公司项目原先使用μCOS-II,但是μCOS存在商业使用付费问题,故而我们转向用国产开源免费RTOS RT-Thread替代,花了一天半的时间将原来的μCOS代码移植到了RT-Thread上面。下面分移植方法和API对应表两部分讲下方法。
一、移植方法软件环境:Win7+MDK5.18.0 硬件环境:STM32F103
1.从GitHub下载RT-Thread源码:https://github.com/RT-Thread/rt-thread; 2.将1步骤下载的源码打开,目录如下: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_2_20180524065940238)
其中bsp目录下面,可以看到很多开发板工程目录,如下图: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_3_20180524065940285)
项目主控是stm32f1系列的,选择stm32f10x这个目录下的工程作为基础版本。
3.基础工程框架下,将我们原有的工程文件添加进来,除去μCOS-II相关源码。 原来基于μCOS-II的相关源码目录如下: os_cfg.h :μCOS-II系统相关的一些宏开关定义(如是否使能事件、mailbox、信号量及队列等)、系统参数定义(如每秒tick数、任务栈大小定义等),对应RT-Thread里面的rtconfig.h 。
这个目录下面是与处理器相关的代码,os_cpu_a.asm 文件通过 Thumb2 指令实现的一些中断服务函数等,例如 voidOS_CPU_PendSVHandler(void) 处理上下文切换异常等;对应到RT-Thread里面的context_rvds.S 这个文件。os_cpu_c.c 文件实现任务栈初始化和一些钩子函数(如空闲任务和systick等),对应到RT-Thread里面的 cpuport.c 。
需要说明的是启动文件context_rvds.S 里面定义了两个中断服务函数跟stm32f10x_it.c 里面是重复的,分别是HardFault_Handler 和PendSV_Handler ,移植的时候需要屏蔽掉stm32f10x_it.c 里面相应的部分。 ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_6_20180524065940378)
这个目录下是与处理器无关的文件,对应RT-Thread根目录下src里面的内容。
在移植的时候,先将以上与μCOS-II相关的源码全部删除,把我们工程其他源码放在 \bsp\stm32f10x\src 这个路径下,keil工程建立在 \bsp\stm32f10x 这里。 Keil工程目录如下: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_7_20180524065940425)
Startup 目录下是stm32和RT-Thread的启动文件,主要是中断向量表及中断服务函数定义,堆栈和PC指针的相关初始化。
USER 目录下是我们的产品业务实现相关文件,包括 main.c 文件。
RTT 目录下是RT-Thread源码,就是RT-Thread根目录下 src 里面的内容。
4.使用RTT的接口修改掉原来的一些系统调用,具体如下: 单纯地替换接口是比较容易的(详见后面API对应表),只是在移植的过程中需要了解μCOS-II和RT-Thread在工程涉及的部分存在哪些差异,并按照RT-Thread的方式来更新这些地方。例如uart 的使用,以及系统的启动过程等。 说明一下uart 驱动的移植,涉及到两个驱动文件:usart.c 和 serail.c ;在 serail.c 中定义了初始化、打开设备、数据收发等接口,由于接口中都是动态分配缓存的( rtconfig.h 里面可以配置系统是否使用动态分配内存,但是关掉这个宏之后 serail.c 中相关接口会报错,因为函数定义被屏蔽掉了),所以需要打开 RT_USING_HEAP 这个宏定义。打开这个宏之后,我们来看看系统启动: startup_stm32f10x_hd.s 中
![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_8_20180524065940472)
在SystemInit() 中初始化时钟频率中断向量表位置等。 components.c 中
![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_9_20180524065940519)
rtthread_startup() 启动RT-Thread。
详细看看rtthread_startup() 里面的工作:
rt_hw_board_init() 板子初始化工作;rt_show_version() 显示版本信息;rt_system_timer_init() 定时器初始化;rt_system_scheduler_init() 任务调度器初始化;rt_application_init() 用户自定义的任务;rt_system_timer_thread_init() 定时器线程初始化;rt_thread_idle_init() 空闲任务初始化;rt_system_scheduler_start() 开始任务调度;
任务调度开始之后,OS就启动好了,之后程序都在OS的管理下运行了。 接着说uart驱动,因为打开了RT_USING_HEAP ,我们需要对系统堆进行初始化: rt_system_heap_init((void*)HEAP_BEGIN,(void*)SRAM_END);//其中HEAP_BEGIN为堆起始地址,SRAM_END为结束地址
根据自己的MCU进行定义: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_10_20180524065940550)
这样定义 heap 范围应将 startup_stm32f10x_hd.s 中 heap size 改为0。 rt_hw_usart_init();//注册设备(uart1~uart5) rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);//使能RT_CONSOLE_DEVICE_NAME//这个宏定义的uart口打印。
![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_11_20180524065940597)
5. 任务的创建与删除 RT-Thread的任务管理分静态方法和动态方法,静态方法: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_12_20180524065940644)
只能调用静态方法删除任务: ![](http://image109.360doc.com/DownloadImg/2018/05/2418/133900598_13_20180524065940675)
动态方法: ![](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif)
