树莓派上rt-smart的应用编程入门

描述

我们从现在开始会逐步连载RT-Thread Smart(简称rt-smart,甚至有时会称为smart os)的介绍文章,旨在让大家认识,接触到smart os的方方面面。

这个是本系列的第一篇文章,一些介绍及树莓派上rt-smart的应用编程入门(更多的从应用程序角度入手)。后续还包括在rt-smart上的不同应用程序介绍:

wget & curl移植

busybox移植

sdl图形类应用

dropbear及ssh server应用

为什么选择树莓派

树莓派是第一个smart对外提供公开支持的硬件平台?选择树莓派有诸多方面的原因:第一,它可以算是普及度最广的一款ARM Cortex-A硬件开发板,被广泛地应用在一些创新应用,高校教育等方面。第二,自树莓派4B发布以来,芯片核心部分也越来越标准化(相比较之前的树莓派2、3等,携带了标准的GIC中断控制器,有线以太网网口(vs 树莓派3的USB转有线以太网)),从这个再把rt-smart移植扩展到其他A系列处理器也会是很好的参考,例如后续ART-Pi版本ART-Pi smart开发板(ARM Cortex-A7核心,更合适的量产版本)。

树莓派4B包括了4核的ARM Cortex-A72,1.5GHz的BCM2711芯片,可以执行ARM AArch64位指令,也可以执行ARM AArch32位指令,具备标准化的通用控制器GIC。和树莓派3B+的硬件规格对比情况:

RTThread

编写应用程序

要在树莓派上运行smart也很简单,直接下载smart的发布版,里面有树莓派4B上对应的移植代码,及一些用户态应用程序。

在smart上写程序,可以有以下几种方式:传统的RT-Thread scons构建方式;类Linux的方式,这里给出了基于Makefile的方式,及基于CMake的方式。下面通过一个 ❀ 花式的Hello World程序来进行介绍。

采用scons构建的应用程序

因为RT-Thread原生是采用scons来进行构建的,所以这里也用scons来构建一个应用程序,它会调用RT-Thread的一些API来创建一个线程,并输出“hello world!”。

examples/scons/main.c文件清单

1#include 《rtthread.h》

2

3void thread_entry(void* parameter)

4{

5 rt_kprintf(“hello world

”);

6}

7

8int main(int argc, char** argv)

9{

10 rt_thread_t tid;

11 tid = rt_thread_create(“hello”, thread_entry, RT_NULL,

12 1024, 20, 20);

13 if (tid)

14 {

15 rt_thread_startup(tid);

16 }

17 rt_thread_mdelay(100);

18

19 return 0;

20}

对应的编译脚本,包含两个,一份是SConscript脚本,另外一份是SContruct脚本

SConstruct文件清单:

1import os

2import sys

3

4# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夹

5UROOT_DIR = os.path.join(‘。.’, ‘。.’)

6

7# 把building.py的目录添加到系统搜索路径中

8sys.path = sys.path + [os.path.join(UROOT_DIR, ‘。.’, ‘tools’)]

9from building import *

10

11# 编译一个应用程序

12BuildApplication(‘scons’, ‘SConscript’, usr_root = UROOT_DIR)

SConscript文件清单,和原本的RT-Thread 组件SConscript文件类似:

1from building import *

2

3cwd = GetCurrentDir()

4src = Glob(‘*.c’) + Glob(‘*.cpp’)

5CPPPATH = [cwd]

6

7CPPDEFINES = [‘HAVE_CCONFIG_H’]

8group = DefineGroup(‘scons’, src, depend = [‘’], CPPPATH = CPPPATH, CPPDEFINES = CPPDEFINES)

9

10Return(‘group’)

按照RT-Thread传统的构建方式,直接执行scons,会生成相应的scons.elf可执行文件。

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/scons$ scons

2scons: Reading SConscript files 。..

3scons: done reading SConscript files.

4scons: Building targets 。..

5scons: building associated VariantDir targets: build/scons

6CC build/scons/main.o

7LINK scons.elf

8scons: done building targets.

