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基于rt-thread系统的探索者开发板综合测试实验(一)

前言

本人正在学习rt-thread操作系统，rt-thread系统是一款非常优秀的国产的嵌入式实时操作系统，并且是完全开源和免费的，可以直接应用于商业产品开发。手里只有一款正点原子的STM32F4探索者开发板，所以就用这块开发板来学习了。该开发板的功能还是比较多的，其中的综合测试实验非常丰富，但是这款开发板是使用uC/OS-II操作系统来实现综合测试实验的，所以就想着用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现综合测试实验。

一、需要哪些知识？

用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现综合测试实验都需要具备哪些知识呢？至少需要以下几点：
1、移植
首先就是要把rt-thread系统移植到我们的工程里，这个很好理解，不移植咋用啊。
2、线程
所有嵌入式实时操作系统都有任务/线程的概念，在uC/OS-II系统里叫任务，在rt-thread系统里叫线程。线程就是一个小的程序单元，每个线程做一件事，互相不干扰，由系统进行调配和管理。这里我们需要掌握线程的创建、切换等知识。
3、线程间同步和通信
很多时候不仅需要线程间切换，而且还需要各个线程间的同步和通信。比如几个线程都需要操作同一个数组，或者几个线程需要使用同一个变量等等。各种嵌入式实时操作系统都有自己的线程间同步和通信的工具，比如，信号量、邮箱等等。我们需掌握这些工具的创建和使用。
掌握这3点就基本可以完成rt-thread系统对uC/OS-II系统的替换了，但是rt-thread系统可不只这些内容，它还有设备框架、文件系统等概念。后续可以用rt-thread系统的设备框架实现开发板的外设操作，还可以使用rt-thread系统的文件系统来替换综合实验里使用的FATFS文件系统等等，慢慢来，需要学习的东西还有很多。

二、移植

具体移植过程如下：
1、准备rt-thread系统源码，我用的是rt-thread-4.0.3正式发布版，发布版比较稳定，是rt-thread官网推荐的可用于正式产品中的版本。
2、准备探索者开发板里面的综合测试实验源码，我用的是寄存器版本，用库函数版本也一样，我们只针对操作系统的替换，其他具体实现的函数不做修改。
3、在综合测试实验下建立名为rtthread的文件夹，文件夹里放入如下图所示内容。
在这里插入图片描述
这些文件都是从rt-thread-4.0.3正式发布版里面复制过来的。发布版里面有很多文件，我们只选择对我们有用的，其他的文件不需要。上面图片里的include和src都是直接复制过来的；libcpu里面只复制了libcpu\arm\cortex-m4文件夹；board文件夹是复制了bsp\stm32\stm32f407-atk-explorer\board文件夹。这里我们先只使用rt-thread系统的内核文件，后续再把rt-thread系统的设备框架、文件系统等逐步加上。
4、修改工程文件。打开工程，在项目里添加两个文件夹rt-thread-Kernel和rt-thread-CORTEX-M4。rt-thread-Kernel里添加rt-thread内核源文件；rt-thread-CORTEX-M4里添加cpuport.c和context_rvds.s文件；在USER里面添加board.c文件，然后添加对应的.h文件。把uC/OS-II的文件夹移除。
5、修改board.c文件。board文件夹里面的board.c文件，需要修改一下。这里面只需要放一个rt_hw_board_init()函数即可，这个函数主要完成在进入main函数之前的一些初始化工作。函数里的具体程序如下：

void rt_hw_board_init()
{
#ifdef SCB_EnableICache
    /* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/
    SCB_EnableICache();
#endif

#ifdef SCB_EnableDCache
    /* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/
    SCB_EnableDCache();
#endif
    /* Heap initialization */
#if defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init((void *)HEAP_BEGIN, (void *)HEAP_END);
#endif

    /* Pin driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_PIN
    rt_hw_pin_init();
#endif

    /* USART driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_SERIAL
    rt_hw_usart_init();
#endif

