RT-Thread 的 CPU 固件移植理解

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博主介紹

RT-Thread 的 CPU 抽象層

在嵌入式領域有多重不同的 CPU 架構，我們知道 RT-Thread 是支持不同架構的嵌入式操作系統，我們先來大概看一下 RT-Thread 的架構。

可以看到 RT-Thread 提供了一個 libcpu 抽象層來適配不同的 CPU 架構， libcpu 向上對內核提供統一的接口，包括全局中斷的開關，線程棧的初始化，上下文切換等。

RT-Thread 的 libcpu 抽象層向下提供了一套統一的 CPU 架構移植接口，這部分接口包含了全局中斷 開關函數、線程上下文切換函數、時鐘節拍的配置和中斷函數、Cache 等等內容。

接下來讓我們一起看看 RT-Thread 嵌入式系統的文件目錄：（https://github.com/RT-Thread/rt-thread）

我手頭的開發板是潘多拉物聯網開發版，CPU 是 STM32L475VET6，去官網找到對應的文檔可以得知 CPU 架構為 Cortex-M4 架構：

打開 rt-thread\libcpu\arm\cortex-m4 目錄會發現有如下幾個文件：

libcpu\arm\cortex-m4 目錄下文件

context_gcc.S

context_iar.S

context_rvds.S

cpuport.c

SConscript

其中上面的 context_rvds.S 文件就是 RT-Thread 的對該 CPU 提供的移植接口，相關 API 如下：

具體的如何去移植，如何去修改對應參數，建議參考《RT-Thread 編程指南》的內核移植部分內容。

STM32CubeMX 固件工具

STM32CubeMX 是一個圖形化的工具，可以使用該工具來很方便的配置 STM32 微處理器的相關硬件并生成底層驅動（Low-layer APIs（LL）），硬件抽象層接口（Hardware abstraction layer APIs（HAL）），板級支持包（Board Support Package（BSP））。

概括的說，STM32CubeMX 圖形界面可以完成以下功能：

快速簡便地配置所選外設和中間件的MCU引腳、時鐘樹和工作模式。

為開發板設計人員生成引腳配置報告。

生成一個完整項目，包含所有必需的庫和初始化C代碼，以在用戶定義的工作模式下設置設備。可以在選定的應用開發環境中直接打開項目（適用于一系列支持的IDE），以繼續進行應用程序開發。

下載安裝 CubeMX，

這里需要注意的是，該工具依賴 Java 環境，需要具備 Java 8.0 的環境，并配置環境變量，否則安裝失敗。

RT-Thread 的 BSP

前面我們已經看到 RT-Thread 的目錄中有一個 bsp 文件夾，BSP 框架結構如下圖所示：

每一個 STM32 系列的 BSP 由三部分組成，分別是通用庫、BSP 模板和特定開發板 BSP，下面的表格以 F1 系列 BSP 為例介紹這三個部分：

例如我手頭的這個潘多拉 STM32L4 開發版，在 bsp\stm32\stm32l475-atk-pandora 目錄下，我們可以在該目錄看到 board\CubeMX_Config 目錄中的 STM32CubeMX 工程，雙擊可以直接打開。

提示，建議復制一個 CubeMX_Config 目錄再修改，可以對照前后變化。

當然，一般情況下我們不必要修改具體開發板下面的CubteMX，因為已經和開發板配套設置好了，如果我們手頭有一款開發板還沒有納入 bsp 目錄，此時我們可以去 bsp\stm32\libraries\templates\下面尋找對應系列的模板并打開進行修改。

在 CubeMX 工程中將芯片型號為修改為實際型號，例如： STM32F103RBTx 。

打開外部時鐘、設置下載方式、打開串口外設（注意只需要選擇串口外設引腳即可，無需配置其他參數）：

配置系統時鐘：

設置項目名稱，并在指定地址重新生成 CubeMX 工程：

最終 CubeMX 生成的工程目錄結構如下圖所示：

這里你是不是就有疑問了，生成的其余的文件夾為什么可以刪除，那是因為在 bsp\stm32\libraries\STM32L4xx_HAL\ 已經包含了 STM32 的公共固件庫（系列通用 HAL 庫）。

而在 bsp\stm32\libraries\HAL_Drivers\ 存放的是對應的驅動文件（連接 RT-Thread 內核和 HAL 之間的橋梁） 例如我們 gpio 的驅動 drv_gpio.c。

在 CubeMX 生成的文件中除了上面提到的 HAL 庫外還有一個叫 CMSIS 的文件夾。

CMSIS（微控制器軟件接口標準，Cortex Microcontroller Software Interface Standard）是 ARM 官方設計的驅動包，框圖如下：

ARM 推出 CMSIS 軟件包意在統一各大芯片廠商的外設驅動，DSP 數字信號處理，下載器和各個主流 RTOS 的 API 統一。幾年下來，各個廠商一直是各自為戰，所以 CMSIS 的驅動一直沒有被各個芯片廠商采用。

任務調度 嵌入式

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