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基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano

2021-6-19 10:32| 发布者: admin| 查看: 1| 评论: 3|原作者: 鸣涧_GC96O

摘要: 基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano本文介绍如何基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano ,并以一个 stm32f103 的基础工程作为示例进行讲解。RT-Thread Nano 已集成在 Keil MDK 中,可以直接在 IDE 中进行下载添加。本文 ...
基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano

本文介绍如何基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano ,并以一个 stm32f103 的基础工程作为示例进行讲解。

RT-Thread Nano 已集成在 Keil MDK 中,可以直接在 IDE 中进行下载添加。本文档介绍了如何使用 MDK 移植 RT-Thread Nano,并以一个 stm32f103 的基础工程作为示例进行讲解。

移植 Nano 的主要步骤:

  • 准备一个基础的 keil MDK 工程,并获取 RT-Thread Nano pack 安装包并进行安装。
  • 在基础工程中添加 RT-Thread Nano 源码。
  • 适配 Nano,主要从 中断、时钟、内存这几个方面进行适配,实现移植。
  • 验证移植结果:编写第一个应用代码,基于 RT-Thread Nano 闪烁 LED。
  • 最后可对 Nano 进行配置:Nano 是可裁剪的,通过配置文件 rtconfig.h 实现对系统的裁剪。
准备工作
  • 准备一份基础的裸机源码工程,如一份 stm32 的 LED 指示灯闪烁示例代码。
  • 在 KEIL 上安装 RT-Thread Nano Pack。
基础工程准备

在移植 RT-Thread Nano 之前,我们需要准备一个能正常运行的裸机工程。作为示例,本文使用的是基于 STM32F103 的一个 LED 闪烁程序。程序的主要截图如下:

在我们的例程中主要做了系统初始化与 LED 闪烁功能,编译下载程序后,就可以看到 LED 闪烁了。读者可以根据自己的需要使用的芯片,准备一个类似的裸机工程。

Nano Pack 安装

Nano Pack 可以通过在 Keil MDK IDE 内进行安装,也可以手动安装。下面开始介绍两种安装方式。

方法一:在 IDE 内安装

打开 MDK 软件,点击工具栏的 Pack Installer 图标:

点击右侧的 Pack,展开 Generic,可以找到 RealThread::RT-Thread,点击 Action 栏对应的 Install ,就可以在线安装 Nano Pack 了。另外,如果需要安装其他版本,则需要展开 RealThread::RT-Thread,进行选择。

方法二:手动安装

我们也可以从官网下载安装文件,RT-Thread Nano 离线安装包下载,下载结束后双击文件进行安装:

添加 RT-Thread Nano 到工程

打开已经准备好的可以运行的裸机程序,将 RT-Thread 添加到工程。如下图,点击 Manage Run-Time Environment。

在 Manage Rum-Time Environment 里 "Software Component" 栏找到 RTOS,Variant 栏选择 RT-Thread,然后勾选 kernel,点击 "OK" 就添加 RT-Thread 内核到工程了。

现在可以在 Project 看到 RT-Thread RTOS 已经添加进来了,展开 RTOS,可以看到添加到工程的文件:

Cortex-M 芯片内核移植代码:

context_rvds.scpuport.c

Kernel 文件包括:

clock.ccomponents.cdevice.cidle.cipc.cirq.ckservice.cmem.cobject.cscheduler.cthread.ctimer.c

配置文件:

board.crtconfig.h


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最新评论

鸣涧_GC96O 2020-11-26 21:14
适配 RT-Thread Nano中断与异常处理

RT-Thread 会接管异常处理函数 HardFault_Handler() 和悬挂处理函数 PendSV_Handler(),这两个函数已由 RT-Thread 实现,所以需要删除工程里中断服务例程文件中的这两个函数,避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译,没有出现函数重复定义的错误,则不用做修改。

系统时钟配置

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。

[color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* board.c */void rt_hw_board_init(){    HAL_Init();    SystemClock_Config();    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* System Clock Update */    SystemCoreClockUpdate();    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* System Tick Configuration */    _SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* 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}


                               
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由于 SysTick_Handler() 中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现,做了系统 OS Tick,所以还需要删除工程里中原本已经实现的 SysTick_Handler() ,避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译,没有出现函数重复定义的错误,则不用做修改。

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:


                               
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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:


                               
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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。

鸣涧_GC96O 2020-11-26 21:15
适配 RT-Thread Nano中断与异常处理

RT-Thread 会接管异常处理函数 HardFault_Handler() 和悬挂处理函数 PendSV_Handler(),这两个函数已由 RT-Thread 实现,所以需要删除工程里中断服务例程文件中的这两个函数,避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译,没有出现函数重复定义的错误,则不用做修改。

系统时钟配置

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。

[color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* board.c */void rt_hw_board_init(){    HAL_Init();    SystemClock_Config();    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* System Clock Update */    SystemCoreClockUpdate();    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* System Tick Configuration */    _SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);    [color=rgba(149, 165, 166, 0.8)]/* 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}


                               
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由于 SysTick_Handler() 中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现,做了系统 OS Tick,所以还需要删除工程里中原本已经实现的 SysTick_Handler() ,避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译,没有出现函数重复定义的错误,则不用做修改。

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:


                               
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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:


                               
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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。

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