    /* Set the shell console output device */
#ifdef RT_USING_CONSOLE
    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);
#endif

    /* Board underlying hardware initialization */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif
}

6、简化替换。探索者开发板综合测试实验实现了很多功能。这里为了先让rt-thread系统跑起来，第一阶段我们先实现部分功能。具体如下：具体实现的功能如下：

case 0:ebook_play();break;		//电子图书
case 1:picviewer_play();break;	//数码相框
case 4:calendar_play();break;	//时钟
case 7:notepad_play();break;	//记事本
case 8:exe_play();break;		//运行器
case 9:paint_play();break;		//手写画笔
case 15:calc_play();break;		//计算器
case 17:app_play();break;		//APP

这些功能的实现只用到了线程的知识，上手比较快。其他的功能先注释掉，同时在工程里移除相应功能的文件夹，要不会报错。
以上移植的工作就完成了，下面该具体修改程序，完成替换了。

三、修改程序。

需要修改的程序不算多，主要是用rt-thread系统里的函数替换掉对应uC/OS-II系统里的函数。具体修改内容如下：
1、修改delay.c文件。开发板里的delay.c文件要修改一下，其中包括调度上锁，调度解锁，延时函数，systick中断服务函数，2个宏定义，3个函数。具体如下：

#define delay_ostickspersec	RT_TICK_PER_SECOND	//OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting 	rt_interrupt_nest	//中断嵌套级别,即中断嵌套次数
   //us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)
void delay_osschedlock(void)
{
	rt_enter_critical();					//RT-Thread调度器上锁
}
//us级延时时,恢复任务调度
void delay_osschedunlock(void)
{	
	rt_exit_critical();					   //RT-Thread调度器解锁
}
//调用OS自带的延时函数延时
//ticks:延时的节拍数
void delay_ostimedly(u32 ticks)
{
	rt_thread_delay(ticks);				   //RT-Thread延时
}
//systick中断服务函数,使用OS时用到
void SysTick_Handler(void)
{	
	if(delay_osrunning==1)					//OS开始跑了,才执行正常的调度处理
	{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
	}

2、删掉重复的函数。HardFault_Handler函数使用开发板里面的，把context_rvds.s里面的HardFault_Handler函数删掉。
3、uC/OS-II系统里的进入中断和离开中断函数全部用rt-thread系统里相应的函数替换。

rt_interrupt_enter();替换OSIntEnter();
rt_interrupt_leave();替换OSIntExit(); 
rt_enter_critical();替换OS_ENTER_CRITICAL();
rt_exit_critical();替换OS_EXIT_CRITICAL();

4、线程替换任务。在rt-thread系统下创建4个线程，替换uC/OS-II系统下的4个任务。分别为START线程、USART线程、MAIN线程和WATCH线程。uC/OS-II系统创建任务用的是OSTaskCreate函数，rt-thread系统创建线程用的rt_thread_create函数。如何创建线程和具体的代码，这里就不写了，最后我会上传整个工程的源文件，可以看里面内容。值得注意的是，这里遇到了一个问题，就是线程的栈大小设置。最开始我把线程栈的大小设置成和uC/OS-II系统对应任务栈的大小一样，结果程序总是卡死，最后发现是栈溢出错误。然后我将线程的栈改大一些，就正常了。这里具体为什么会出现这个问题，还没有弄明白，有时间仔细研究一下。

总结

以上就是用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现探索者开发板综合测试实验的第一阶段，这一阶段完成了rt-thread系统的移植，主要线程的创建，实现了综合实验的部分功能。总体来说还是比较简单的，但是从初学操作系统到完成以上工作还是费了一点力气。希望能给需要的人带来一点帮助。
接下来第二阶段的文章将实现音频播放功能，这里需要用到线程间通信，邮箱的功能，同时还需要创建一个音乐播放线程。好了，这篇文章就到这里。

版权声明：本文为CSDN博主「i5201576」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/i5201576/article/details/122732327

