樹莓派上rt-smart的應(yīng)用編程入門

我們從現(xiàn)在開始會逐步連載RT-Thread Smart（簡稱rt-smart，甚至有時會稱為smart os）的介紹文章，旨在讓大家認識，接觸到smart os的方方面面。

這個是本系列的第一篇文章，一些介紹及樹莓派上rt-smart的應(yīng)用編程入門（更多的從應(yīng)用程序角度入手）。后續(xù)還包括在rt-smart上的不同應(yīng)用程序介紹：

wget & curl移植

busybox移植

sdl圖形類應(yīng)用

dropbear及ssh server應(yīng)用

為什么選擇樹莓派

樹莓派是第一個smart對外提供公開支持的硬件平臺？選擇樹莓派有諸多方面的原因：第一，它可以算是普及度最廣的一款ARM Cortex-A硬件開發(fā)板，被廣泛地應(yīng)用在一些創(chuàng)新應(yīng)用，高校教育等方面。第二，自樹莓派4B發(fā)布以來，芯片核心部分也越來越標(biāo)準(zhǔn)化（相比較之前的樹莓派2、3等，攜帶了標(biāo)準(zhǔn)的GIC中斷控制器，有線以太網(wǎng)網(wǎng)口（vs 樹莓派3的USB轉(zhuǎn)有線以太網(wǎng)）），從這個再把rt-smart移植擴展到其他A系列處理器也會是很好的參考，例如后續(xù)ART-Pi版本ART-Pi smart開發(fā)板（ARM Cortex-A7核心，更合適的量產(chǎn)版本）。

樹莓派4B包括了4核的ARM Cortex-A72，1.5GHz的BCM2711芯片，可以執(zhí)行ARM AArch64位指令，也可以執(zhí)行ARM AArch32位指令，具備標(biāo)準(zhǔn)化的通用控制器GIC。和樹莓派3B+的硬件規(guī)格對比情況：

編寫應(yīng)用程序

要在樹莓派上運行smart也很簡單，直接下載smart的發(fā)布版，里面有樹莓派4B上對應(yīng)的移植代碼，及一些用戶態(tài)應(yīng)用程序。

在smart上寫程序，可以有以下幾種方式：傳統(tǒng)的RT-Thread scons構(gòu)建方式；類Linux的方式，這里給出了基于Makefile的方式，及基于CMake的方式。下面通過一個 ? 花式的Hello World程序來進行介紹。

采用scons構(gòu)建的應(yīng)用程序

因為RT-Thread原生是采用scons來進行構(gòu)建的，所以這里也用scons來構(gòu)建一個應(yīng)用程序，它會調(diào)用RT-Thread的一些API來創(chuàng)建一個線程，并輸出“hello world！”。

examples/scons/main.c文件清單

1#include 《rtthread.h》

2

3void thread_entry（void* parameter）

4{

5 rt_kprintf（“hello world

”）;

6}

7

8int main（int argc， char** argv）

9{

10 rt_thread_t tid;

11 tid = rt_thread_create（“hello”， thread_entry， RT_NULL，

12 1024， 20， 20）;

13 if （tid）

14 {

15 rt_thread_startup（tid）;

16 }

17 rt_thread_mdelay（100）;

18

19 return 0;

20}

對應(yīng)的編譯腳本，包含兩個，一份是SConscript腳本，另外一份是SContruct腳本

SConstruct文件清單：

1import os

2import sys

3

4# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夾

5UROOT_DIR = os.path.join（‘。.’， ‘。.’）

6

7# 把building.py的目錄添加到系統(tǒng)搜索路徑中

8sys.path = sys.path + ［os.path.join（UROOT_DIR， ‘。.’， ‘tools’）］

9from building import *

10

11# 編譯一個應(yīng)用程序

12BuildApplication（‘scons’， ‘SConscript’， usr_root = UROOT_DIR）

SConscript文件清單，和原本的RT-Thread 組件SConscript文件類似：

1from building import *

2

3cwd = GetCurrentDir（）

4src = Glob（‘*.c’） + Glob（‘*.cpp’）

5CPPPATH = ［cwd］

6

7CPPDEFINES = ［‘HAVE_CCONFIG_H’］

8group = DefineGroup（‘scons’， src， depend = ［‘’］， CPPPATH = CPPPATH， CPPDEFINES = CPPDEFINES）

9

10Return（‘group’）

按照RT-Thread傳統(tǒng)的構(gòu)建方式，直接執(zhí)行scons，會生成相應(yīng)的scons.elf可執(zhí)行文件。

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/scons$ scons

2scons： Reading SConscript files 。..