采用Makefile构建的应用程序

除了scons构建方式以外,我们也可以使用Makefile方式,以一个C++版本的方式来给出这份例子。

main.cpp文件清单:

1#include 《vector》

2#include 《iostream》

3

4extern “C” {

5

6int main(int argc, char** argv)

7{

8 int index = 0;

9 std::vector《int》 a;

10 for (index = 0; index 《 5; index ++)

11 {

12 a.push_back(index);

13 }

14

15 for (std::vector《int》::iterator it=a.begin(); it != a.end(); it++)

16 std::cout 《《 “hello world, index = ” 《《 *it 《《 std::endl;

17 return 0;

18}

19

20}

而Makefile的编写可以按照这样的方式编写:

1# 设置交叉工具链

2CROSS_COMPILE= arm-linux-musleabi-

3CC= $(CROSS_COMPILE)gcc

4CXX= $(CROSS_COMPILE)g++

5

6# 获得当前目录

7PWD := $(shell pwd)

8

9# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夹

10UROOT_DIR := $(PWD)/。./。.

11RT_DIR=$(UROOT_DIR)/sdk/rt-thread

12INC_DIR=$(UROOT_DIR)/sdk/include

13LIB_DIR=${UROOT_DIR}/sdk/lib

14

15# 编译及链接时参数

16CFLAGS= -march=armv7-a -marm -msoft-float -D__RTTHREAD__ -Wall -O0 -g -gdwarf-2 -n --static

17CFLAGS+= -I. -I$(RT_DIR)/include -I$(RT_DIR)/components/dfs -I$(RT_DIR)/components/drivers -I$(RT_DIR)/components/finsh -I$(RT_DIR)/components/net -I${INC_DIR}

18

19LDFLAGS= -march=armv7-a -marm -msoft-float -T ${UROOT_DIR}/linker_scripts/arm/cortex-a/link.lds

20LDFLAGS+= -L$(RT_DIR)/lib -L$(LIB_DIR) -Wl,--whole-archive -lrtthread -Wl,--no-whole-archive -n --static -Wl,--start-group -lrtthread -Wl,--end-group

21

22default:

23 $(CXX) $(CFLAGS) -c main.cpp -o main.o

24 $(CXX) $(LDFLAGS) main.o -o main.elf

25

26clean:

27 @rm *.o *.elf

28

29.PHONY: default clean

在目录下执行make即可生成makefile.elf可执行文件。

RTThread

采用CMake构建的应用程序

针对CMake的版本,我们以pthreads的方式来编写这个pthread多线程版本的hello world:在一个POSIX thread线程中输出”hello world”。

POSIX thread版本的main.c代码清单

1#include 《stdio.h》

2#include 《pthread.h》

3

4void *pthread_entry(void* parameter)

5{

6 printf(“hello world

”);

7 return NULL;

8}

9

10int main(int argc, char** argv)

11{

12 int ret;

13 void *value;

14 pthread_t pth;

15

16 /* 创建pthread线程来执行后续的hello输出 */

17 ret = pthread_create(&pth, NULL, pthread_entry, NULL);

18 printf(“ret = %d

”, ret);

19

20 /* 等待结束 */

21 pthread_join(pth, &value);

22

23 return 0;

24}

对应的CMakeLists.txt文件清单

1cmake_minimum_required(VERSION 3.5)

2

3project(cmake)

4

5## system configuration

6enable_language(C ASM)

7

8set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic)

9set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)

10

11if(NOT DEFINED ENV{RTT_EXEC_PATH})

12 message(FATAL_ERROR “not defined environment variable: RTT_EXEC_PATH”)

13 message(FATAL_ERROR “Please execute the command: $ source smart_env.sh”)

14endif()

15

16set(CONFIG_PREFIX “$ENV{RTT_EXEC_PATH}/arm-linux-musleabi-”)

17# UROOT_DIR指向rt-smart sdk中的userapps文件夹

18set(UROOT_DIR “${PROJECT_SOURCE_DIR}/。./。.”)

