RTT启动流程

本文解析了RT-Thread实时操作系统在MDK-ARM环境下的启动流程与自动初始化机制,详细介绍了从启动代码到用户main函数执行的过程,以及如何利用初始化宏实现设备和服务的自动加载。

       一般了解一份代码大多从启动部分开始,同样这里也采用这种方式,先寻找启动的源头。以 MDKARM 为例, MDK-ARM 的用户程序入口为 main() 函数,位于 main.c 文件中。系统启动后先从汇编代码startup_stm32f103xe.s 开始运行,然后跳转到 C 代码,进行 RT-Thread 系统功能初始化,最后进入用户程序入口 main()。
       为了在进入 main() 之前完成 RT-Thread 系统功能初始化,我们使用了 MDK 的扩展功能 $Sub$$ 和$Super$$。可以给 main 添加 $Sub$$ 的前缀符号作为一个新功能函数 $Sub$$main,这个 $Sub$$main 可以先调用一些要补充在 main 之前的功能函数(这里添加 RT-Thread 系统初始化功能),再调用 $Super$$main转到 main() 函数执行,这样可以让用户不用去管 main() 之前的系统初始化操作。

下面我们来看看在 components.c 中定义的这段代码:
/* $Sub$$main 函 数 */
int $Sub$$main(void)
{
rtthread_startup();
return 0;
}

系统启动流程:

启动代码 

int rtthread_startup(void)
{
rt_hw_interrupt_disable();
/* 板 级 初 始 化 : 需 在 该 函 数 内 部 进 行 系 统 堆 的 初 始 化 */
rt_hw_board_init();
/* 打 印 RT-Thread 版 本 信 息 */
rt_show_version();
/* 定 时 器 初 始 化 */
rt_system_timer_init();
/* 调 度 器 初 始 化 */
rt_system_scheduler_init();
#ifdef RT_USING_SIGNALS
/* 信 号 初 始 化 */
rt_system_signal_init();
#endif
/* 由 此 创 建 一 个 用 户 main() 线 程 */
rt_application_init();
/* 定 时 器 线 程 初 始 化 */
rt_system_timer_thread_init();
/* 空 闲 线 程 初 始 化 */
rt_thread_idle_init();
/* 启 动 调 度 器 */
rt_system_scheduler_start();
/* 不 会 执 行 至 此 */
return 0;
}

这部分启动代码,大致可以分为四个部分:
(1)初始化与系统相关的硬件;
(2)初始化系统内核对象,例如定时器、调度器、信号;
(3)创建 main 线程,在 main 线程中对各类模块依次进行初始化;
(4)初始化定时器线程、空闲线程,并启动调度器。
     rt_hw_board_init() 中完成系统时钟设置,为系统提供心跳、串口初始化,将系统输入输出终端绑定到这个串口,后续系统运行信息就会从串口打印出来。
     main() 函数是 RT-Thread 的用户代码入口,用户可以在 main() 函数里添加自己的应用。


RTT自动初始化机制

自动初始化机制是指初始化函数不需要被显式调用,只需要在函数定义处通过宏定义的方式进行申明,就会在系统启动过程中被执行。例如在串口驱动中调用一个宏定义告知系统初始化需要调用的函数,代码如下:
 

int rt_hw_usart_init(void) /* 串 口 初 始 化 函 数 */
{
... ...
/* 注 册 串 口 1 设 备 */
rt_hw_serial_register(&serial1, "uart1",
RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX,
uart);
return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init); /* 使 用 组 件 自 动 初 始 化 机 制 */

示例代码最后的 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init) 表示使用自动初始化功能,按照这种方式, rt_hw_usart_init() 函数就会被系统自动调用,那么它是在哪里被调用的呢?在系统启动流程图中,有两个函数: rt_components_board_init() 与 rt_components_init(),其后的带底色方框内部的函数表示被自动初始化的函数,其中:

1. “board init functions” 为所有通过 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
2. “pre-initialization functions” 为所有通过 INIT_PREV_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
3. “device init functions” 为所有通过 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
4. “components init functions” 为所有通过 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
5. “enviroment init functions” 为所有通过 INIT_ENV_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
6. “application init functions” 为所有通过 INIT_APP_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。

初始化函数主动通过这些宏接口进行申明,如 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init),链接
器会自动收集所有被申明的初始化函数,放到 RTI 符号段中,该符号段位于内存分布的 RO 段中,该 RTI
符号段中的所有函数在系统初始化时会被自动调用。

RTT(Real - Time Thread,实时线程)启动串口输出没有msh(Mini Shell)可以从以下几个方面排查并解决: ### 1. 检查msh组件是否使能 在RT - Thread的配置文件`rtconfig.h`或者使用menuconfig工具配置时,要确保msh组件已经使能。通常会有类似如下的宏定义来控制msh组件的开启: ```c #define RT_USING_MSH ``` 若没有该定义,需要在`rtconfig.h`中添加或者在menuconfig中勾选对应的选项。 ### 2. 检查串口设备初始化 msh依赖于串口设备进行输入输出,要保证串口设备正确初始化。可以检查初始化代码,类似如下示例: ```c #include <rtthread.h> #include <rtdevice.h> #define SAMPLE_UART_NAME "uart1" static int uart_sample(void) { rt_device_t dev = RT_NULL; /* 查找串口设备 */ dev = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME); if (dev == RT_NULL) { rt_kprintf("find %s failed!\n", SAMPLE_UART_NAME); return RT_ERROR; } /* 以读写及中断接收方式打开串口设备 */ if (rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX) != RT_EOK) { rt_kprintf("open %s failed!\n", SAMPLE_UART_NAME); return RT_ERROR; } /* 设置接收回调函数 */ rt_device_set_rx_indicate(dev, uart_input); return RT_EOK; } INIT_APP_EXPORT(uart_sample); ``` 要确保串口设备名称正确,设备打开成功,并且设置了正确的接收回调函数。 ### 3. 检查串口波特率等参数 msh通过串口进行通信,串口的波特率、数据位、停止位等参数要和终端工具(如SecureCRT、Putty等)设置一致。可以在初始化串口设备时设置参数,示例如下: ```c struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; config.baud_rate = BAUD_RATE_115200; config.data_bits = DATA_BITS_8; config.stop_bits = STOP_BITS_1; config.bufsz = 64; config.parity = PARITY_NONE; rt_device_control(dev, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config); ``` 要保证终端工具的波特率等设置和代码中一致。 ### 4. 检查是否有其他代码影响 检查代码中是否有其他部分对串口设备进行了操作,导致msh无法正常工作。例如,是否有其他代码占用了串口设备,或者在串口接收中断中进行了异常处理。 ### 5. 检查硬件连接 确保硬件上串口连接正常,没有松动、短路等问题。可以使用示波器等工具检查串口的信号是否正常。 ### 6. 检查内核日志输出 RT - Thread内核有日志输出功能,可以通过查看内核日志,了解系统启动过程中是否有错误信息,帮助定位问题。例如,在`rtconfig.h`中设置日志级别: ```c #define RT_DEBUG #define RT_DEBUG_INIT #define RT_DEBUG_CONSOLE ```
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