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RT-Thread 记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio 开发环境 及 配合 CubeMX 开发快速上手)

作者:矜辰所致
  • 2022 年 8 月 05 日
  • 本文字数:5127 字

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RT-Thread记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手)
距离完成 FreeRTOS 的记录也有一段时间了,除了最近在测试的ESP32-C3 ,也该记录一下 RT-Thread。期间几个月时间关于 RT-Thread 的项目有好几个,感觉最近 RT-Thread 越来越火,在几年前用过 RT-Thread,那个时候都还没有RT-Thread Studio IDE,现在啥都有了。RT-Thread官方资料也多,理论,示例,说明应有尽有,自己重新学习一边,做个记录贴。
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前言

作为一款国产的操作系统,相对其他操作系统,官网对大部分工程师来说友好到了极点 = =!


什么资料直接可以查看官网即可。所以有问题,先上官网!下面贴出一些经常需要用到的连接,其实在官网都有,方便查阅。


RT-Thread 文档中心


RT-Thread 官方论坛


RT-Thread 参考设计中心


RT-Thread 官方视频中心


RT-Thread 源码下载中心


RT-Thread 软件包

1、RT-Thread 版本(以哪个版本开始学习)

目前来说,RT-Thread 主要分为 3 个大版本,这个在文档中心就有,这里列出来根据自己的情况简单说明一下:

1.1 RT-Thread Nano


RT-Thread Nano 和 FreeRTOS 是比较类似的东西 ,一个内核,Nano 适用于一些 内存 空间小的 MCU, 就比如我现在常用的 STM32L051C8 ,只有 8KB 的 RAM 空间,在讲解 FreeRTOS 的时候使用 STM32L051C8 不止一次的提到内存问题。


学习的话根据自己需要,建议还是从标准版本开始学习,因为标准版本包含 Nano 的一切,还多出了很多组件,方便使用的软件包等。


实际应用的话,在一般普通的应用项目上,Nano 估计用起来还更多,内存就是成本!


RT-Thread Nano 的资料可以查看官方文档中心,记住一点就行,它是一个极简版的硬实时内核。


1.2 RT-Thread 标准版


RT-Thread 标准版本是包含 Nano 的,标准版带带有丰富的组件软件包,这是它与 FreeRTOS 主要区别之一,在一些应用,比如 MQTT,云端接入等使用上,RT-Thread 具备现成的软件包,使用起来简单方便。


学习的话建议从标准版 入手,虽然在某些情况下,丰富的组件,软件包可能会让初学者犯难,组件和软件包到底是如何与硬件相互关联,但是只要确实去学习了解了以后,才会发现其便捷之处,同时了解了原理,也能够针对自己的应用对组件进行对应的裁剪,增加,更加能够满足各种项目需求。


介绍还是去官网查看,简介截取自官网:

RT-Thread 与其他很多 RTOS 如 FreeRTOS、uC/OS 的主要区别之一是,它不仅仅是一个实时内核,还具备丰富的中间层组件:



即便是选好了 RT-Thread 标准版 作为学习的版本,但是就标准版而言,也有很多版本:



具体版本的不同以及如何选择可以参考官方说明,链接如下:


如何选择合适的 RT-Thread 版本进行开发?

1.3 RT-Thread Smart


RT-Thread Smart 几年前是没有的,最近出来的分之,是针对于带 MMU 的芯片,就是以前可以跑 Linux 系统的芯片。比如近两年比较火的多家出了开发板的 STM32MP1 和 IMX6ULL 两款系列芯片。出的开发板最初当然都是以 Linux 系统为主,现在 RT-Thread 也能够跑在这些芯片上了。

这个版本就不是本栏目的博文需要记录的了,如果后期在写完 嵌入式 Linux 后,有机会也来做些记录。


简介截取自官网:

RT-Thread Smart(简称 rt-smart)是基于 RT-Thread 操作系统衍生的新分支,面向带 MMU,中高端应用的芯片,例如 ARM Cortex-A 系列芯片,MIPS 芯片,带 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系统的基础上启用独立、完整的进程方式,同时以混合微内核模式执行。

2、RT-Thread 开发环境

2.1 开发板(自己画的开发板)


通过上面的介绍,我们将以标准版来进行 RT-Thread 的记录。


板子使用的是自己以前画的 STM32F103VGT6(ROM:1MB RAM:96KB):


2.2 开发工具


还记得以前学习 RT-Thread 的时候,还没有出 RT-Thread Studio IDE,整体的工程搭建 需要用到 ENV,SCons 等工具,不管是 MDK,IRA,GCC 工具链开发,都得先用到 ENV 和 Scons 工具,配置操作一遍, 对于初学者来说,很不友好,具体的这些详细介绍可以在官网查询:


官方开发工具介绍页面



最初的学习根据官方的文档手册视频等内容,自己倒是也用起来了,但是,一段时间没用,命令还是忘得差不多了。现在好了,RT-Thread 官方团队推出了 RT-Thread Studio 。RT-Thread Studio 把以前的这些开发工具集成好了,不用死记以前那些命令,界面图形话的工程搭建相对以前更加的简便和直观。

作为国产的 IDE,界面操作那是相当的友好, 我们本系列的教程是以项目为目的,为了能够使用 RT-Thread 完成一个完整项目的开发,所以不会去花太多精力去折腾 工程架构的搭建之类的 事情,所以使用 RT-Thread Studio 是完美的选择。

2.3 环境搭建


根据上面介绍,我们定下使用 RT-Thread Studio 来作为本系列博文的开发 IDE,安装下载可直接在官方找到,参考下面文档:


官方 RT-Thread Studio 说明


根据手册安装走起来:



等待安装完成,运行软件需要登录一下 RT-Thread 账号:



根据官方文档说明,第一步先安装更新 SDK 包:



在我这台电脑上,以前搭建过环境,我有点感觉 RT-Thread Studio 会自动识别电脑中的环境变量,以找到电脑上已经存在的环境,比如上面的版本,和我使用的 GCC 工具链版本:



安装好了 SDK 包,基本上就可以开始建立工程测试了。


再次说明, RT-Thread Studio 使用手册,界面配置等操作,官方文档,视频,都有详细的说明。 这里记录的是自己使用中必须的步骤。

2.4 RT-Thread Studio For Vscode


(待更新.. 先还是使用 IDE 熟练起来,再来 Vscode 里用插件玩玩,毕竟相对来说 还是 IDE 配置更简单)

3、第一个工程

3.1 根据自己环境新建工程


在上面操作结束以后,我们直接来新建一个工程,新建工程之前:


再次说明一下本文说使用的环境:


  1. 使用 RT-Thread 标准版

  2. 自己画的开发板,基于 STM32F103VGT6


所以我们在 RT-Thread Studio 里面新建项目的界面做如下选择:



点击完成,等待工程自动生成,因为串口 1 是在新建工程的时候默认已经配置好,然后直接编译一下,烧录:



通过串口助手连接上开发板,波特率默认的位 115200:



可以看到 RT-Thread 已经在板子上正常运行起来:


3.2 配合 CubeMX 配置使用


上面的通过终端看到的测试结果,也只用到了 串口 功能,至于万年不变的开局跑马灯,我们都没有看到,那么如何真正的在硬件上能够体现出来呢,在官方文档也有对应的介绍:



但是官方这部分的说明不是太多,我们这里还是需要测试说明下,测试结果前面还算顺利,后面的操作也有一些小问题,需要注意!!!


点击工程目录下面的 CubeMx Setting:



打开了以后注意,以前使用 CubeMx 该怎么设置就怎么设置,时钟,串口(如果只使用打印串口,不用其他串口通讯这里可以不设置,工程中已经做过打印串口初始化),IO 口等,虽然开始我们在工程建立的时候已经是能过时钟,串口,但是打开了这个设置,就得重新全部设置一遍!


STM32CubMX 工程不会设置的可以参考博文:STM32L051测试 (一、使用CubeMX生成工程文件 — ST系列芯片通用)


我们根据步骤,把基本的 时钟,调试方式,串口,LED,按键 配置好进行初步的简单测试。



在生产代码前把 Code Generator 栏目勾选一下:



然后点击生成工程。


工程生成后不需要打开,但是必须关闭 CubeMX,这样才能在 RT-Thread Studio 上正常进行下面的操作 !


生成工程以后,关闭 CubeMX 会提示 cubemx.ioc 已经被修改,是否要保存配置,点击确定,如下图:



分析一下使用了 CubeMX 生成代码后的工程:



  • 原来的 hal_conf.h 就被 cubeMX 新生成的替换掉

  • RT-Thread Studio 会且只会使用 CubeMX 生成的 Inc 和 Src 文件夹下的内容

  • 主函数 RT-Thread Studio 会在 CubeMX 生成的 main 函数前用 _WEAK 声明

  • 时钟初始化函数,会使用 CubeMx 中的设置


  • 一些基本的构建现在版本的 RT-Thread Studio 都会自动设置好,通过SConscript



工程可以直接编译通过。


我们主函数是在 applications 下面的 main.c 文件中,所以使用 CubeMX 生成的配置,我们需要在 applications 下面的 main.c 文件中包含对应的头文件,和函数 main 中调用初始化。

3.2.1 SConscript 文件修改


但是没想到在这里遇到了一个问题:



仔细看了看,发现这是找不到这两个初始化的实现,看着工程架构中确实没有这两个.c 文件,研究了半天,还是找到方法,修改SConscript文件,类似 Makefile:



注意!修改完SConscript之后,是需要同步 scons 配置才能生效的,操作如下:



同步 scons 以后 cubemx -> Src -> 下面多了对应的 .c 文件,重新构建能按照我们的设置编译了!


