ART-PI Smart开发板介绍与开发环境的建立

ART-PI Smart 开发板介绍

 

art-pi smart 是rt-thread公司推出的一款基于NXP公司imx6ull处理器的开发板，主要用来测试评估RT公司去年新发布的混合微内核操作系统RT-Smart。

 

RT-Thread Smart（简称 rt-smart）嵌入式实时操作系统是基于 RT-Thread 操作系统衍生的新分支，面向带 MMU，中高端应用的芯片，例如 ARM Cortex-A 系列芯片，MIPS 芯片，带 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系统的基础上启用独立、完整的进程方式，同时以混合微内核模式执行。  

 

rt-smart 是一款高性能混合微内核操作系统，在传统嵌入式操作系统划分中，rt-smart 能够填补传统 RTOS 和大型操作系统 Linux 之间的空白，在实时性、成本、安全性、启动速度等方面可以取得最佳的平衡。  

开发环境的建立

下载RT-Smart SDK

RT官方针对ART-PI Smart开发板提供了完整的SDK开发包，该SDK有完整的bsp支持，并且有详细的readme文件作为离线参考，在进行开发之前，先从gittee上获取该sdk完整的文件（本人电脑离线使用居多，所以简单粗暴直接从gittee上下载zip本地解压即可）。这里需要注意一下，因为后续本人选择的是scons构建工具通过ENV命令行窗口来进行构建，所以SDK放置的目录一定不要有中文（任何开发设计工作，都不要出现中文路径，这是个好习惯）。1.ART-Pi-Smart SDK仓库

https://gitee.com/rtthread/ART-Pi-smart

 

2.ART-Pi-Smart 用户手册

https://art-pi.gitee.io/smart-website/docs/#/user_manual/user_manual?id=windows-%e4%b8%8b%ef%bc%8c%e5%bf%ab%e9%80%9f%e4%bd%93%e9%aa%8c-rt-smart

 

如下图所示，是ART-PI Smart的SDK目录结构：

如下图所示，是开发板控制台界面下smart系统目录结构，具体开发板上电链接流程请参考官方文档，此处不赘述。需要注意的是，电脑上要提前安装cp210x的驱动。

 

安装ENV和SCONS构建工具

Env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具，针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程，提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理功能。其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具，可对内核、组件和软件包进行自由裁剪，使系统以搭积木的方式进行构建。

主要特性

menuconfig 图形化配置界面，交互性好，操作逻辑强；

• 丰富的文字帮助说明，配置无需查阅文档；
• 使用灵活，自动处理依赖，功能开关彻底；
• 自动生成 rtconfig.h，无需手动修改；
• 使用scons工具生成工程，提供编译环境，操作简单；
• 提供多种软件包，模块化软件包耦合关联少，可维护性好；
• 软件包可在线下载，软件包持续集成，包可靠性高；

 具体的ENV安装和使用，参考最权威的官方文档即可，这里不做过多赘述啦。

• RT官方ENV用户手册

 

https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/env/env

 

 

• RT官方SCONS用户手册

 

https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/scons/scons

 

安装对应系统下的编译工具链

ART-PT Smart可以在windows下开发，也可以在Linux环境下开发，本人选择了日常熟悉的windows环境开部署相关的编译工具链，也方便后续新上手的朋友们快速熟悉。在解压好的SDK根目录下，找到toos文件夹，进去之后，在tools文件夹下，打开ENV窗口，输入指令

1python get_toolchain.py

 在主机保证联网的前提下，该脚本会自动识别用户当前的开发环境，自动安装相匹配的编译工具链

安装完毕之后，在ENV命令行界面，输入如下指令，查看工具链是否安装正确：

1arm-linux-musleabi-gcc -v

 

出现如下内容代表工具链已经自动安装好：

 1Using built-in specs.
 2COLLECT_GCC=arm-linux-musleabi-gcc
 3COLLECT_LTO_WRAPPER=e:/test/rt-smart/tools/gnu_gcc/arm-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32/bin/../libexec/gcc/arm-linux-musleabi/7.3.0/lto-wrapper.exe
 4Target: arm-linux-musleabi
 5Configured with: ../src_gcc/configure --disable-werror --prefix= --target=arm-linux-musleabi --with-sysroot=/arm-linux-musleabi --with-build-sysroot=/builds/research/musl-toolchain/build/arm-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32/sysroot/ --enable-languages=c,c++ --disable-multilib --enable-tls --disable-libmudflap --disable-libsanitizer --disable-gnu-indirect-function --disable-libmpx --enable-libstdcxx-time --host=i686-w64-mingw32 --disable-bootstrap AR_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-ar AS_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-as LD_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-ld NM_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-nm OBJCOPY_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-objcopy OBJDUMP_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-objdump RANLIB_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-ranlib READELF_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-readelf STRIP_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-strip
 6Thread model: posix
 7gcc version 7.3.0 (GCC)
 8build date: Sep 30 2021 13:47:19
 9build sha: b998444eb32a74bdeb55fd70963187255ae6efe0
10build job: 173019