只能调用动态方法删除任务: rt_err_t rt_thread_delete(rt_thread_tthread);
其他诸如SPI等驱动及事件、信号量等处理不再赘述。 二、μCOS-II与RT-Thread API对应表:(左侧μCOS-Ⅱ,右侧RT-Thread)任务创建与删除: OSInit(&err);初始化μC/OS-Ⅱ,对这个函数的调用必须在调用OSStart()函数之前。 | 分动态和静态方法, 动态方法: rt_thread_create(); rt_thread_delete(); 静态方法: rt_thread_init(); rt_thread_detach(); | OSTaskCreate(); OSTaskDel(); | OSStart();真正开始运行多任务。 | rt_thread_startup(tid); |
任务挂起与恢复 OSTaskSuspend(); | rt_thread_suspend(tid); | OSTaskResume (); | rt_thread_resume (tid); |
操作系统进入/退出“临界区”的功能代码: OS_ENTER_CRITICAL(); | rt_enter_critical (); | OS_EXIT_CRITICAL(); | rt_exit_critical (); |
ENTER ISR OSIntEnter (); | rt_interrupt_enter(); | OSIntExit (); | rt_interrupt_leave(); |
任务优先级: μC/OS-Ⅱ和RT-Thread都是值越小优先级越高,但优先级数不同,μC/OS-Ⅱ支持最多64级,RT-Thread支持最多256级。 任务延时: OSTimeDly();延时ticks | rt_thread_delay ();延时ticks | OSTimeDlyHMSM ();延时(时 分 秒 毫秒) |
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事件: μC/OS-Ⅱ 功能 | 信号量 | 互斥信号量 | 事件标志组 | 消息邮箱 | 消息队列 | 建立事件 | OSSemCreate(); | OSMutexCreate(); | OSFlagCreate(); | OSMboxCreate(); | OSQCreate(); | 删除事件 | OSSemDel (); | OSMutexDel (); | OSFlagDel (); | OSMboxDel (); | OSQDel (); | 等待事件 | OSSemPend(); | OSMutexPend(); | OSFlagPend(); | OSMboxPend(); | OSQPend(); | 发送事件 | OSSemPost(); | OSMutexPost(); | OSFlagPost(); | OSMboxPost(); | OSQPost(); | 无等待获得事件 | OSSemAccept(); | OSMutexAccept(); | OSFlagAccept(); | OSMboxAccept(); | OSQAccept(); | 查询事件状态 | OSSemQuery(); | OSMutexQuery(); | OSFlagQuery(); | OSMboxQuery(); | OSQQuery(); |
RT-Thread 功能 | 信号量 | 互斥信号量 | 事件标志组 | 消息邮箱 | 消息队列 | 建立事件 | 静态方法: rt_sem_init(); 动态方法: rt_sem_create(); | 静态方法: rt_mutex_init (); 动态方法: rt_mutex_create (); | 静态方法: rt_event_init (); 动态方法: rt_event_create (); | 静态方法: rt_mb_init (); 动态方法: rt_mb_create (); | 静态方法: rt_mq_init (); 动态方法: rt_mq_create (); | 删除事件 | 静态方法: rt_sem_detach(); 动态方法: rt_sem_delete(); | 静态方法: rt_mutex_detach (); 动态方法: rt_mutex_delete (); | 静态方法: rt_event_detach (); 动态方法: rt_event_delete (); | 静态方法: rt_mb_detach (); 动态方法: rt_mb_delete (); | 静态方法: rt_mq_detach (); 动态方法: rt_mq_delete (); | 等待事件 | rt_sem_take(); | rt_mutex_take(); | rt_event_recv(); | rt_mb_recv(); | rt_mq_recv(); | 发送事件 | rt_sem_release(); | rt_mutex_release(); | rt_event_send(); | rt_mb_send_wait(); | rt_mq_send(); rt_mq_urgent(); | 无等待获得事件 | rt_sem_trytake(); |
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| rt_mb_send(); |
| 查询事件状态 |
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| 其他 | rt_sem_control(); 执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现 | rt_mutex_control(); 目前函数直接返回err: return -RT_ERROR; | rt_event_control(); 执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现 | rt_mb_control(); 执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现 | rt_mq_control(); 执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现 |
整个移植过程就这样,最后谈下RT-Thread。 接触RT-Thread之后,个人还是蛮喜欢的,入门很快,编码风格很好。它是一个分层的操作系统,有丰富的系统组件,例如LwIP轻型TCP/IP协议栈、文件系统等,使用方便。
开发过程中对RT-Thread与μCOS最大的不同体验一个是在RT-Thread中的静态和动态方法的区分,另一个是内存安全性方面。以前项目跑在μCOS上很多double free的问题,μCOS不做任何警告,完全看不出来有什么问题,只是时间久了,系统复位;移植到RT-Thread上之后double free系统会assert,一次性解决了好些bug。
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