3scons： done reading SConscript files.

4scons： Building targets 。..

5scons： building associated VariantDir targets： build/scons

6CC build/scons/main.o

7LINK scons.elf

8scons： done building targets.

采用Makefile構(gòu)建的應(yīng)用程序

除了scons構(gòu)建方式以外，我們也可以使用Makefile方式，以一個C++版本的方式來給出這份例子。

main.cpp文件清單：

1#include 《vector》

2#include 《iostream》

3

4extern “C” {

5

6int main（int argc， char** argv）

7{

8 int index = 0;

9 std：：vector《int》 a;

10 for （index = 0; index 《 5; index ++）

11 {

12 a.push_back（index）;

13 }

14

15 for （std：：vector《int》：：iterator it=a.begin（）; it ！= a.end（）; it++）

16 std：：cout 《《 “hello world， index = ” 《《 *it 《《 std：：endl;

17 return 0;

18}

19

20}

而Makefile的編寫可以按照這樣的方式編寫：

1# 設(shè)置交叉工具鏈

2CROSS_COMPILE= arm-linux-musleabi-

3CC= $（CROSS_COMPILE）gcc

4CXX= $（CROSS_COMPILE）g++

5

6# 獲得當(dāng)前目錄

7PWD ：= $（shell pwd）

8

9# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夾

10UROOT_DIR ：= $（PWD）/。./。.

11RT_DIR=$（UROOT_DIR）/sdk/rt-thread

12INC_DIR=$（UROOT_DIR）/sdk/include

13LIB_DIR=${UROOT_DIR}/sdk/lib

14

15# 編譯及鏈接時參數(shù)

16CFLAGS= -march=armv7-a -marm -msoft-float -D__RTTHREAD__ -Wall -O0 -g -gdwarf-2 -n --static

17CFLAGS+= -I. -I$（RT_DIR）/include -I$（RT_DIR）/components/dfs -I$（RT_DIR）/components/drivers -I$（RT_DIR）/components/finsh -I$（RT_DIR）/components/net -I${INC_DIR}

18

19LDFLAGS= -march=armv7-a -marm -msoft-float -T ${UROOT_DIR}/linker_scripts/arm/cortex-a/link.lds

20LDFLAGS+= -L$（RT_DIR）/lib -L$（LIB_DIR） -Wl，--whole-archive -lrtthread -Wl，--no-whole-archive -n --static -Wl，--start-group -lrtthread -Wl，--end-group

21

22default：

23 $（CXX） $（CFLAGS） -c main.cpp -o main.o

24 $（CXX） $（LDFLAGS） main.o -o main.elf

25

26clean：

27 @rm *.o *.elf

28

29.PHONY： default clean

在目錄下執(zhí)行make即可生成makefile.elf可執(zhí)行文件。

采用CMake構(gòu)建的應(yīng)用程序

針對CMake的版本，我們以pthreads的方式來編寫這個pthread多線程版本的hello world：在一個POSIX thread線程中輸出”hello world”。

POSIX thread版本的main.c代碼清單

1#include 《stdio.h》

2#include 《pthread.h》

3

4void *pthread_entry（void* parameter）

5{

6 printf（“hello world

”）;

7 return NULL;

8}

9

10int main（int argc， char** argv）

11{

12 int ret;

13 void *value;

14 pthread_t pth;

15

16 /* 創(chuàng)建pthread線程來執(zhí)行后續(xù)的hello輸出 */

17 ret = pthread_create（&pth， NULL， pthread_entry， NULL）;

18 printf（“ret = %d

”， ret）;

19

20 /* 等待結(jié)束 */

21 pthread_join（pth， &value）;

22

23 return 0;

24}

對應(yīng)的CMakeLists.txt文件清單

1cmake_minimum_required（VERSION 3.5）

2

3project（cmake）

4

5## system configuration

6enable_language（C ASM）

7

8set（CMAKE_SYSTEM_NAME Generic）

9set（CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm）

10

11if（NOT DEFINED ENV{RTT_EXEC_PATH}）

12 message（FATAL_ERROR “not defined environment variable： RTT_EXEC_PATH”）

13 message（FATAL_ERROR “Please execute the command： $ source smart_env.sh”）

14endif（）

15

16set（CONFIG_PREFIX “$ENV{RTT_EXEC_PATH}/arm-linux-musleabi-”）

17# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夾

18set（UROOT_DIR “${PROJECT_SOURCE_DIR}/。./。.”）

19

20set（CMAKE_C_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}gcc”）

21set（CMAKE_CXX_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}g++”）

22set（CMAKE_ASM_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}gcc”）

23set（CMAKE_OBJCOPY “${CONFIG_PREFIX}objcopy”）

24set（CMAKE_C_AR “${CONFIG_PREFIX}ar”）

25set（CMAKE_SIZE “${CONFIG_PREFIX}size”）

26

27set（SDK_DIR “${UROOT_DIR}/sdk”）

28set（LINK_SCRIPTS_DIR “${UROOT_DIR}/linker_scripts/arm/cortex-a”）

29

30set（CMAKE_C_FLAGS “${CMAKE_C_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -Werror -Wall -O0 -g -gdwarf-2 -n --static”）

