【嵌入式】RT-Thread入门（一）内核移植

0 前言

  因为项目的关系，需要使用实时操作系统RT-Thread，虽然很早之前就听过他的大名，但一直没有正式接触，所以也算是入门，打算写几篇文章来记录一下自己的学习例程。

1 RT-Thread Nano

  既然要认真学，那肯定得参考官方的资料。首先打开官方的文档，结构还是非常明确的：

可以先从新手指导开始学习，了解整个RTOS的框架，以及各个部分的介绍，这里暂且按下不表。如果是刚接触RT-Thread，建议还是从Nano版本开始。

2 Keil项目下移植

  只看文档是没有用的，关键在于实操。这里以Keil这个最常用的嵌入式开发软件，以STM32这个最常见的芯片为例，来介绍RT-Thread Nano下的移植方法，还是比较简单的。

  首先在Pack Installer中找到RT-Thread（如果一直在加载中记得科学上网）：

在左侧随便选中一个期间，然后在右边一直划到最底下（按字母排序，R），然后安装即可。

如果实在是加载不出来，也可以到ARM Keil官网去下载——> 链接直达。

  然后正常安装即可，这一步比较简单。

  安装好之后，就可以开始使用了。先找一个可以编译通过且正常运行的项目工程，至少要启用一个串口，然后在RTE中启用RT-Thread：

一般来说，只启用kernal和shell即可，device框架并不完善，如果实在要用还是移步标准版。

  回到工程，可以发现多了一些文件，其中不带黄色钥匙图标的文件（非只读文件）才需要修改，也是添加到项目工程目录中的文件，其他带🔑的文件只是一个引用，原文件并没有复制到项目工程下。

• 1 finsh终端移植

  首先点开board.c文件，可以看到其实已经用error标示了怎么移植（如果直接编译就可以通过error直接定位到这里）

所以第一个地方直接调用串口初始化的函数，第二个地方调用串口输出的函数即可。

和上面一样，字符串输入也需要移植，在finsh_port.c中：

• 2 屏蔽由RTOS接管的中断

  当添加RT-Thread时，它会自动接管HardFault和PendSV两个异常中断（在context_rvds.s文件中），所以原先stm32f10x_it.c中的中断服务函数需要注释掉，不然会报重复定义的错误。

• 3 系统时钟中断函数

  还是在上面的board.c文件中，有一个RT-Thread所需要的时钟中断函数：

需要将这个函数添加到Systick_Handler中：

所有都移植之后，再点击编译，理论上应该是不会再报错了。

3 STM32CubeMX移植

  作为STM32开发未来的趋势，STM32CubeMX其实也已经支持直接在配置中添加RT-Thread Nano内核。RT-Thread官网给出的教程是需要额外添加一个链接，才能够安装RT-Thread包，但其实，新版的STM32CubeMX已经可以直接下载安装RT-Thread库：

同样，在Middleware中也可以看到RT-Thread的选项：

  这里再简单提个题外话。RT-Thread官网给出的教程是需要添加一个链接，然后再下载安装，而且展示的安装版本是3.1.5，和Keil中是一致的，但是我实测发现最新版本只有3.1.3，但实际添加的链接是完全一致的，所以猜测可能是出啥问题导致版本回退了？反倒是直接通过Cube安装的这个带X-CUBE前缀的RT-Thread包的版本是4.1.1，好像要新一点，所以建议还是使用Cube自带的包比较好。而且官网的B站账号下的教程视频也是使用这个版本：

STM32CubeMX使用RT-Thread nano v4.1.1资源包教学

  题外话结束，接下来看一下怎么使用。

  和配置其他外设一样，先选中然后使能对应的组件：

根据上面的视频介绍，kernal、libcpu是必选，shell就是finsh终端，也建议选上。配置好之后，只是表示这个可以选，但还需要使能并配置，如下图所示：

这里需要注意：配置这些的时候一定要仔细看下面的提示，因为设置时不会自动解决依赖关系，这点需要自己手动配置好，比如使能定时器就需要使能堆内存。

  和Keil一样，因为使能了RTOS，有些异常中断会被RTOS接管，因此在生成代码这里要取消生成：

另外，很重要的一点是，在使能了RT-Thread，如果TimeBase还是Systick的话，会弹出一个警告：

上面的视频教程中是直接忽略了，但可能是和芯片型号有关，我在使用STM32F7时，如果这里仍然坚持使用Systick，那么程序运行就会卡在HAL_Delay函数这里，猜测应该是中断优先级设置有问题，因为Systick的中断也被接管了，中断的优先级到底是多少也不清楚，如果遇到这种情况，不用太纠结，建议直接换一个定时器。

  最后，再来介绍几个可能会出现的错误：

报错找不到board.h文件，为了避免每次生成都需要改一次，这里可以自己定义一个board.h文件，空的都行。

这里的寄存器有问题，在STM32F7的HAL库中，数据寄存器分为输入数据寄存器（RDR）和输出数据寄存器（TDR），根据上下文语境，这里应该是输入数据寄存器，所以改为RDR，而且，这里有一个问题就是else部分中的延时，经过测试，发现这个延时没有任何作用，反倒是会导致数据接收不完整等问题，所以这里也需要注释掉。改完之后如下所示。

4 代码启动流程

  为什么可以在原先裸机代码工程的基础上直接添加一个RT-Thread，而且不用修改任何原来的代码，这到底是怎么实现的呢？其实就涉及到了RT-Thread项目的启动流程。如果在芯片中仿真，可以发现，程序执行完了启动代码之后，首先跳转的并不是main函数，而是components.c中的这里：

执行完了这个rtthread_startup函数之后才会跳转到main函数。那这个在函数名中加上$Sub$$是啥意思？其实这个涉及到MDK编译器的一个功能——即给一个函数打补丁，实现在已经被“固定死”的函数前后加上一段自定义的代码。

  一般$Sub$$要和$Super$$一起使用，其中，后者用来声明需要打补丁的函数，前者用来定义补丁的内容，举个例子：

//以下demo来自arm mdk开发者手册
//这个demo比较清晰地列出了补丁操作的框架,这个操作可以说十分简单但是考验概念理解力;
//执行完sub函数之后，在sub函数中extern一下 super函数，然后调用super函数回到原函数去执行；
extern void ExtraFunc(void);    //补丁操作;

extern void $Super$$foo(void):
void $Sub$$foo(void)
{
    ExtraBeforeFunc();     // 函数执行之前的补丁操作;    
    $Super$$foo();         // 通过$Super$$foo()调用函数原型;
    ExtraAfterFunc();      // 函数执行之后执行的部分
}

Reference