前言

本人正在学习rt-thread操作系统，rt-thread系统是一款非常优秀的国产的嵌入式实时操作系统，并且是完全开源和免费的，可以直接应用于商业产品开发。手里只有一款正点原子的STM32F4探索者开发板，所以就用这块开发板来学习了。该开发板的功能还是比较多的，其中的综合测试实验非常丰富，但是这款开发板是使用uC/OS-II操作系统来实现综合测试实验的，所以就想着用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现综合测试实验。

一、需要哪些知识？

用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现综合测试实验都需要具备哪些知识呢？至少需要以下几点：
1、移植
首先就是要把rt-thread系统移植到我们的工程里，这个很好理解，不移植咋用啊。
2、线程
所有嵌入式实时操作系统都有任务/线程的概念，在uC/OS-II系统里叫任务，在rt-thread系统里叫线程。线程就是一个小的程序单元，每个线程做一件事，互相不干扰，由系统进行调配和管理。这里我们需要掌握线程的创建、切换等知识。
3、线程间同步和通信
很多时候不仅需要线程间切换，而且还需要各个线程间的同步和通信。比如几个线程都需要操作同一个数组，或者几个线程需要使用同一个变量等等。各种嵌入式实时操作系统都有自己的线程间同步和通信的工具，比如，信号量、邮箱等等。我们需掌握这些工具的创建和使用。
掌握这3点就基本可以完成rt-thread系统对uC/OS-II系统的替换了，但是rt-thread系统可不只这些内容，它还有设备框架、文件系统等概念。后续可以用rt-thread系统的设备框架实现开发板的外设操作，还可以使用rt-thread系统的文件系统来替换综合实验里使用的FATFS文件系统等等，慢慢来，需要学习的东西还有很多。

二、移植

具体移植过程如下：
1、准备rt-thread系统源码，我用的是rt-thread-4.0.3正式发布版，发布版比较稳定，是rt-thread官网推荐的可用于正式产品中的版本。
2、准备探索者开发板里面的综合测试实验源码，我用的是寄存器版本，用库函数版本也一样，我们只针对操作系统的替换，其他具体实现的函数不做修改。
3、在综合测试实验下建立名为rtthread的文件夹，文件夹里放入如下图所示内容。
在这里插入图片描述
这些文件都是从rt-thread-4.0.3正式发布版里面复制过来的。发布版里面有很多文件，我们只选择对我们有用的，其他的文件不需要。上面图片里的include和src都是直接复制过来的；libcpu里面只复制了libcpu\arm\cortex-m4文件夹；board文件夹是复制了bsp\stm32\stm32f407-atk-explorer\board文件夹。这里我们先只使用rt-thread系统的内核文件，后续再把rt-thread系统的设备框架、文件系统等逐步加上。
4、修改工程文件。打开工程，在项目里添加两个文件夹rt-thread-Kernel和rt-thread-CORTEX-M4。rt-thread-Kernel里添加rt-thread内核源文件；rt-thread-CORTEX-M4里添加cpuport.c和context_rvds.s文件；在USER里面添加board.c文件，然后添加对应的.h文件。把uC/OS-II的文件夹移除。
5、修改board.c文件。board文件夹里面的board.c文件，需要修改一下。这里面只需要放一个rt_hw_board_init()函数即可，这个函数主要完成在进入main函数之前的一些初始化工作。函数里的具体程序如下：

void rt_hw_board_init()
{
#ifdef SCB_EnableICache
    /* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/
    SCB_EnableICache();
#endif

#ifdef SCB_EnableDCache
    /* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/
    SCB_EnableDCache();
#endif
    /* Heap initialization */
#if defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init((void *)HEAP_BEGIN, (void *)HEAP_END);
#endif

    /* Pin driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_PIN
    rt_hw_pin_init();
#endif

    /* USART driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_SERIAL
    rt_hw_usart_init();
#endif

    /* Set the shell console output device */
#ifdef RT_USING_CONSOLE
    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);
#endif

