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RT-Thread is an open source IoT Real-Time Operating System (RTOS). https://rt-thread.github.io/rt-thread/
本文是 RT-Thread 开源仓库中 STM32_Nucleo-144_BSP_Introduction.md 的完整技术指南。该 BSP（板级支持包）由 RT-Thread 开发团队为 STM32 Nucleo-144 系列开发板提供，覆盖板卡资源介绍、MDK/IAR/GCC 多工具链快速上手流程，以及通过 ENV 工具扩展 SPI、I2C 等外设驱动的高级配置方法。读完本文，你将掌握在 Nucleo-144 板卡上从零编译下载 RT-Thread、观察 msh 控制台输出，以及使用 menuconfig + scons 定制外设驱动工程的完整实战能力。
一、资源介绍（Resources Introduction）
1.1 板卡描述
STM32 Nucleo-144 开发板为用户提供了一种高性价比、高灵活性的原型开发方式：开发者可以在 STM32 微控制器提供的多种性能与功耗组合中自由选择。部分兼容板卡还支持内部或外部 SMPS（开关电源），可显著降低 Run 模式下的功耗。
在扩展性方面，板卡提供了两大关键接口：
- ST Zio 扩展连接器：兼容 ARDUINO® Uno V3 排针布局，可复用大量现成扩展板（shield）；
- ST morpho 排针：提供全引脚引出，便于灵活搭建自定义电路。
Nucleo-144 板卡无需额外的调试探针——板载 ST-LINK 调试器/编程器 即支持烧录与调试；同时随附 STM32Cube MCU 软件包中完整的免费软件库与示例。板卡外观与整体布局如下图所示：
关于这些板卡的更多官方信息，可参考 ST 官方网站的 Nucleo 系列评估板页面（ST Nucleo Official Website）。
1.2 通用特性
- STM32 微控制器，采用 LQFP144 封装；
- 3 个用户 LED；
- 2 个用户按键和 1 个复位按键；
- 32.768 kHz 晶体振荡器；
- 板载连接器：
- SWD 调试接口；
- ST Zio 扩展连接器（含 ARDUINO® Uno V3 兼容排针）；
- ST morpho 扩展连接器；
- 灵活的供电方式：ST-LINK、USB VBUS 或外部电源；
- 板载 ST-LINK 调试器/编程器，支持 USB 重枚举能力：大容量存储（Mass Storage）、虚拟串口（Virtual COM port）和调试端口（Debug port）；
- 随附 STM32Cube MCU 软件包中的完整免费软件库与示例；
- 支持多种主流集成开发环境（IDE），包括 IAR™、Keil® 和 STM32CubeIDE。
1.3 板卡专属特性
- 外部或内部 SMPS，用于产生 Vcore 逻辑电源；
- 符合 IEEE-802.3-2002 标准的 以太网 接口；
- USB OTG 全速（或仅设备模式）；
- 板载连接器：
- USB（Micro-AB 或 USB Type-C™）；
- 以太网 RJ45 接口；
- 符合 Arm® Mbed Enabled™ 规范。
在 RT-Thread 仓库中，Nucleo-144 板型对应的 BSP 位于 bsp/stm32 目录下，例如 stm32f746-st-nucleo（STM32F746ZG，LQFP144 封装）等。仓库还提供了同系列的 Nucleo-64 板卡指南 STM32_Nucleo-64_BSP_Introduction.md，两者配合阅读可全面了解 RT-Thread 对 ST 官方评估板的支持情况。
二、快速上手（Quickly Get Started）
本 BSP 为开发者同时提供了 MDK4、MDK5、IAR 工程，并支持 GCC 开发环境。下文以 MDK5（Keil）环境为例，演示如何运行 RT-Thread。
2.1 硬件连接
使用 Type-A 转 Mini-B USB 线缆将开发板连接到 PC，并打开电源开关。此时板上的 LD3（PWR）电源指示灯 与 LD1（COM）通信指示灯 会点亮，表示板卡已正常供电并完成 USB 枚举。
2.2 编译与下载（MDK5 步骤）
- 双击打开
project.uvprojx文件以启动 MDK-Keil5 工程（注意：不是template.uvprojx模板工程）。该工程文件位于 BSP 根目录，例如 stm32f746-st-nucleo/project.uvprojx； - 点击 “Option for Target”（工程选项）按钮：
- Debug 选项卡：选择 "ST-LINK Debugger"，并点击 "Setting" 按钮：
- Port 选择 SW（Serial Wire）；
- Flash Download 选项中勾选 Reset and Run（下载后自动复位运行）；
- Debug 选项卡：选择 "ST-LINK Debugger"，并点击 "Setting" 按钮：
- 编译并下载程序到开发板。
2.3 运行结果
程序下载成功后系统自动运行。观察板载 LED 状态：LD3 与 LD1 常亮，LD2 周期性闪烁。