 

接着，打开ENV工具，然后输入执行：

 

1smart-env.bat

 该操作是在进一步开发前先设置好环境变量（rt-smart 工具链、编译器等），输入如下指令，查看环境变量是否生效：

1set RTT

 

如果生效，则会显示如下信息，否则请检sdk相关查路径是否有中文，或者工具链没有安装等。

1RTT_CC=gcc
2RTT_CC_PREFIX=arm-linux-musleabi-
3RTT_EXEC_PATH=E:	est
t-smart	oolsgnu_gccarm-linux-musleabi_for_i686-w64-        mingw32
4in

（注意：后续每次打开ENV工具进行scons之类的操作，都必须线设置该环境变量，否则后续编译构建将会报错！）

构建和编译内核

内核裁剪与构建

进入到SDK根目录下，然后依次进入到ART-PI Smart BSP所在的目录下，例如：

1盘符:..ART-Pi-smart-masterkernelspimx6ull-artpi-smart

 

在该目录下，打开ENV命令行窗口，输入指令：

1menuconfig

 

则ENV窗口会自动弹出内核的图形配置界面，如下图所示：

在menuconfig配置界面下，有丰富的外设资源和各种系统相关的组件，以及内核相关的功能供开发者进行勾选、适配和裁剪。如果之前有过RT-Thread的开发经验，那么这个流程将会非常熟悉。配置完成后，依次推出并保存，回到命令行界面，然后输入如下指令对刚才配置好的内核进行编译：

1scons

 

该编译指令其实还可以配合其他参数一起使用，具体细节请参考前文提到的官方SCONS用户手册。

新内核的更新方式

在bsp目录下，scons成功之后，将会生成内核的可执行文件，分别是：

1rtthread.bin
2rtthread.elf
3rtthread.imx
4rtthread.img

 

运行新的内核，本文只用到了以上两种文件格式，分别是imx和bin格式的内核文件。

单次运行新内核

通过开发板网络接口，可以传输内核文件到开发板并且执行，检测内核当前运行情况。同时也可以利用开发板上第二个usb接口，通过上位机软件加载启动内核。这两种方式在官方手册里介绍的较为详细，本文不再赘述。请参考前文给出的官方链接。
在这里提及这种方式，主要是想引出一个自己遇到的问题，本人手中的板子，emmc文件系统上的内核文件版本较老，网络IP不能静态设置，只能DHCP动态分配，而我身边恰好没有路由器，更新之后内核用到官方的方式加载运行之后，可以正常设置静态IP，但是复位之后，系统内核又回到旧的版本，也就是说，上面提到的官方示例的加载运行方式是把内核文件加载到RAM种运行了，所以，如果跟我一样有需要把内核文件上传到emmc的文件系统中的朋友，可以用下面两种方式。

固化内核到EMMC文件系统

方法一：通过webserver传输目前Smart的内核中，带有webclien.elf程序，在电脑端可以建立一个webserver服务器，在板子上，执行webclient.elf，可以直接访问并下载对应路径下的内核bin文件，然后在控制台窗口，通过cp指令把新的内核bin文件拷贝覆盖到旧的内核所在的路径下即可。这种方式比较一劳永逸，但是，在本人实际测试过程中，webclient下载到的文件一直出错，文件大小也不对。不知道是否是webclient.elf源码有bug。该方法暂时记录在此处，有兴趣研究的朋友可以后续自行尝试。  下面贴出我在电脑端建立建议websever的python指令：

1python -m http.server 8080

 

方法二：通过sd传输除了web下载内核bin文件到emmc上的文件系统中，还可以更简单粗暴的通过sd卡把bin文件传输到文件系统中。该过程较为简单，在系统控制台界面，进入sd卡的bin文件所在路径，直接cp操作就ok。
这里需要记录一下本人在使用SD卡时出现的小问题。当前smart系统不支持sd卡的热插拔检测，所以，在系统运行时，拔掉sd卡，内核会报rt_device相关的错误。其二是，在系统初始化打印信息的时候，每次都提示SD卡初始化失败，但是进入系统后，sd卡目录又能正常访问，不知道是不是系统bug，后续感兴趣的朋友可以尝试解决一下。