额外说明:


上面我示例中我还是使用了MX_USART1_UART_Init();,其实这里并不需要,因为串口 1 在工程 drivers 文件夹里的drv_usart.c 文件中已经使用INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init); 初始化了,所以不需要再次初始化,这里如果再配置一次,也不会出现问题,但是最好是不需要。


通过 Makefile 可以直接看到我们 CubeMX 生成了多少 .c 文件:



我们在上面除了 RT-Thread Studio 默认给我们添加的,我们还添加了 GPIO 和 串口 的驱动文件,还有一个 it 是和中断有关的,我们并没有添加!!


那么是不是中断就无法响应了呢?


还有,如果不添加 CubeMX 生成的 GPIO 和 串口 的驱动文件,不使用 CubeMX 中的初始化,是不是 GPIO 就不能用了呢?


这些问题暂时不做解释,RT-Thread 内核自己还有板级驱动, 因为这是后面文章需要介绍的 RT-Thread 内核驱动的一些知识。

3.2.2 CubeMX 再次修改配置问题记录


第一次我们为了测试,配置比较简单,所以初始化的外设也比较少,随着我们学习的深入,需要添加的外设越来越多,我们需要使用 CubeMX setting 再次修改配置,那么一些问题也随之而来,这里就做个记录:


1、__WEAK int main(void) 前面的 __WEAK 需要手动添加,注意这两个下横线是两个英文的下划线。



2、新添加的外设文件,需要通过修改SConscript文件添加,步骤就按照上面说明:



注意有个文件stm32f1xx_it.c是不建议加的,因为其中的一些中断响应函数在 RT-Thread 内部有实现这里会冲突,除非自己完全能懂哪些需要哪些不需要。


stm32f1xx_it.c这个文件在后面 RT-Thread 应用篇 — 在 STM32L051 上使用 RT-Thread 系列博文中会使用到,里面说明了如何修改)

3.3 创建一个跑马灯任务


完成上述配置,我们开始可以跑马灯走起来了,既然用了 RTOS,那么当然是通过创建 一个 LED 跑马灯任务来完成我们的快速上手。


我们在程序中 静态创建一个线程 led1_blink ,上电就启动调度,开始运行;动态创建一个线程 led2_blink, 需要通过命令启动调度,程序源码如下:


/* * Copyright (c) 2006-2022, RT-Thread Development Team * * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 * * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2022-02-16     QZH      first lesson for test */
#include <rtthread.h>#include "main.h"#include "usart.h"#include "gpio.h"
#define DBG_TAG "main"#define DBG_LVL DBG_LOG#include <rtdbg.h>
static struct rt_thread led1_thread; //led1线程static char led1_thread_stack[256];
static rt_thread_t led2_thread = RT_NULL; //led2线程
static void led1_thread_entry(void *par){ while(1){ LED1_ON; rt_thread_mdelay(1000); LED1_OFF; rt_thread_mdelay(1000); }}
static void led2_thread_entry(void *par){ while(1){ LED2_ON; rt_thread_mdelay(500); LED2_OFF; rt_thread_mdelay(500); }}
int main(void){ MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); int count = 1;
rt_err_t rst2; rst2 = rt_thread_init(&led1_thread, "led1_blink ", led1_thread_entry, RT_NULL, &led1_thread_stack[0], sizeof(led1_thread_stack), RT_THREAD_PRIORITY_MAX -1, 50);
if(rst2 == RT_EOK){ rt_thread_startup(&led1_thread); }
while (count++) { if(count < 11){ LOG_D("Hello RT-Thread!%d",count); } if(count >= 0XFFFFFF00) count = 0; rt_thread_mdelay(1000); }
return RT_EOK;}
void led2_Blink(){ led2_thread = rt_thread_create("led2_blink", led2_thread_entry, RT_NULL, 256, RT_THREAD_PRIORITY_MAX -1, 50);
/* 如果获得线程控制块,启动这个线程 */ if (led2_thread != RT_NULL) rt_thread_startup(led2_thread);}
MSH_CMD_EXPORT(led2_Blink, Led2 sample);
复制代码


上述代码测试的结果如下:



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