如何在在HK32F030MF4P6上移植RT-Thread Nano

這是一個航順 HK32F030 的 RT-Thread Nano 移植示例，記錄了在 Keil 裸機工程的基礎(chǔ)上進行 RT-Thread Nano 移植的全過程。在按文檔中心的指導(dǎo)進行移植的過程中基本沒有遇到問題，只是由于 HK32F030 的RAM 較小，無法啟用 FinSH。移植工程已經(jīng)分享在Gitee RT-Thread-Nano-HK32F030。

開源地址：https://gitee.com/CraztTnspt/rt-thread-nano-hk32-f030

（請復(fù)制至外部瀏覽器打開）

硬件信息：

MCU： 航順 HK32F030MF4P6 ， RAM： 2KB， ROM:16KB

開發(fā)板：hk32f030 - 立創(chuàng)EDA （https://lceda.cn/whj4674672/hk32f030）由 @whj467467222 設(shè)計

參考文檔

RT-Thread Nano 簡介與下載（https://docs.rt-thread.org/#/rt-thread-version/rt-thread-nano/an0038-nano-introduction）

0.準(zhǔn)備移植

在移植 RT-Thread Nano 之前，需要準(zhǔn)備一個能正常運行的裸機工程。航順的庫文件包 HK32F030Mxx_Library_V1.1.4.7z 中提供了 HK32F030 的標(biāo)準(zhǔn)庫、啟動文件等，還有一個裸機工程模板，整理后得到這里移植使用的裸機工程。

編譯后燒錄，看到LED閃爍，裸機程序正常運行。實測可以使用Jlink 或 CMSIS-DAP 燒錄調(diào)試，而使用 ST-Link 無法識別到 HK32F030。

之后就可以開始 RT-Thread Nano 的移植了。

1.Nano Pack 安裝

Nano Pack 可以在 Keil MDK IDE 內(nèi)進行安裝，也可以手動安裝。這里選擇手動安裝Pack，從官網(wǎng)下載安裝文件：RT-Thread Nano 離線安裝包，下載結(jié)束后雙擊文件進行安裝。

然后將 RT-Thread Nano 添加到工程中。點擊 Manage Run-Time Environment

在 Manage Rum-Time Environment 內(nèi)打開 RTOS 欄，勾選 kernal，點擊 OK 后就將 RT-Thread 內(nèi)核加入到工程中了。

現(xiàn)在能在 Keil 的 Project 欄看到 RTOS，展開后可以看到 RT-Thread Nano 的文件已經(jīng)加入了工程。

2.適配 RT-Thread Nano

中斷與異常處理

RT-Thread 會接管異常處理函數(shù) HardFault_Handler（） 和懸掛處理函數(shù) PendSV_Handler（），這兩個函數(shù)已由 RT-Thread 實現(xiàn)，所以需要刪除工程里中斷服務(wù)例程文件 Drivers/hk32f030m_it.c 中的這兩個函數(shù)，避免在編譯時產(chǎn)生重復(fù)定義。如果此時對工程進行編譯，沒有出現(xiàn)函數(shù)重復(fù)定義的錯誤，則不用做修改。

系統(tǒng)時鐘配置

現(xiàn)在需要在 RTOS/board.c 中實現(xiàn) 系統(tǒng)時鐘配置（為 MCU、外設(shè)提供工作時鐘）與 os tick 的配置 （為操作系統(tǒng)提供心跳 / 節(jié)拍）。

1void rt_hw_board_init（）

2{

3 /* System Clock Update */ 4 SystemCoreClockUpdate（）;

5 6 /* System Tick Configuration */ 7 _SysTick_Config（SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND）;

8 9 /* Call components board initial （use INIT_BOARD_EXPORT（）） */10#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT11 rt_components_board_init（）;

12#endif1314#if defined（RT_USING_USER_MAIN） && defined（RT_USING_HEAP）15 rt_system_heap_init（rt_heap_begin_get（）， rt_heap_end_get（））;

16#endif17}

上面的代碼中，SystemCoreClockUpdate（） 對系統(tǒng)時鐘進行更新，_SysTick_Config（） 配置了 OS Tick。此處 OS Tick 使用滴答定時器 systick 實現(xiàn)，需要在 board.c 中實現(xiàn) SysTick_Handler（） 中斷服務(wù)例程，調(diào)用 RT-Thread 提供的 rt_tick_increase（） ，如下：

1void SysTick_Handler（void）

2{

3 /* enter interrupt */ 4 rt_interrupt_enter（）;

5 6 rt_tick_increase（）;

7 8 /* leave interrupt */ 9 rt_interrupt_leave（）;

10}

由于 SysTick_Handler（） 中斷服務(wù)例程由用戶在 board.c 中重新實現(xiàn)，作為系統(tǒng) OS Tick，所以還需要刪除工程里中原本已經(jīng)實現(xiàn)的 SysTick_Handler（） ，避免在編譯時產(chǎn)生重復(fù)定義。如果此時對工程進行編譯，沒有出現(xiàn)函數(shù)重復(fù)定義的錯誤，則不用做修改。