板卡的 USB 虚拟串口默认连接到 USART3。在终端工具中以 115200-8-1-N（波特率 115200、8 位数据、1 位停止位、无校验）打开对应串口后，复位设备即可看到 RT-Thread 的启动信息：
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.0 build Dec 21 2018
2006 - 2018 Copyright by rt-thread team
msh >
上述示例输出来自文档记录的历史版本，实际编译产物的版本号与构建时间以当前仓库 BSP 的 rtconfig.h（如 stm32f746-st-nucleo/rtconfig.h）中 RT_VER_NUM 为准。msh > 提示符出现后，即可在 RT-Thread 的 msh（Module Shell）命令行中执行 help、list 等内置命令。
源码佐证：默认外设与 LED 闪烁逻辑
以 stm32f746-st-nucleo 为例，其 rtconfig.h 中明确配置：
#define RT_CONSOLE_DEVICE_NAME "uart3" /* 控制台输出设备为 uart3 */
#define BSP_USING_GPIO /* 启用 GPIO 驱动 */
#define BSP_USING_UART3 /* 启用 UART3 */
这与文档“默认仅启用 GPIO 与 USART3”的描述完全一致。LED 闪烁由 applications/main.c 实现：它使用 rt_pin_mode 将 LED1（PB0，GET_PIN(B, 0)）配置为输出模式，然后循环 rt_pin_write 高低电平并各延时 500ms：
#define LED1_PIN GET_PIN(B, 0)
int main(void)
{
int count = 1;
/* set LED1 pin mode to output */
rt_pin_mode(LED1_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
while (count++)
{
rt_pin_write(LED1_PIN, PIN_HIGH);
rt_thread_mdelay(500);
rt_pin_write(LED1_PIN, PIN_LOW);
rt_thread_mdelay(500);
}
return RT_EOK;
}
可以看到，RT-Thread 的 PIN 设备框架通过 rt_pin_mode / rt_pin_write 屏蔽了不同 MCU 的寄存器差异，这正是 BSP 中 GPIO 驱动（bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers 下的 drv_gpio.c）向上层提供的统一接口。
2.4 终端工具：PuTTy
若本机没有终端工具，可下载 PuTTy 使用：
连接时需在 PuTTy 中选择 Serial 连接方式，填写正确的 COM 端口号与波特率（115200），即可看到上文的 RT-Thread 启动信息与 msh > 命令行。
三、高级功能（Advanced Features）
3.1 默认配置说明
本 BSP 默认仅启用 GPIO 和 USART3 两个外设。如果需要 SPI、I2C 等更多高级外设，需要使用 RT-Thread ENV 工具 对 BSP 进行配置。ENV 是 RT-Thread 提供的命令行配置环境，其核心工作流如下：
- 在具体的 BSP 文件夹下打开 Env 工具；
- 输入
menuconfig命令进入图形化配置界面，完成配置后 保存并退出； - 输入
pkgs --update命令更新软件包； - 输入
scons --target=mdk4/mdk5/iar命令重新生成对应 IDE 的工程文件。
其中 scons --target 的三个取值分别对应 MDK4、MDK5、IAR 三种工程；如果使用 GCC 工具链，则直接在 Env 中执行 scons 即可完成编译。关于 ENV 工具的完整用法，可参考 RT-Thread 官方 ENV 文档；仓库内另有 STM32系列BSP外设驱动使用教程.md 等中文教程可配合学习。
3.2 配置项与源码对应关系（以 stm32f746-st-nucleo 为例）
以 stm32f746-st-nucleo/board/Kconfig 为例，menuconfig 界面下的菜单结构实际对应如下 Kconfig 配置树：
- Onboard Peripheral Drivers（板载外设）
BSP_USING_USB_TO_USART：启用 USB 转 USART（即板载 ST-LINK 虚拟串口，对应 uart3），默认开启，并自动选中BSP_USING_UART3；BSP_USING_ETH：启用以太网（默认关闭），开启后还需通过 choice 选择板载 PHY 芯片，可选LAN8720A、DM9161CEP、LAN8742A；
- On-chip Peripheral Drivers（片内外设）
