如何在在HK32F030MF4P6上移植RT-Thread Nano

Linux阅码场 2021-08-02 4123

描述

这是一个航顺 HK32F030 的 RT-Thread Nano 移植示例，记录了在 Keil 裸机工程的基础上进行 RT-Thread Nano 移植的全过程。在按文档中心的指导进行移植的过程中基本没有遇到问题，只是由于 HK32F030 的RAM 较小，无法启用 FinSH。移植工程已经分享在Gitee RT-Thread-Nano-HK32F030。

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

（请复制至外部浏览器打开）

硬件信息：

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

开发板：hk32f030 - 立创EDA （https://lceda.cn/whj4674672/hk32f030）由 @whj467467222 设计

参考文档

RT-Thread Nano 简介与下载（https://docs.rt-thread.org/#/rt-thread-version/rt-thread-nano/an0038-nano-introduction）

0.准备移植

在移植 RT-Thread Nano 之前，需要准备一个能正常运行的裸机工程。航顺的库文件包 HK32F030Mxx_Library_V1.1.4.7z 中提供了 HK32F030 的标准库、启动文件等，还有一个裸机工程模板，整理后得到这里移植使用的裸机工程。

编译后烧录，看到LED闪烁，裸机程序正常运行。实测可以使用Jlink 或 CMSIS-DAP 烧录调试，而使用 ST-Link 无法识别到 HK32F030。

之后就可以开始 RT-Thread Nano 的移植了。

1.Nano Pack 安装

Nano Pack 可以在 Keil MDK IDE 内进行安装，也可以手动安装。这里选择手动安装Pack，从官网下载安装文件：RT-Thread Nano 离线安装包，下载结束后双击文件进行安装。

然后将 RT-Thread Nano 添加到工程中。点击 Manage Run-Time Environment

在 Manage Rum-Time Environment 内打开 RTOS 栏，勾选 kernal，点击 OK 后就将 RT-Thread 内核加入到工程中了。

现在能在 Keil 的 Project 栏看到 RTOS，展开后可以看到 RT-Thread Nano 的文件已经加入了工程。

2.适配 RT-Thread Nano

中断与异常处理

RT-Thread 会接管异常处理函数 HardFault_Handler（）和悬挂处理函数 PendSV_Handler（），这两个函数已由 RT-Thread 实现，所以需要删除工程里中断服务例程文件 Drivers/hk32f030m_it.c 中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。

系统时钟配置

现在需要在 RTOS/board.c 中实现系统时钟配置（为 MCU、外设提供工作时钟）与 os tick 的配置（为操作系统提供心跳 / 节拍）。

1void rt_hw_board_init（）

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}

上面的代码中，SystemCoreClockUpdate（）对系统时钟进行更新，_SysTick_Config（）配置了 OS Tick。此处 OS Tick 使用滴答定时器 systick 实现，需要在 board.c 中实现 SysTick_Handler（）中断服务例程，调用 RT-Thread 提供的 rt_tick_increase（），如下：

1void SysTick_Handler（void）

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（）中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现，作为系统 OS Tick，所以还需要删除工程里中原本已经实现的 SysTick_Handler（），避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。

内存堆初始化

系统内存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init（）函数中完成，内存堆功能是否使用取决于宏 RT_USING_HEAP 是否开启，RT-Thread Nano 默认不开启内存堆功能，这样可以保持一个较小的体积，不用为内存堆开辟空间。开启系统 heap 将可以使用动态内存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各种系统动态创建对象的 API。若需要使用系统内存堆功能，则打开 RT_USING_HEAP 宏定义即可，此时内存堆初始化函数 rt_system_heap_init（）将被调用。

3.编写第一个应用

移植好 RT-Thread Nano 之后，则可以开始编写第一个应用代码验证移植结果。此时 main（）函数就转变成 RT-Thread 操作系统的一个线程，现在可以在 main（）函数中实现第一个应用：板载 LED 指示灯闪烁。

