Pico W基于C/C++ SDK适配RT-Thread Wi-Fi经验总结

冬至子 2023-11-28 1183

电子说

1.2w人已加入

描述

前言：

Pico W 作为 Raspberry Pi Pico 的衍生版本，主要增加了无线通信的功能，通过搭载 CYW43439 无线芯片，支持 2.4 GHz Wi-Fi 4 及蓝牙5.0 ，其余和 Raspberry Pi Pico 基本相同，外部引脚也相互兼容。

也可以参考我之前文章中介绍的使用 Clion 搭建开发调试下载环境，同样适用。这里需要注意的一点是，当你首次烧录使板载 LED 闪烁的程序时，开发板可能没有相应的现象，这可能不是你下载失败了，也不是你的开发板是坏的，而是 Pico W 的板载 LED 由无线模块控制

准备工作

开发环境搭建完成后，接下来就可以根据树莓派官方的 SDK 和 Example 调一调程序，逐渐梳理清楚逻辑和各模块之间的依赖关系。例如先运行一个最简单的 Wi-Fi scan 的示例程序，其主要逻辑是先 cyw43_arch_init() 初始化模块，再通过 cyw43_arch_enable_sta_mode() 使能为 STA 模式，最后使用cyw43_wifi_scan() 开始扫描并注册扫描完成回调函数打印扫描结果，整体的逻辑和 API 还是很简洁明了的。

开始开发

主要有以下三种类型：poll , threadsafe_background, freertos 。poll 是需要用户定期调用的，并且不保证线程安全性；threadsafe_background 和 freertos 能够保证线程安全性，threadsafe_background 不使用 RTOS，通过低优先级的 ISR 实现调度同步，freertos 是通过专门的线程处理调动同步。

一开始我选择的是基于 threadsafe_background 进行开发，通过参照以上 Cmake 关系图很快就成功在 RT-Thread 的 Bsp 中复现了 Wi-Fi scan 示例程序。但是开发后续需要使用 lwip 的功能时，与 RT-Thread 就产生了很多冲突。

想要更好的适配 RT-Thread 还是得按照 RTOS 的来，于是开始复现官方提供的基于 FreeRTOS 的，首先想到的是使用 RT-Thread 的 FreeRTOS 兼容层软件包，在 menuconfig 中使能即可：

Wi-Fi技术

引入兼容层后大部分报错消失了，但报错没有 portCHECK_IF_IN_ISR 的相关实现，在 FreeRTOS 的源码中查找发现其为 RP2040 特有的实现。其是用于判断上下文环境是否处于中断中，改为 RT-Thread 中的检测中断 nest 是否大于 0 即可。

成功编译下载程序后，却因为定时器进入了 hardfault ，检查发现 FreeRTOS 兼容层中的 portMAX_DEALY 对接错了，不是 RT_TICK_MAX ，应该为 RT_TICK_MAX / 2 - 1（韦东山老师在rtt开发者大会上专门讲解过 RTT 优雅的定时器算法，感兴趣可以看看）这个问题目前已经修复了。

之后程序还是进入 hardfault ，一直 debug 对比代码没有发现问题，再次分析对比 FreeRTOS 和 RT-Thread 之间的差异，两者的优先级等级和数值的关系是相反的，检查发现 async_context_task 线程的优先级为 tskIDLE_PRIORITY + 4 在 FreeRTOS 中优先级比空闲线程高4，但在 RT-Thread 中因为优先级太低，得不到调度，造成死锁问题。解决办法是将其线程优先级提高。

移植 RT-Thread

以上的示例程序跑通以后，就开始将 wifi freertos 的相关的文件移植为 RT-Thread 。主要包含以下内容：

替换头文件：

用 RT-Thread 的头文件替换 FreeRTOS 的头文件。

修改任务创建和管理：

使用 RT-Thread 的任务创建和管理 API 替代 FreeRTOS 的任务 API。

注意 RT-Thread 的任务入口函数参数和返回值的差异。

修改互斥锁：

替换 xSemaphoreCreateRecursiveMutex 为 RT-Thread 提供的互斥锁创建 API。

替换 xSemaphoreTakeRecursive 和 xSemaphoreGiveRecursive 为 RT-Thread 互斥锁的 API。

替换定时器：

使用 RT-Thread 的软定时器或者实时时钟服务替代 FreeRTOS 定时器。

任务通知：

替换 FreeRTOS 的任务通知 API 为 RT-Thread 的事件和信号量等。

任务挂起和唤醒：

替换 FreeRTOS 的 vTaskSuspend 和 vTaskResume 为 RT-Thread 的任务挂起和唤醒 API
主要涉及 async_context_rtthread，cyw43_arch，cyw43_arch_rtthread，lwip_rtthread这些文件，基础的移植完成后，就可以开始将其对接到 RT-Thread 的 Wi-Fi 设备驱动框架了，主要参考 rw007 和 cyw43012-RTT 的对接。需要使能 RT-Thread 的 lwip 和 SAL 等组件。
需要注意的一点是 RT-Thread 的 lwip 组件使能后，已经包含了 lwip 的初始化，cyw43_arch_init() 中的 lwip 初始化相关注释即可，否则重复初始化会因为完成量无法获取造成阻塞。

#if CYW43_LWIP
// ok &= lwip_rtthread_init(context);
#endif
// 重复初始化信号量无法获取造成阻塞
bool lwip_rtthread_init(async_context_t *context) {
RT_ASSERT(!lwip_context);
lwip_context = context;
static bool done_lwip_init;
if (!done_lwip_init) {
done_lwip_init = true;
rt_sem_t init_sem = rt_sem_create("lwip_init_sem", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);
tcpip_task_blocker = rt_sem_create("tcpip_task_blocker", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);
tcpip_init(tcpip_init_done, init_sem);
// 阻塞在信号量获取
rt_sem_take(init_sem, RT_TICK_MAX / 2 - 1);
rt_sem_delete(init_sem);
} else {
rt_sem_release(tcpip_task_blocker);
}
return true;
}