用户态程序编译

内核的相关操作之后，就是用户APP程序的相关操作介绍了。这一部分较为简单，在ENV窗口下（确保已经执在根目录下行过set RTT指令，并且检查环境变量是正确的），进入到如下路径  

1盘符:...ART-Pi-smart-masteruserapps

 该路径下apps文件夹下，存放的是用户app的源文件，例如HELLO文件夹下，存放的就是输出“hello world”的历程源码，在root/bin路径下，存放的是用户app对应编译生成的系统elf格式的可执行文件。用户APP程序构建使用的是SCONS工具，该工具采用的python语言编写，类似于Liunx下常用的的Cmake之类的工具，我们以官方hello程序为例，默认scons构建脚本已经写好，具体scons的操作方法，请参考前文提到的官网文档，此处不赘述。此时在ENV界面下，输入如下指令即可完成编辑和生成elf文件：

1scons --app=hello

 

编译成功之后，会看到相应的信息和生成的elf文件名称，如果程序有语法错误，那么此处会有详细的报错。这里再本人测试使用中发现一个问题，当前编译检查较为严格，移植之前自己写的小例程，发现一些没有调用的变量和函数，统统会被视为错误，或者一些不是那么匹配的数据类型（如char到int之类的），也是直接全部报错，而不是警告，这一点是可以修改编译规则的，但是本人太熟悉对应的脚本文件，所以暂时没有处理，在次提出该问题，供后来朋友避坑。

用户态程序下载运行

在sd卡运行

用户程序生成的elf文件，在root/bin路径下，拷贝该elf文件到sd卡，并且挂载sd卡到系统上，进入到对应目录，即可运行用户的应用程序。这个方法对于需要反复调试的操作很不友好。所以更推荐下面这种做法。

tftp方式运行

在群友@Red 的推荐下，本人测试了一款开源的tftp客户端，名字叫做tftpx
tftpx github仓库链接

https://github.com/ideawu/tftpx/blob/master/client.c

 

它在开发板上运行之后，配合电脑端tftp服务器，即可下载对应路径下的elf文件到板子系统中去。电脑端推荐使用tftp64.exe这个软件，按照要求建立好TFTP服务器，设置好IP和文件所在路径，即可。然后通过SD卡，把tftpx.elf文件拷贝到板子系统root/bin路径下，并且执行，执行格式如下：

1tftpx.elf 192.168.1.100 8080

 

此时只要网络畅通，就会提示相应的操作说明，我们可以输入如下指令，来下载刚刚编译好的hello.elf

用户app。

1get hello.elf

 

下载完毕后退出，即可。本人把编译好的tftpx.elf文件放在附件中，供有需要的朋友下载使用。如果您有更方便更高效的elf传输加载方式，也可回帖分享介绍哦。(●'◡'●)

总结

rt-smart作为国产新一代操作系统。未来可期。在起步阶段，能做到当下的完成程度，实属不易，任何一个做软件开发的工程师，都能想象到这其中的艰辛和不易。在本次初步使用过程中，既体会到了RT系统高效精炼的特点，也发现了些许问题，在积极与群里各位大佬交流中，不仅解决了问题，还学到了很多其他方面的知识。我认为这才是一种良心循环。作为一个开源系统，衷心希望在@bernard 的带领下，大家都多多参与进来，贡献自己微薄的力量，让Smart在未来能以洪水之势迅猛发展。最后，再次感谢RT官方提供的这次试用机会，感谢熊大@bernard 在半夜还在给大家解决问题.感谢@RT-Thread小师弟 认真负责的态度，在疫情期间保证了板子的顺利发货以及本活动的顺利进行。本人预计后续会陆续把最近在使用过程中的一些心得、程序设计等方面的感悟分享出来。作为该分享的第一篇，我想以诗人北岛的诗《回答》中的几句话，作为第一篇文章的结束；致代码，致理想，致这个世界上每一个参与开源项目的芸芸码农。

“如果海洋注定要决堤，
就让所有的苦水都注入我心中，
如果陆地注定要上升，
就让人类重新选择生存的峰顶。
新的转机和闪闪星斗，
正在缀满没有遮拦的天空。
那是五千年的象形文字，
那是未来人们凝视的眼睛。”
---北岛《回答》节选

作者：RT-Thread社区成员RickFlying

 

原文标题：RickFlying

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