內(nèi)存堆初始化

系統(tǒng)內(nèi)存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函數(shù)中完成，內(nèi)存堆功能是否使用取決于宏 RT_USING_HEAP 是否開啟，RT-Thread Nano 默認不開啟內(nèi)存堆功能，這樣可以保持一個較小的體積，不用為內(nèi)存堆開辟空間。開啟系統(tǒng) heap 將可以使用動態(tài)內(nèi)存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各種系統(tǒng)動態(tài)創(chuàng)建對象的 API。若需要使用系統(tǒng)內(nèi)存堆功能，則打開 RT_USING_HEAP 宏定義即可，此時內(nèi)存堆初始化函數(shù) rt_system_heap_init（） 將被調(diào)用。

3.編寫第一個應(yīng)用

移植好 RT-Thread Nano 之后，則可以開始編寫第一個應(yīng)用代碼驗證移植結(jié)果。此時 main（） 函數(shù)就轉(zhuǎn)變成 RT-Thread 操作系統(tǒng)的一個線程，現(xiàn)在可以在 main（） 函數(shù)中實現(xiàn)第一個應(yīng)用：板載 LED 指示燈閃爍。

首先在文件首部增加 RT-Thread 的相關(guān)頭文件 《rtthread.h》 。

在 main（） 函數(shù)中（也就是在 main 線程中）實現(xiàn) LED 閃爍代碼：初始化 LED 引腳、在循環(huán)中點亮 / 熄滅 LED。

將延時函數(shù)替換為 RT-Thread 提供的延時函數(shù) rt_thread_mdelay（）。該函數(shù)會發(fā)起系統(tǒng)調(diào)度，切換到其他線程運行，體現(xiàn)了線程的實時性。

此時可以看到 LED 閃爍，雖然現(xiàn)象與裸機程序一致，但 RT-Thread 已經(jīng)在 HK32F030 上成功運行。

使用 RTOS 造成固件變大后，通過CMSIS-DAP 燒錄程序可能出現(xiàn)失敗現(xiàn)象

將 CMSIS-DAP 的 SW 調(diào)試速度調(diào)低為 500kHz 后燒錄成功

4.移植控制臺 FinSH

由于 RAM 的大小有限，這里 FinSH 的移植未能完成

在 Nano 上添加 UART 控制臺

在 RT-Thread Nano 上添加 UART 控制臺打印功能后，就可以在代碼中使用 RT-Thread 提供的打印函數(shù) rt_kprintf（） 進行信息打印，從而獲取自定義的打印信息，方便定位代碼 bug 或者獲取系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)等。實現(xiàn)控制臺打?。ㄐ枰_認 rtconfig.h 中已使能 RT_USING_CONSOLE 宏定義），需要完成基本的硬件初始化，以及對接一個系統(tǒng)輸出字符的函數(shù)，本小節(jié)將詳細說明。

實現(xiàn)串口初始化

使用串口對接控制臺的打印，首先需要初始化串口，如引腳、波特率等。 uart_init（） 需要在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函數(shù)中調(diào)用。

1static int uart_init（void）;

示例代碼：如下是基于 HK32 庫的 HK32F030 串口初始化程序，參考航順例程編寫。實現(xiàn)了串口的發(fā)送并配置了串口中斷接收。

1#define USART1_TX_PORT GPIOA 2#define USART1_TX_PIN GPIO_Pin_3 3#define USART1_TX_IO_CLK_EN（） RCC_AHBPeriphClockCmd（RCC_AHBPeriph_GPIOA， ENABLE） 4 5#define USART1_RX_PORT GPIOD 6#define USART1_RX_PIN GPIO_Pin_6 7#define USART1_RX_IO_CLK_EN（） RCC_AHBPeriphClockCmd（RCC_AHBPeriph_GPIOD， ENABLE） 8 9static void USART_GPIO_Configurature（void）;

10static void USART_NVIC_Configurature（void）;

11static int uart_init（void）;

1213static int uart_init（void）

14{

15 USART_InitTypeDef m_usart;

1617 USART_GPIO_Configurature（）;

1819 RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1， ENABLE）;

20 m_usart.USART_BaudRate = 115200;

21 m_usart.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

22 m_usart.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

23 m_usart.USART_Parity = USART_Parity_No;

24 m_usart.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

25 m_usart.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

26 USART_Init（USART1， &m_usart）;

27 USART_Cmd（USART1， ENABLE）;

2829 USART_ITConfig（USART1， USART_IT_RXNE， ENABLE）;

3031 USART_NVIC_Configurature（）;

3233 return 0;

34}

35//INIT_BOARD_EXPORT（uart_init）;3637static void USART_GPIO_Configurature（void）

38{

39 GPIO_InitTypeDef m_gpio;

4041 USART1_TX_IO_CLK_EN（）;

42 USART1_RX_IO_CLK_EN（）;

4344 m_gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;

