01-新建HAL工程及移植RT-Nano到Alios Developer Kit

用户8913398

发布于 2022-11-16 15:48:14

8620

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文章被收录于专栏：嵌入式实验基地

系列视频教程

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Part1教程计划

1第一阶段

基于Alios DevelopeKit开发板（主控STM32L496VGT6）;
HAL库与cubemx开发，RT_THread作为操作系统使用，仅仅是作为操作系统，目前不涉及软件包、驱动的使用;
学会HAL库基本外设开发、cubemx使用，与RT-Thread操作系统使用;

2第二阶段

专注一些模组、小项目的开发使用,编写Alios DevelopeKit开发板板载传感器驱动;
转入RT-Thread标准版，使用RT-Thread软件包、驱动库等开发,学习完整版RT_Thread;
任重而道远，工作时间比较紧张，不定期更新，尽量做到周更，希望对大家有用，一起搞起来吧;

Part2rt-thread版本介绍

版本：https://www.rt-thread.org/document/site/#/

3Nano版本

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，入门文档传送门

支持架构：ARM：Cortex M0/ M3/ M4/ M7 等、RISC-V 及其他。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。

4标准版本

相比较Nano版本，除了内核之外，还由内核层、组件和服务层、IoT 框架层、文件系统、图形库、设备框架等组成。包含完整的中间件组件，具备低功耗、安全、通信协议支持和云端连接能力，是一个完整的 IoT OS，入门文档传送门

5RT-Thread Smart

RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统，简称为 rt-smart，它把应用从内核中独立出来，形成独立的用户态应用程序，并具备独立的地址空间（32 位系统上是 4G 的独立地址空间）。rt-smart 软件包是 RT-Thread Smart 的用户体验软件包，可在 QEMU 模拟的 VExpress-A9 机器中或树莓派 4B 开发板上执行。本文档是针对 QEMU、树莓派 4B 开发板上快速上手 rt-smart,入门文档传送门

初级教程选择最基本的rt-thread nano版本，主要学习rt-thread内核和HAL库、cubems的使用。

Part3已发布HAL与cubemx与rt-thread教程

Part4Alios DevelopeKit开发板介绍

之前拼夕夕上拼的开发板，价格相当可以，相信不少小伙伴都买了，小飞哥买来之后已经吃灰大半年了，这次也是重新拾起来，做教程学习使用，后续开发教程就在这块板子上进行啦

9开发板简介

硬件介绍传送门：https://github.com/alibaba/AliOS-Things/wiki/AliOS-Things-Developer-Kit-Hardware-Guide

开发板是基于STM32L496VGTx芯片研发的一款物联网开发板，STM32L496VGTx这款芯片具有高性能、低功耗的特点。其内核为ARM 32位Cortex-M4 CPU,最高80MHZ的主频率，1MB的闪存320KB的SRAM，最多支持136个高速IO口，还支持SPI，CAN,I2C,I2S,USB,UART等常用的外设接口。

10开发板资源

11开发板框架

Part5RT-Thread Nano移植

12移植方法

咱们使用cubemx移植，比较简单快速，官网教程传送门

移植目录结构

1、准备工作

下载 Cube MX 5.0 ，下载地址 https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html
在 CubeMX 上下载 RT-Thread Nano pack 安装包
keil5安装

2、rtt Nano Pack安装

要获取 RT-Thread Nano 软件包，需要在 CubeMX 中添加 https://www.rt-thread.org/download/cube/RealThread.RT-Thread.pdsc

具体步骤：

进入打开 CubeMX，从菜单栏 help 进入 Manage embedded software packages 界面;
点击 From Url 按钮，进入 User Defined Packs Manager 界面，其次点击 new，填入上述网址，然后点击 check，如下图所示：

check 通过后，点击 OK 回到 User Defined Packs Manager 界面，再次点击 OK，CubeMX 自动连接服务器，获取包描述文件;
回到 Manage embedded software packages 界面，就会发现 RT-Thread Nano 3.1.5 软件包，选择该软件包，点击 Install Now，如下图所示：