    /* Board underlying hardware initialization */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif
}

6、简化替换。探索者开发板综合测试实验实现了很多功能。这里为了先让rt-thread系统跑起来，第一阶段我们先实现部分功能。具体如下：具体实现的功能如下：

case 0:ebook_play();break;		//电子图书
case 1:picviewer_play();break;	//数码相框
case 4:calendar_play();break;	//时钟
case 7:notepad_play();break;	//记事本
case 8:exe_play();break;		//运行器
case 9:paint_play();break;		//手写画笔
case 15:calc_play();break;		//计算器
case 17:app_play();break;		//APP

这些功能的实现只用到了线程的知识，上手比较快。其他的功能先注释掉，同时在工程里移除相应功能的文件夹，要不会报错。
以上移植的工作就完成了，下面该具体修改程序，完成替换了。

三、修改程序。

需要修改的程序不算多，主要是用rt-thread系统里的函数替换掉对应uC/OS-II系统里的函数。具体修改内容如下：
1、修改delay.c文件。开发板里的delay.c文件要修改一下，其中包括调度上锁，调度解锁，延时函数，systick中断服务函数，2个宏定义，3个函数。具体如下：

#define delay_ostickspersec	RT_TICK_PER_SECOND	//OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting 	rt_interrupt_nest	//中断嵌套级别,即中断嵌套次数
   //us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)
void delay_osschedlock(void)
{
	rt_enter_critical();					//RT-Thread调度器上锁
}
//us级延时时,恢复任务调度
void delay_osschedunlock(void)
{	
	rt_exit_critical();					   //RT-Thread调度器解锁
}
//调用OS自带的延时函数延时
//ticks:延时的节拍数
void delay_ostimedly(u32 ticks)
{
	rt_thread_delay(ticks);				   //RT-Thread延时
}
//systick中断服务函数,使用OS时用到
void SysTick_Handler(void)
{	
	if(delay_osrunning==1)					//OS开始跑了,才执行正常的调度处理
	{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
	}

2、删掉重复的函数。HardFault_Handler函数使用开发板里面的，把context_rvds.s里面的HardFault_Handler函数删掉。
3、uC/OS-II系统里的进入中断和离开中断函数全部用rt-thread系统里相应的函数替换。

rt_interrupt_enter();替换OSIntEnter();
rt_interrupt_leave();替换OSIntExit(); 
rt_enter_critical();替换OS_ENTER_CRITICAL();
rt_exit_critical();替换OS_EXIT_CRITICAL();

4、线程替换任务。在rt-thread系统下创建4个线程，替换uC/OS-II系统下的4个任务。分别为START线程、USART线程、MAIN线程和WATCH线程。uC/OS-II系统创建任务用的是OSTaskCreate函数，rt-thread系统创建线程用的rt_thread_create函数。如何创建线程和具体的代码，这里就不写了，最后我会上传整个工程的源文件，可以看里面内容。值得注意的是，这里遇到了一个问题，就是线程的栈大小设置。最开始我把线程栈的大小设置成和uC/OS-II系统对应任务栈的大小一样，结果程序总是卡死，最后发现是栈溢出错误。然后我将线程的栈改大一些，就正常了。这里具体为什么会出现这个问题，还没有弄明白，有时间仔细研究一下。

总结

以上就是用rt-thread系统来替换uC/OS-II系统来实现探索者开发板综合测试实验的第一阶段，这一阶段完成了rt-thread系统的移植，主要线程的创建，实现了综合实验的部分功能。总体来说还是比较简单的，但是从初学操作系统到完成以上工作还是费了一点力气。希望能给需要的人带来一点帮助。
接下来第二阶段的文章将实现音频播放功能，这里需要用到线程间通信，邮箱的功能，同时还需要创建一个音乐播放线程。好了，这篇文章就到这里。

版权声明：本文为CSDN博主「i5201576」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
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i5201576

我还没有学会写个人说明！

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