騰訊物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)TOS內(nèi)核移植起來比你想象的要簡單

可能很多人都聽說了，就在前幾天，騰訊公布了面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：TencentOS tiny.

一、介紹

TencentOS tiny的內(nèi)核就是一個(gè)RTOS內(nèi)核，與我們常見的RTOS有很多類似之處。比如：任務(wù)管理、實(shí)時(shí)調(diào)度、時(shí)間管理、消息隊(duì)列、信號量、互斥鎖、事件標(biāo)志等。

其實(shí)，更重要的是上層的Iot SDK，這一套協(xié)議棧主要用于快速接入騰訊云，同時(shí)，結(jié)合上層的安全、組件等框架實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)。 IoT生態(tài)：

更多關(guān)于TOS的介紹，請參看官方文檔： https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

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二、內(nèi)核移植

對于TencentOS tiny內(nèi)核移植，和大多數(shù)RTOS可能類似，官方提供有相關(guān)文檔。

基于STM32、Keil的移植教程，參考地址：

https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny/blob/master/doc/TencentOS-tiny-porting-keil.md

移植前的準(zhǔn)備

1. 準(zhǔn)備目標(biāo)硬件（開發(fā)板/芯片/模組）

TencentOS tiny目前主要支持ARM Cortex M核芯片的移植，比如STM32 基于Cortex M核全系列、NXP 基于Cortex M核全系列等。本教程將使用STM32官方Demo開發(fā)板 NUCLEO-L073RZ進(jìn)行示例移植，其他 ARM Cortex M系列開發(fā)板和芯片移植方法類似。

調(diào)試ARM Cortex M核還需要仿真器， NUCLEO-L073RZ自帶ST-Link調(diào)試器，如果您的開發(fā)板或者芯片模組沒有板載仿真器，就需要連接外置的仿真器，如J-Link、U-Link之類的。

2.準(zhǔn)備編譯器環(huán)境

本移植指南針對的是Keil MDK，最新版本5.28a

下載地址為：

https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm

安裝完成后，還需要安裝對應(yīng)芯片的器件支持包Keil.STM32L0xx_DFP.2.0.1.pack，下載地址為：

http://www.keil.com/dd2/Pack

參考文章：Keil系列教程

3. 準(zhǔn)備芯片對應(yīng)的裸機(jī)工程

移植TencentOS tiny基礎(chǔ)內(nèi)核需要您提前準(zhǔn)備一個(gè)芯片對應(yīng)的裸機(jī)工程，裸機(jī)工程包含基本的芯片啟動(dòng)文件、基礎(chǔ)配置（時(shí)鐘、主頻等）、以及串口、基本GPIO驅(qū)動(dòng)用于RTOS測試。

本教程使用ST官方的STM32CubeMX軟件來自動(dòng)化生成MDK裸機(jī)工程，STM32CubeMX的下載地址為：

https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html

安裝STM32CubeMx還需要事先安裝好JDK環(huán)境，您可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找如何安裝和配置JDK環(huán)境，此處不再贅述。

參看文章：STM32CubeMX系列教程

4. 準(zhǔn)備TencentOS tiny的源碼TencentOS tiny的源碼已經(jīng)開源，github下載地址為：

https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny.git

由于本教程只介紹TencentOS tiny的內(nèi)核移植，所以這里只需要用到 arch、board、kernel、osal四個(gè)目錄下的源碼。

內(nèi)核移植

1. 代碼目錄規(guī)劃

如圖所示，新建TencentOS_tiny主目錄，并在主目錄下添加四個(gè)子目錄，其中arch、kernel、osal從代碼倉直接拷貝過來即可，而board目錄下則放入我們前面生成的裸機(jī)工程代碼，我們移植的開發(fā)板取名叫NUCLEO_L073RZ,裸機(jī)代碼全部拷貝到下面即可，如下圖所示：

接下來進(jìn)入TencentOS_tinyoardNUCLEO_L073RZMDK-ARM目錄，打開keil工程，我們開始添加TencentOS tiny的內(nèi)核代碼。

2. 添加arch平臺代碼

tos_cpu.c是TencentOS tiny 的CPU適配文件，包括堆棧初始化，中斷適配等，如果您的芯片是ARM Cortex M核，該文件可以不做改動(dòng)，M0、M3 、M4、M7是通用的，其他IP核需要重新適配；

port_s.S 文件是TencentOS tiny的任務(wù)調(diào)度匯編代碼，主要做彈棧壓棧等處理的，port_c.c適配systick等，這兩個(gè)文件 每個(gè)IP核和編譯器都是不一樣的，如果您的芯片是ARM Cortex M核，我們都已經(jīng)適配好，比如現(xiàn)在我們移植的芯片是STM32L073RZ，是ARM Cortex M0+核，使用的編譯器是KEIL，所以我們選擇archarmarm-v7mcortex-m0+armcc下的適配代碼，如果你的開發(fā)板是STM32F429IG，M4核，編譯器是GCC，則可以選擇archarmarm-v7mcortex-m4gcc目錄下的適配文件。

3. 添加內(nèi)核源碼

內(nèi)核源碼kerne目錄下包含core和pm兩個(gè)目錄，其中core下為基礎(chǔ)內(nèi)核，pm是內(nèi)核中的低功耗組件；基礎(chǔ)移植的時(shí)候可以不添加pm目錄下的代碼，如下圖所示，添加基本內(nèi)核源碼：

4. 添加cmsis os源碼

cmsis os是TencentOS tiny為了兼容cmsis標(biāo)準(zhǔn)而適配的OS抽象層，可以簡化大家將業(yè)務(wù)從其他RTOS遷移到TencentOS tiny的工作量。