点击安装之后，弹出 Licensing Agreement ，同意协议，点击 Finish，如下图所示：

等待安装完成，成功安装后，版本前面的小蓝色框变成填充的黄绿色，现象如下图所示：

至此，RT-Thread Nano 软件包安装完毕，退出 Manage embedded software packages 界面，进入 CubeMX 主界面。

3、创建工程

选择开发板对应的芯片型号，新建工程即可

时钟配置，创建好工程后，可以采用默认的时钟配置，也可以自定义时钟，小飞哥采用的是外部时钟配置，首先需要选择时钟源

选择外部时钟源，由于硬件焊接的是8M晶体，这里选择8M，主频最大80MHZ，那就给他干到80MHZ，榨干他

调试模式配置，SWD模式

选择 Nano 组件

选中芯片型号之后，点击 Softwares Packages->Select Components，进入组件配置界面，选择 RealThread，然后根据需求选择 RT-Thread 组件，然后点击 OK 按钮，如下图所示：

注意

RT-Thread Nano 软件包中包含 kernel, shell 和 device 三个部分，仅选择 kernel 表示只使用 RT-Thread 内核，工程中会添加内核代码；选择 kernel 与 shell 表示在使用 RT-Thread Nano 的基础上使用 FinSH Shell 组件，工程中会添加内核代码与 FinSH 组件的代码。再选择 device 表示使用 rt-thread 的 device 框架，用户基于此框架编写外设驱动并注册后，就可以使用 device 统一接口操作外设。

第一阶段教程主要是HAL库，所以暂时不添加device库

配置Nano

根据自己的都需要配置一些参数，基本都是默认不需要怎么调整

配置串口

配置串口，用于FinSH控制台使用，结合开发板硬件连接，选择LPUART1，PB10,PB11，一定要这么选，不然会出问题，波特率115200

中断配置

RT-Thread 操作系统重定义 HardFault_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler 中断函数，为了避免重复定义的问题，在生成工程之前，需要在中断配置中，代码生成的选项中，取消选择三个中断函数（对应注释选项是 Hard fault interrupt, Pendable request, Time base :System tick timer），最后点击生成代码，具体操作如下图所示：

工程配置

生成代码

到这里就可以进行代码生成了

4、工程适配RTT-Nano

直接生成的工程是有一些问题，需要处理一下的，首次编译会报一个错误，错误信息是说有个文件没有包含，定位过去看看，需要手动取消注释，在cubemx配置中没有看到这个选项，每次新生成工程，都要搞一下子...蓝瘦想哭

接下来需要在 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， HAL_Init() 初始化 HAL 库， SystemClock_Config() 配置了系统时钟， SystemCoreClockUpdate() 对系统时钟进行更新，_SysTick_Config() 配置了 OS Tick。此处 OS Tick 使用滴答定时器 systick 实现，需要用户在 board.c 中实现 SysTick_Handler() 中断服务例程，调用 RT-Thread 提供的 rt_tick_increase() ，如下图所示。

void rt_hw_board_init(void)
{
    extern void SystemClock_Config(void);
    
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    SystemCoreClockUpdate();
 
  //板级外设初始化
   MX_GPIO_Init();
  //uart_init();
    /* 
     * 1: OS Tick Configuration
     * Enable the hardware timer and call the rt_os_tick_callback function
     * periodically with the frequency RT_TICK_PER_SECOND. 
     */
    HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/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
}

我们的外设初始化也统一放在这里

串口号也需要更改，rt-thread默认的串口号是USART2，改为我们需要的串口号

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：

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：

注意

开启 heap 动态内存功能后，heap 默认值较小，在使用的时候需要改大，否则可能会有申请内存失败或者创建线程失败的情况，修改方法有以下两种：

可以直接修改数组中定义的 RT_HEAP_SIZE 的大小，至少大于各个动态申请内存大小之和，但要小于芯片 RAM 总大小。

也可以参考《RT-Thread Nano 移植原理》——实现动态内存堆章节进行修改，使用 RAM ZI 段结尾处作为 HEAP 的起始地址，使用 RAM 的结尾地址作为 HEAP 的结尾地址，这是 heap 能设置的最大值的方法。

5、main函数处理与编写第一个rt-thread函数

为了避免每次代码生成之后重复调用初始化内容，我们把板级系统生成的初始化代码屏蔽掉，统一在board.c中调用，需要做一下处理

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
#if 0
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
#endif
  //rt_user_thread_entry();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    rt_kprintf("\r\n----------start------\r-!\n");
    rt_kprintf("欢迎关注小飞哥玩嵌入式\r\n");
    rt_kprintf("HELLO RT-THREAD Nano!\r\n");
    rt_kprintf("\r\n----------end------\r\n");
   rt_thread_mdelay(1000);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

然后编译下载固件，OK，至此，移植工作就已经完成了，还是比较顺利的，后面就可以学习Nano的核心组件了

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原始发表：2022-09-25，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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