45 m_gpio.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

46 m_gpio.GPIO_Pin = USART1_TX_PIN;

47 m_gpio.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

48 m_gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;

49 GPIO_Init（USART1_TX_PORT， &m_gpio）;

50 GPIO_PinAFConfig（USART1_TX_PORT，GPIO_PinSource3，GPIO_AF_1）;

5152 m_gpio.GPIO_Pin = USART1_RX_PIN;

53 GPIO_Init（USART1_RX_PORT， &m_gpio）;

54 GPIO_PinAFConfig（USART1_RX_PORT，GPIO_PinSource6，GPIO_AF_1）;

55}

56static void USART_NVIC_Configurature（void）

57{

58 NVIC_SetPriority（USART1_IRQn，0）;

59 NVIC_EnableIRQ（USART1_IRQn）;

60}

實現(xiàn) rt_hw_console_output

實現(xiàn) finsh 組件輸出一個字符，即實現(xiàn) uart 輸出一個字符：

注：注意：RT-Thread 系統(tǒng)中已有的打印均以 結(jié)尾，而并非 ，所以在字符輸出時，需要在輸出 之前輸出 ，完成回車與換行，否則系統(tǒng)打印出來的信息將只有換行。

示例代碼：如下是基于HK32 庫實現(xiàn)的串口驅(qū)動對接 rt_hw_console_output（）

1void USART1_SendByte（uint8_t ch）

2{

3 while（（USART1-》ISR & USART_ISR_TXE） == 0）;

4 USART1-》TDR = ch;

5}

6void rt_hw_console_output（const char *str）

7{

8 rt_size_t i = 0， size = 0;

9 char a = ‘

’;

1011 size = rt_strlen（str）;

12 for （i = 0; i 《 size; i++）

13 {

14 if （*（str + i） == ‘

’）

15 {

16 USART1_SendByte（（uint8_t）a）;

17 }

18 USART1_SendByte（*（str + i））;

19 }

20}

將對應(yīng)代碼加入 board.c ，編譯并燒錄后，可以看到終端（或串口助手中輸出的rtt logo）：

至此就可以使用 rt_kprintf（） 打印調(diào)試信息了。

在 Nano 上添加 FinSH 組件

RT-Thread FinSH 是 RT-Thread 的命令行組件（shell），提供一套供用戶在命令行調(diào)用的操作接口，主要用于調(diào)試或查看系統(tǒng)信息。它可以使用串口 / 以太網(wǎng) / USB 等與 PC 機進行通信。這里使用串口方式，在 Nano 上實現(xiàn) FinSH 功能。

Keil 添加 FinSH 源碼

打開 Manage Run-Environment。

勾選 shell 然后點擊OK，將 FinSH 組件的源碼到工程。

這時看到 RTOS Group 中加入了以下 FinSH 文件。

實現(xiàn) rt_hw_console_getchar（）

要實現(xiàn) FinSH 組件功能（既可以打印也能輸入命令進行調(diào)試），需要在 board.c 中對接控制臺輸入函數(shù)，實現(xiàn)字符輸入：

rt_hw_console_getchar（）：控制臺獲取一個字符，即在該函數(shù)中實現(xiàn) uart 獲取字符，可以使用查詢方式獲取（注意不要死等，在未獲取到字符時，需要讓出 CPU），也可以使用中斷方式獲取。

示例代碼：（未實現(xiàn)）

1char rt_hw_console_getchar（void）

2{

3 int ch = -1;

4 // 接收一個字符5 。。.

6 return ch;

7}

加入 FinSH 后 RAM 空間不足

這時編譯會出現(xiàn)報錯：

看編譯輸出應(yīng)該是存儲空間不足，超出RAM大小154 Bytes，嘗試將編譯器優(yōu)化等級調(diào)高至 Level2 ，但仍會報錯。

然后嘗試在 rtconfig.h 中調(diào)小 RT_CONSOLEBUF_SIZE 與 FINSH_THREAD_STACK_SIZE ，編譯成功?？梢钥创藭r的內(nèi)存占用：Program Size： Code=9458 RO-data=922 RW-data=144 ZI-data=1832 ，ROM占用為 Code+RO+RW=10524 Byte，RAM 占用為 RW+ZI=1976 Byte，RAM即將耗盡。同時因為調(diào)小了線程運行棧，程序運行時會產(chǎn)生 hard fault，因此不再考慮將 finsh 移植至nano上。

為了正常使用，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉 FinSH 組件，在RTE_Components.h中注釋 RTE_USING_FINSH，此時程序大小為：Program Size： Code=5756 RO-data=572 RW-data=120 ZI-data=1264 ，ROM占用為 Code+RO+RW=6448 Byte，RAM 占用為 RW+ZI=1384 Byte，剩余空間較為充裕。也可以通過在 Manage Run-Environment 中關(guān)閉 shell，移除 FinSH 組件。

至此，在 HK32F030MF4P6 上的 RT-Thread Nano 移植工作就完成了。

編輯：jq