BSP_USING_GPIO：启用 GPIO（默认开启，自动选中RT_USING_PIN）；BSP_USING_UART：UART 总开关（默认开启，自动选中RT_USING_SERIAL），其下可逐项配置 UART3、UART5：BSP_UART3_RX_USING_DMA/BSP_UART3_TX_USING_DMA：UART3 收发 DMA（依赖RT_SERIAL_USING_DMA）；BSP_UART3_RX_BUFSIZE：UART3 接收缓冲区大小，取值范围 64~65535，默认 256；BSP_UART3_TX_BUFSIZE：UART3 发送缓冲区大小，取值范围 0~65535，默认 0；BSP_UART3_DMA_PING_BUFSIZE：UART3 RX DMA 乒乓缓冲区大小，取值范围 32~65535，默认 64；BSP_STM32_UART_V1_TX_TIMEOUT：UART V1 发送超时，默认 4000；
BSP_USING_SPI：SPI 总线总开关（默认关闭，自动选中RT_USING_SPI），可分别启用 SPI1/SPI2/SPI3 及各自的 TX/RX DMA；BSP_USING_SOFT_I2C：软件 I2C（默认关闭），可配置 swi2c1 的 SCL/SDA 引脚号（默认 22/23）；BSP_USING_TIM：定时器（默认关闭），支持 TIM2/TIM3/TIM4/TIM5；BSP_USING_PWM：PWM（默认关闭），支持 TIM3 的 CH2/CH3/CH4 输出；BSP_USING_ADC：ADC（默认关闭），支持 ADC1；BSP_USING_ONCHIP_RTC：片上 RTC（默认关闭），时钟源可选 LSE 或 LSI；BSP_USING_WDT：看门狗（默认关闭）；BSP_USING_SDIO：SDIO（默认关闭，自动选中RT_USING_SDIO与RT_USING_DFS）；BSP_USING_CAN：CAN（默认关闭），支持 CAN1；BSP_USING_USBD：USB 设备（默认关闭），可配置 USB 连接引脚与上拉状态。
这些 config 选项在 menuconfig 保存后，会被写入 BSP 的 rtconfig.h，并最终由驱动源码（bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers）通过 #ifdef BSP_USING_xxx 条件编译决定哪些外设驱动被编译进固件。因此，配置外设的本质就是“选择宏开关 → 重新生成工程 → 重新编译”，无需手工改动驱动代码。
3.3 内存与链接脚本
BSP 的内存布局定义在 board/board.h 中。以 STM32F746ZG 为例：
- Flash 起始地址
0x08000000，容量 1 MB； - SRAM 起始
0x20010000之后共 256 KB，堆区（Heap）从编译器生成的__bss_end（或 ARMCC 的Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit、IAR 的CSTACK段尾）开始，一直延伸到 SRAM 末尾。
链接脚本位于 board/linker_scripts，提供 MDK（.sct）、IAR（.icf）、GCC（.lds）三种格式；时钟初始化由 SystemClock_Config（CubeMX 配置生成，见 board/CubeMX_Config）完成。如果更换同板型不同型号的 MCU，只需同步修改 board.h 中的 Flash/SRAM 边界与 rtconfig.h 中的 SOC_* 宏。
四、进阶学习路径
掌握以上流程后，可继续深入以下方向：
- 外设驱动开发：阅读 STM32系列外设驱动添加指南.md 与 STM32系列驱动介绍.md，了解如何为 BSP 新增外设驱动；
- BSP 移植：参考 How to make a STM32 BSP for RT-Thread.md，掌握基于模板工程创建新板卡 BSP 的方法；
- 工程创建：RT-Thread Studio 用户可阅读 How to create a RT-Studio project.md；
- 驱动框架源码：RT-Thread 的 PIN、UART、SPI、I2C 等设备框架实现位于 components/drivers，结合 HAL 层驱动（bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers/drivers）可完整理解“设备框架 → 驱动实现 → HAL 库”的三层结构。
五、总结
RT-Thread 为 STM32 Nucleo-144 系列板卡提供了开箱即用的 BSP：MDK4/MDK5/IAR/GCC 多工程支持、ST-LINK 一键烧录、默认 uart3 控制台与 LED 演示，让开发者可以在数分钟内跑起一个完整的 RTOS 系统；当需要更多外设时，通过 ENV 工具的 menuconfig、pkgs --update 与 scons --target=mdk4/mdk5/iar 三步操作即可增量扩展驱动并重新生成工程。这一“默认精简、按需扩展”的设计思路，同样适用于 RT-Thread 仓库中其他 STM32 系列 BSP，是学习 RT-Thread BSP 架构的最佳切入点。
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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