首先在文件首部增加 RT-Thread 的相关头文件《rtthread.h》。

在 main（）函数中（也就是在 main 线程中）实现 LED 闪烁代码：初始化 LED 引脚、在循环中点亮 / 熄灭 LED。

将延时函数替换为 RT-Thread 提供的延时函数 rt_thread_mdelay（）。该函数会发起系统调度，切换到其他线程运行，体现了线程的实时性。

此时可以看到 LED 闪烁，虽然现象与裸机程序一致，但 RT-Thread 已经在 HK32F030 上成功运行。

使用 RTOS 造成固件变大后，通过CMSIS-DAP 烧录程序可能出现失败现象

将 CMSIS-DAP 的 SW 调试速度调低为 500kHz 后烧录成功

4.移植控制台 FinSH

由于 RAM 的大小有限，这里 FinSH 的移植未能完成

在 Nano 上添加 UART 控制台

在 RT-Thread Nano 上添加 UART 控制台打印功能后，就可以在代码中使用 RT-Thread 提供的打印函数 rt_kprintf（）进行信息打印，从而获取自定义的打印信息，方便定位代码 bug 或者获取系统当前运行状态等。实现控制台打印（需要确认 rtconfig.h 中已使能 RT_USING_CONSOLE 宏定义），需要完成基本的硬件初始化，以及对接一个系统输出字符的函数，本小节将详细说明。

实现串口初始化

使用串口对接控制台的打印，首先需要初始化串口，如引脚、波特率等。 uart_init（）需要在 board.c 中的 rt_hw_board_init（）函数中调用。

1static int uart_init（void）;

示例代码：如下是基于 HK32 库的 HK32F030 串口初始化程序，参考航顺例程编写。实现了串口的发送并配置了串口中断接收。

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}

实现 rt_hw_console_output

实现 finsh 组件输出一个字符，即实现 uart 输出一个字符：

注：注意：RT-Thread 系统中已有的打印均以结尾，而并非，所以在字符输出时，需要在输出之前输出，完成回车与换行，否则系统打印出来的信息将只有换行。

示例代码：如下是基于HK32 库实现的串口驱动对接 rt_hw_console_output（）

1void USART1_SendByte（uint8_t ch）

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

4 USART1-》TDR = ch;

6void rt_hw_console_output（const char *str）

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}

将对应代码加入 board.c ，编译并烧录后，可以看到终端（或串口助手中输出的rtt logo）：

RT-Thread

至此就可以使用 rt_kprintf（）打印调试信息了。

在 Nano 上添加 FinSH 组件

RT-Thread FinSH 是 RT-Thread 的命令行组件（shell），提供一套供用户在命令行调用的操作接口，主要用于调试或查看系统信息。它可以使用串口 / 以太网 / USB 等与 PC 机进行通信。这里使用串口方式，在 Nano 上实现 FinSH 功能。

Keil 添加 FinSH 源码

打开 Manage Run-Environment。

勾选 shell 然后点击OK，将 FinSH 组件的源码到工程。

这时看到 RTOS Group 中加入了以下 FinSH 文件。

实现 rt_hw_console_getchar（）

要实现 FinSH 组件功能（既可以打印也能输入命令进行调试），需要在 board.c 中对接控制台输入函数，实现字符输入：

rt_hw_console_getchar（）：控制台获取一个字符，即在该函数中实现 uart 获取字符，可以使用查询方式获取（注意不要死等，在未获取到字符时，需要让出 CPU），也可以使用中断方式获取。

示例代码：（未实现）

1char rt_hw_console_getchar（void）

3 int ch = -1;

4 // 接收一个字符5 。。.

6 return ch;

加入 FinSH 后 RAM 空间不足

这时编译会出现报错：

RT-Thread

看编译输出应该是存储空间不足，超出RAM大小154 Bytes，尝试将编译器优化等级调高至 Level2 ，但仍会报错。

然后尝试在 rtconfig.h 中调小 RT_CONSOLEBUF_SIZE 与 FINSH_THREAD_STACK_SIZE ，编译成功。可以看此时的内存占用：Program Size： Code=9458 RO-data=922 RW-data=144 ZI-data=1832 ，ROM占用为 Code+RO+RW=10524 Byte，RAM 占用为 RW+ZI=1976 Byte，RAM即将耗尽。同时因为调小了线程运行栈，程序运行时会产生 hard fault，因此不再考虑将 finsh 移植至nano上。

为了正常使用，应当关闭 FinSH 组件，在RTE_Components.h中注释 RTE_USING_FINSH，此时程序大小为：Program Size： Code=5756 RO-data=572 RW-data=120 ZI-data=1264 ，ROM占用为 Code+RO+RW=6448 Byte，RAM 占用为 RW+ZI=1384 Byte，剩余空间较为充裕。也可以通过在 Manage Run-Environment 中关闭 shell，移除 FinSH 组件。

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

编辑：jq

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