}

/* 时钟节拍中断函数 */
void SysTick_Handler(void)
{
/* enter interrupt */
rt_interrupt_enter();

rt_tick_increase();

/* leave interrupt */
rt_interrupt_leave();
}

至此，一个基本的RT-Thread Nano小系统工程移植完成。

只看该作者 · 2021-7-7 12:17

4 应用实例

main函数为RT-Thread Nano的主线程，我们再创建于一个led线程。

void GPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

static void led_thread_entry(void* parameter)
{
GPIO_Configuration();
for (;;)
{
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
rt_thread_mdelay(500);
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
rt_thread_mdelay(500);
}
}

void led_thread_init(void)
{
    static rt_uint8_t s_led_stack[256];
    static struct rt_thread led_thread;
rt_err_t result;

result = rt_thread_init(&led_thread,
                        "led",
                        led_thread_entry,
                        RT_NULL,
                        (rt_uint8_t*)&s_led_stack[0],
                        sizeof(s_led_stack),
                        7,
                        5);
if (result == RT_EOK)
{
      rt_thread_startup(&led_thread);
}
}

注意：

main线程默认堆栈大小为512字节，如main线程任务量比较大，需调堆栈大小，否则导致线程堆栈溢出
RT-Thread Nano默认配置不支持动态线程，因此采用静态方式创建线程
RT-Thread Nano线程优先级默认最低为8，创建线程指定优先级不能超过该值