19

20set(CMAKE_C_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}gcc”)

21set(CMAKE_CXX_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}g++”)

22set(CMAKE_ASM_COMPILER “${CONFIG_PREFIX}gcc”)

23set(CMAKE_OBJCOPY “${CONFIG_PREFIX}objcopy”)

24set(CMAKE_C_AR “${CONFIG_PREFIX}ar”)

25set(CMAKE_SIZE “${CONFIG_PREFIX}size”)

26

27set(SDK_DIR “${UROOT_DIR}/sdk”)

28set(LINK_SCRIPTS_DIR “${UROOT_DIR}/linker_scripts/arm/cortex-a”)

29

30set(CMAKE_C_FLAGS “${CMAKE_C_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -Werror -Wall -O0 -g -gdwarf-2 -n --static”)

31set(CMAKE_ASM_FLAGS “${CMAKE_ASM_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -x assembler-with-cpp -O0 -g”)

32set(CMAKE_CXX_FLAGS “${CMAKE_CXX_FLAGS} -march=armv7-a -marm -msoft-float -Werror -Wall -Woverloaded-virtual -fno-exceptions -fno-rtti -O0 -g -gdwarf-2 -n --static”)

33

34set(SDK_INC

35 “${UROOT_DIR}/include”

36 “${UROOT_DIR}/rt-thread/include”

37 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/dfs”

38 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/drivers”

39 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/finsh”

40 “${UROOT_DIR}/rt-thread/components/net”

41)

42

43# 设置链接脚本位置

44set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS “-T ${LINK_SCRIPTS_DIR}/link.lds -static”)

45

46## user configuration

47set(APPS_INC

48 “${PROJECT_SOURCE_DIR}”

49 “${SDK_INC}”

50)

51

52set(APPS_SRC

53 “${PROJECT_SOURCE_DIR}/main.c”

54)

55

56set(CMAKE_EXECUTABLE_SUFFIX “.elf”)

57

58add_executable(${PROJECT_NAME} ${SDK_SRC} ${APPS_SRC})

59target_include_directories(${PROJECT_NAME} PRIVATE ${APPS_INC})

可以在这个目录下创建一个build文件夹,然后通过cmake

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build$ cmake 。.

2-- The C compiler identification is GNU 7.5.0

3-- The CXX compiler identification is GNU 7.5.0

4-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc

5-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works

6-- Detecting C compiler ABI info

7-- Detecting C compiler ABI info - done

8-- Detecting C compile features

9-- Detecting C compile features - done

10-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++

11-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works

12-- Detecting CXX compiler ABI info

13-- Detecting CXX compiler ABI info - done

14-- Detecting CXX compile features

15-- Detecting CXX compile features - done

16-- The ASM compiler identification is GNU

17-- Found assembler: /usr/bin/cc

18-- Configuring done

19-- Generating done

20-- Build files have been written to: ~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build

来生成Makefile文件,然后通过make进行编译。

1~/workspace/rtthread-smart/userapps/examples/cmake/build$ make

2[ 50%] Building C object CMakeFiles/cmake.dir/main.c.o

3[100%] Linking C executable cmake.elf

4[100%] Built target cmake

运行应用程序

在使用的时候,需要把上面编译好的三个应用程序放置到树莓派用的SD卡上。我们可以使用读卡器在PC上把应用程序复制到SD卡上。然后再插回到树莓派板子上,重新上电。这个时候我们可以在串口上看到RT-Thread Smart的启动界面:

1 | /

2- RT - Thread Smart Operating System

3 / | 5.0.0 build May 4 2021

4 2006 - 2020 Copyright by rt-thread team

5lwIP-2.1.2 initialized!

6[I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.

7file system initialization done!

8msh /》 cd bin

9msh /bin》 scons.elf

10msh /bin》 hello world!

执行程序,可以输出hello world!

通过上面三个例子,我们看到了在smart上目前支持的数种技术:1、在用户态以RT-Thread传统API方式运行:RT-Thread的多线程,基于优先级全抢占的调度都可以被使用,具备平滑的延续性;2、可以支持C++编写应用程序,同时也可以使用stdc++库;3、可以支持pthreads,以POSIX thread线程的模式执行,它们会被映射到RT-Thread的多线程上执行。

原文标题:当“树莓派”遇上RT-Thread Smart——应用编程入门

文章出处:【微信公众号:RTThread物联网操作系统】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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