5. 添加TencentOS tiny頭文件目錄

添加頭文件目錄前，我們在要移植的工程目錄下新增一個(gè) TOS_CONFIG文件夾，用于存放TencentOS tiny的配置頭文件，也就是接下來要新建的tos_config.h文件；

TencentOS tiny所有要添加的頭文件目錄如下：

6. 新建TencentOS tiny系統(tǒng)配置文件 tos_config.h

```#ifndef TOS_CONFIG_H#define TOS_CONFIG_H #include "stm32l0xx.h" // 目標(biāo)芯片頭文件，用戶需要根據(jù)情況更改 #define TOS_CFG_TASK_PRIO_MAX 10u // 配置TencentOS tiny默認(rèn)支持的最大優(yōu)先級數(shù)量 #define TOS_CFG_ROUND_ROBIN_EN 1u // 配置TencentOS tiny的內(nèi)核是否開啟時(shí)間片輪轉(zhuǎn) #define TOS_CFG_OBJECT_VERIFY 0u // 配置TencentOS tiny是否校驗(yàn)指針合法 #define TOS_CFG_EVENT_EN 1u // TencentOS tiny 事件模塊功能宏 #define TOS_CFG_MMBLK_EN 1u //配置TencentOS tiny是否開啟內(nèi)存塊管理模塊 #define TOS_CFG_MMHEAP_EN 1u // 配置TencentOS tiny是否開啟動(dòng)態(tài)內(nèi)存模塊 #define TOS_CFG_MMHEAP_POOL_SIZE 0x100 // 配置TencentOS tiny動(dòng)態(tài)內(nèi)存池大小 #define TOS_CFG_MUTEX_EN 1u // 配置TencentOS tiny是否開啟互斥鎖模塊 #define TOS_CFG_QUEUE_EN 1u // 配置TencentOS tiny是否開啟隊(duì)列模塊 #define TOS_CFG_TIMER_EN 1u // 配置TencentOS tiny是否開啟軟件定時(shí)器模塊 #define TOS_CFG_SEM_EN 1u // 配置TencentOS tiny是否開啟信號量模塊 #define TOS_CFG_TICKLESS_EN 0u // 配置Tickless 低功耗模塊開關(guān) #if (TOS_CFG_QUEUE_EN > 0u)#define TOS_CFG_MSG_EN 1u#else#define TOS_CFG_MSG_EN 0u#endif #define TOS_CFG_MSG_POOL_SIZE 10u // 配置TencentOS tiny消息隊(duì)列大小 #define TOS_CFG_IDLE_TASK_STK_SIZE 128u // 配置TencentOS tiny空閑任務(wù)棧大小 #define TOS_CFG_CPU_TICK_PER_SECOND 1000u // 配置TencentOS tiny的tick頻率 #define TOS_CFG_CPU_CLOCK (SystemCoreClock) // 配置TencentOS tiny CPU頻率 #define TOS_CFG_TIMER_AS_PROC 1u // 配置是否將TIMER配置成函數(shù)模式 #endif```

按照上面的模板配置好TencentOS tiny的各項(xiàng)功能后，將tos_config.h 文件放入要移植的board工程目錄下即可，例如本教程是放到boardNUCLEO_L073RZTOS_CONFIG目錄下。

這樣，TencentOS tiny的源碼就全部添加完畢了。

創(chuàng)建TencentOS tiny任務(wù)，測試移植結(jié)果

1. 修改部分代碼

修改stm32l0xx_it.c的中斷函數(shù),在stm32l0xx_it.c文件中包含 tos.h 頭文件

在stm32l0xx_it.c文件中的PendSV_Handler函數(shù)前添加___weak關(guān)鍵字，因?yàn)樵摵瘮?shù)在TencentOS tiny的調(diào)度匯編中已經(jīng)重新實(shí)現(xiàn)；同時(shí)在SysTick_Handler函數(shù)中添加TencentOS tiny的調(diào)度處理函數(shù)，如下圖所示：

2. 編寫TencentOS tiny 測試任務(wù)

在mian.c 中添加TencentOS tiny 頭文件，編寫任務(wù)函數(shù)

```#include "cmsis_os.h"http://task1#define TASK1_STK_SIZE 256void task1(void *pdata);osThreadDef(task1, osPriorityNormal, 1, TASK1_STK_SIZE); //task2#define TASK2_STK_SIZE 256void task2(void *pdata);osThreadDef(task2, osPriorityNormal, 1, TASK2_STK_SIZE); void task1(void *pdata){ int count = 1; while(1) { printf("Hello world!###This is task1 ,count is %d ", count++); HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin); osDelay(2000); }}void task2(void *pdata){ int count = 1; while(1) { printf("Hello TencentOS !***This is task2 ,count is %d", count++); osDelay(1000); }} int fputc(int ch, FILE *f){ if (ch == '') { HAL_UART_Transmit(&huart2, (void *)"", 1,30000); } HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); return ch;}``` 如圖：

繼續(xù)在main.c 的mian函數(shù)中硬件外設(shè)初始化代碼后添加TencentOS tiny的初始化代碼：

```osKernelInitialize(); //TOS Tiny kernel initializeosThreadCreate(osThread(task1), NULL);// Create task1osThreadCreate(osThread(task2), NULL);// Create task2osKernelStart();//Start TOS Tiny``` 如圖：

3. 編譯下載測試TencentOS tiny移植結(jié)果

按照上圖指示，進(jìn)行編譯下載到開發(fā)板即可完成TencentOS tiny的測試，如下圖所示，可以看到串口交替打印信息，表示兩個(gè)任務(wù)正在進(jìn)行調(diào)度，切換運(yùn)行：