31set（CMAKE_ASM_FLAGS “${CMAKE_ASM_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -x assembler-with-cpp -O0 -g”）

32set（CMAKE_CXX_FLAGS “${CMAKE_CXX_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -Werror -Wall -Woverloaded-virtual -fno-exceptions -fno-rtti -O0 -g -gdwarf-2 -n --static”）

33

34set（SDK_INC

35 “${UROOT_DIR}/include”

36 “${UROOT_DIR}/rt-thread/include”

37 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/dfs”

38 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/drivers”

39 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/finsh”

40 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/net”

41）

42

43# 設(shè)置鏈接腳本位置

44set（CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS “-T ${LINK_SCRIPTS_DIR}/link.lds -static”）

45

46## user configuration

47set（APPS_INC

48 “${PROJECT_SOURCE_DIR}”

49 “${SDK_INC}”

50）

51

52set（APPS_SRC

53 “${PROJECT_SOURCE_DIR}/main.c”

54）

55

56set（CMAKE_EXECUTABLE_SUFFIX “.elf”）

57

58add_executable（${PROJECT_NAME} ${SDK_SRC} ${APPS_SRC}）

59target_include_directories（${PROJECT_NAME} PRIVATE ${APPS_INC}）

可以在這個目錄下創(chuàng)建一個build文件夾，然后通過cmake

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build$ cmake 。.

2-- The C compiler identification is GNU 7.5.0

3-- The CXX compiler identification is GNU 7.5.0

4-- Check for working C compiler： /usr/bin/cc

5-- Check for working C compiler： /usr/bin/cc -- works

6-- Detecting C compiler ABI info

7-- Detecting C compiler ABI info - done

8-- Detecting C compile features

9-- Detecting C compile features - done

10-- Check for working CXX compiler： /usr/bin/c++

11-- Check for working CXX compiler： /usr/bin/c++ -- works

12-- Detecting CXX compiler ABI info

13-- Detecting CXX compiler ABI info - done

14-- Detecting CXX compile features

15-- Detecting CXX compile features - done

16-- The ASM compiler identification is GNU

17-- Found assembler： /usr/bin/cc

18-- Configuring done

19-- Generating done

20-- Build files have been written to： ~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build

來生成Makefile文件，然后通過make進行編譯。

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build$ make

2［ 50%］ Building C object CMakeFiles/cmake.dir/main.c.o

3［100%］ Linking C executable cmake.elf

4［100%］ Built target cmake

運行應(yīng)用程序

在使用的時候，需要把上面編譯好的三個應(yīng)用程序放置到樹莓派用的SD卡上。我們可以使用讀卡器在PC上把應(yīng)用程序復(fù)制到SD卡上。然后再插回到樹莓派板子上，重新上電。這個時候我們可以在串口上看到RT-Thread Smart的啟動界面：

1 | /

2- RT - Thread Smart Operating System

3 / | 5.0.0 build May 4 2021

4 2006 - 2020 Copyright by rt-thread team

5lwIP-2.1.2 initialized！

6［I/sal.skt］ Socket Abstraction Layer initialize success.

7file system initialization done！

8msh /》 cd bin

9msh /bin》 scons.elf

10msh /bin》 hello world！

執(zhí)行程序，可以輸出hello world！

通過上面三個例子，我們看到了在smart上目前支持的數(shù)種技術(shù)：1、在用戶態(tài)以RT-Thread傳統(tǒng)API方式運行：RT-Thread的多線程，基于優(yōu)先級全搶占的調(diào)度都可以被使用，具備平滑的延續(xù)性；2、可以支持C++編寫應(yīng)用程序，同時也可以使用stdc++庫；3、可以支持pthreads，以POSIX thread線程的模式執(zhí)行，它們會被映射到RT-Thread的多線程上執(zhí)行。

原文標(biāo)題：當(dāng)“樹莓派”遇上RT-Thread Smart——應(yīng)用編程入門

文章出處：【微信公眾號：RTThread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq