【RT-Thread-开发指南】

■ RT-Thread-简介

RT-Thread API参考手册

■ keil5， Pack包下载

MDK 软件下载地址： https://www.keil.com/download/product，目前最新版本是 MDK5.36。
器件支持包下载地址： https://www.keil.com/dd2/pack，
添加链接描述

■ stm32开机过程

■ 上电复位

复位方式有三种：上电复位，硬件复位和软件复位。
当产生复位，并且离开复位状态后， CM3 内核做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值：
（1）从地址 0x0000 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值，该值就是栈顶地址。
（2）从地址 0x0000 0004 处取出程序计数器指针 PC 的初始值，该值指向复位后执行的第
一条指令。

■ 地址重映射 (启动模式选择)

启动模式选择
内核是从 0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个的地址获取堆栈指针 SP 和程序计数器指针 PC。
事实上， 0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个的地址可以被重映射到其他的地址空间。
例如：我们将 0x0800 0000 映射到 0x0000 0000，即从内部 FLASH 启动，那么内核会从地址 0x0800 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值，从地址 0x0800 0004 处取出程序计数器指针PC 的初始值。
CPU 会从 PC 寄存器指向的地址空间取出的第 1 条指令开始执行程序，就是开始执行复位中断服务程序 Reset_Handler。将 0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个地址重映射到其他的地址空间，就是启动模式选择。

（1）内部 FLASH 启动方式
当芯片上电后采样到** BOOT0 引脚为低电平时**， 0x0000 0000 和 0x0000 0004 地址就被映射到内部 FLASH 的首地址 0x0800 0000 和 0x0800 0004。

FLASH 的 0x0800 0000 地址空间存储的内容，赋值给栈指针 MSP，作为栈顶地址，
FLASH 的 0x0800 0004 地址空间存储的内容，赋值给程序指针 PC，作为将要执行的第一条指令所在的地址。
完成这个操作后，内核就可以开始从 PC 指向的地址中读取指令执行了。

（2）内部 SRAM 启动方式
当芯片上电后采样到 BOOT0 和 BOOT1 引脚均为高电平时，地址0x0000 0000 和 0x0000 0004 被映射到内部 SRAM 的首地址 0x2000 0000 和 0x2000 0004，内核从 SRAM 空间获取内容进行自举。
在实际应用中，由启动文件 startup_stm32f103xe.s 决定了0x0000 0000 和 0x0000 0004 地址存储什么内容，链接时，由分散加载文件(sct)决定这些内容的绝对地址，即分配到内部 FLASH 还是内部 SRAM。

（3）系统存储器启动方式
当芯片上电后采样到 BOOT0=1 且 BOOT1=0 时，内核将从系统存储器的 0x1FFFF000 及0x1FFFF004 获取 MSP 及 PC 值进行自举。系统存储器是一段特殊的空间，用户不能访问， ST公司在芯片出厂前就在系统存储器中固化了一段代码。因而使用系统储存器启动方式时，内核会执行该代码，该代码运行时，会为 ISP(In System Program)提供支持，在 STM32F1 最常见的是检测 USART1 传输过来的信息，并根据这些信息更新自己内部 FLASH 的内容，达到升级产品应用程序的目的，因此这种启动方式也称为 ISP 启动方式。

■ mcu开机过程

■ 汇编指令

■ RT-Thread-初始化流程

■ RT-Thread-线程状态切换

■ 基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano

基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano

移植 Nano 的主要步骤：

1. 准备一个基础的 keil MDK 工程. 可以编译通过运行。
2. 获取 RT-Thread Nano pack 安装包并进行安装。
3. 在基础工程中添加 RT-Thread Nano 源码。
4. 适配 Nano，主要从 中断、时钟、内存这几个方面进行适配，实现移植。
5. 验证移植结果：编写第一个应用代码，基于 RT-Thread Nano 闪烁 LED。
6. 最后可对 Nano 进行配置：Nano 是可裁剪的，通过配置文件 rtconfig.h 实现对系统的裁剪。

■ 步骤1：准备一份基础的裸机源码 如下就行。

■ 步骤2：Nano Pack 安装

Nano Pack 可以通过在 Keil MDK IDE 内进行安装，也可以手动安装。下面开始介绍两种安装方式。

■ 方法一：Keil MDK IDE 内进行安装

点击右侧的 Pack，展开 Generic，可以找到 RealThread::RT-Thread，点击 Action 栏对应的 Install ，就可以在线安装 Nano Pack 了。另外，如果需要安装其他版本，则需要展开 RealThread::RT-Thread，进行选择，箭头所指代表已经安装的版本。

■ 方法二：手动安装

我们也可以从官网下载安装文件，RT-Thread Nano 离线安装包下载，下载结束后双击文件进行安装：

■ 步骤3：添加 RT-Thread Nano 到工程

打开已经准备好的可以运行的裸机程序，将 RT-Thread 添加到工程。如下图，点击 Manage Run-Time Environment。

在 Manage Rum-Time Environment 里 “Software Component” 栏找到 RTOS，Variant 栏选择 RT-Thread，然后勾选 kernel，点击 “OK” 就添加 RT-Thread 内核到工程了。

现在可以在 Project 看到 RT-Thread RTOS 已经添加进来了，展开 RTOS，可以看到添加到工程的文件：

Cortex-M 芯片内核移植代码
context_rvds.s
cpuport.c

Kernel 文件包括：
clock.c
components.c
device.c
idle.c
ipc.c
irq.c
kservice.c
mem.c
mempool.c
object.c
scheduler.c
thread.c
timer.c

配置文件：
board.c
rtconfig.h

■ 步骤4：适配 RT-Thread Nano

==中断与异常处理 ==
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中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。

系统时钟配置

/* board.c */

/* timer 定时器中断服务函数调用 rt_os_tick_callback function，cortex-m 架构使用 SysTick_Handler() */
void rt_os_tick_callback(void)
{
  rt_interrupt_enter(); /* 进入中断时必须调用 */

  rt_tick_increase();  /* RT-Thread 系统时钟计数 */

  rt_interrupt_leave(); /* 退出中断时必须调用 */
}

/* cortex-m 架构使用 SysTick_Handler() */
void SysTick_Handler()
{
    rt_os_tick_callback();
}

void rt_hw_board_init(void)
{
  /*
   * TODO 1: OS Tick Configuration
   * Enable the hardware timer and call the rt_os_tick_callback function
   * periodically with the frequency RT_TICK_PER_SECOND.
   */

  /* 1、系统、时钟初始化 */
  HAL_Init(); // 初始化 HAL 库
  SystemClock_Config(); // 配置系统时钟
  SystemCoreClockUpdate(); // 对系统时钟进行更新

  /* 2、OS Tick 频率配置，RT_TICK_PER_SECOND = 1000 表示 1ms 触发一次中断 */
  SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);

  /* Call components board initial (use INIT_BOARD_EXPORT()) */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
  rt_components_board_init();
#endif

#if defined(RT_USING_USER_MAIN) && defined(RT_USING_HEAP)
  rt_system_heap_init(rt_heap_begin_get(), rt_heap_end_get());
#endif
}

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，如下所示：

初始化内存堆需要堆的起始地址与结束地址这两个参数，系统中默认使用数组作为 heap，并获取了 heap 的起始地址与结束地址，该数组大小可手动更改，如下所示：

注意：开启 heap 动态内存功能后，heap 默认值较小，在使用的时候需要改大，否则可能会有申请内存失败或者创建线程失败的情况，修改方法有以下两种：

• 可以直接修改数组中定义的 RT_HEAP_SIZE 的大小，至少大于各个动态申请内存大小之和，但要小于芯片 RAM 总大小。
• 也可以参考 《RT-Thread Nano 移植原理》——实现动态内存堆 章节进行修改，使用 RAM ZI 段结尾处作为 HEAP 的起始地址，使用 RAM 的结尾地址作为 HEAP 的结尾地址，这是 heap 能设置的最大值的方法。

■ 步骤4：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，这里直接基于裸机 LED 指示灯进行修改。

• 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()。该函数会引起系统调度，切换到其他线程运行，体现了线程实时性的特点。
  

■ 在 RT-Thread Nano 上添加控制台与 FinSH

在 RT-Thread Nano 上添加控制台与 FinSH

■