如何将ThreadX移植到STM32H7平台

CHANBAEK 2022-12-14 2069

描述

前面我们将ThreadX成功移植到了STM32F4平台，但这只是我们的部分应用。我们希望将ThreadX的优势发挥到我们的更多应用中，所以在这一篇中我们就来实现将ThreadX移植到STM32H7平台中。

1、前期准备

在开始将ThreadX移植到STM32H7平台之前，我们需要做一些软硬件方面的准备。

首先，我们需要准备STM32H7的硬件平台。这次我们采用STM32H750VBT6为控制单元来作为目标平台。这是一款我们在实际项目中使用的，经过验证的，硬件能够稳定运行的平台。

STM32

其次，我们需要准备相应的软件资源，也就是ThreadX的源码。ThreadX的源码已经开源到Github上，其地址为：[https://github.com/azure-rtos/threadx，直接下载源码就可以了。我们将采用目前最新的版本。下载好ThreadX的源码后，我们将其解压，如下图：

STM32

上图中一目了然，无需做太多解释。我们需要用到的文件主要存放在common文件夹和ports文件夹。其中common文件夹存放的是内核源码，ports文件夹存放的是不同平台的接口文件。我们的硬件采用的是STM32H750VBT6，软件开发环境用的是IAR EWARM，所以我们选择ports文件夹下cortex_m7下的IAR文件夹中的接口文件。

2、系统移植

我们准备好软件硬件平台后，就可以开始系统的移植了。首先我们找到一个基础的裸机项目，能正确实现硬件的启动及时钟初始化就好了。接下来的移植工作主要包括：添加源码，修改配置等。

第一步，我们先向项目中添加ThreadX的相关源码文件。所以我们在项目下添加ThreadX组、并在ThreadX组下添加Source和Ports两个组用于添加文件。并将common文件夹和ports文件夹中的文件添加到对应的分组。如下所示：

STM32

然后要在项目属性中为编译器指定头文件的引用路径，主要是内核函数的头文件以及接口文件的头文件两个路径，在我们这个项目中配置如下：

PROJDIRPROJDIR....\\ThreadX\\common\\inc

PROJDIRPROJDIR....\\ThreadX\\ports\\cortex_m4\\iar\\inc

第二步，修改stm32h7xx_it.c文件。将其中的中断响应函数void PendSV_Handler(void)和void SysTick_Handler(void)去除。因为在ThreadX中已经实现和使用。

第三步，修改tx_initialize_low_level.s文件。这个文件负责建立各种系统数据结构，并提供定时中断源。这个文件应该是要针对不同的底层平台编写。但在微软提供的cortex_m7下IAR的接口例程中已经提供了一个，所以我们基于这个文件进行修改就可以了，主要根据实际应用修改的是时钟频率。

SYSTEM_CLOCK EQU 480000000

SYSTICK_CYCLES EQU ((SYSTEM_CLOCK / 1000) -1)

第四步，修改ThreadX的配置文件。ThreadX中要求使者提供一个tx_user.h的配置文件。当然这个文件并不需要从头编写，在common\\inc目录下有一个tx_user_sample.h文件，我们根据这个文件修改就可以了。

经过上述这四步操作，我们实际上已经完成了对ThreadX内核的移植，但还没有办法正确使用，因为我们还没有定义具体的任务。

3、任务实现

我们已经完成了对ThreadX内核文件以及接口文件的移植，接下来我们就来实现具体的应用任务。ThreadX内核实现基本应用很简单，只涉及到2个函数：tx_kernel_enter和tx_application_define，这两个函数在头文件“tx_api.h”中被声明。事实上ThreadX内核所有的对外函数都在“tx_api.h”中声明，所以凡是我们需要使用内核的地方必须引用“tx_api.h”头文件。

其中tx_kernel_enter实际是一个宏，真正的函数是_tx_initialize_kernel_enter，用于启动内核，这个函数需要我们在主函数中调用。调用这个函数后，内核开始运行，多任务也将按照我们的设计循环运行。

而tx_application_define函数只有声明没有实现，在_tx_initialize_kernel_enter函数中被调用，用于任务的创建。所有的任务都将在这个函数中被创建，而且不仅仅是任务在这个函数中创建，信号量、队列、互斥量等都在这个函数中创建。

我们将在tx_application_define函数创建任务，这就需要用到tx_thread_create函数。这个函数的参数有10个，包括任务控制块、任务函数地址、任务栈的大小及地址、任务优先级等。这些参数都是我们需要定义或声明的。然后我们就可以编写tx_application_define函数：

/*tx_application_define函数实现*/
void tx_application_define(void *first_unused_memory)
{
  /* 创建系统任务 */
  tx_thread_create(&ThreadSystemTCB,       /* 任务控制块地址 */  
                   "Thread System",       /* 任务名 */
                   ThreadSystem,         /* 启动任务函数地址 */
                   0,               /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadSystemStack[0],      /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_SYSTEM_STK_SIZE,  /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_SYSTEM_PRIO,    /* 任务优先级*/
                   THREAD_SYSTEM_PRIO,    /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,        /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);         /* 创建后立即启动 */
   
  
  /* 创建模拟量处理任务 */
  tx_thread_create(&ThreadAnalogTCB,        /* 任务控制块地址 */  
                   "Thread Analog",         /* 任务名 */
                   ThreadAnalog,         /* 启动任务函数地址 */
                   0,               /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadAnalogStack[0],      /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_ANALOG_STK_SIZE,  /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_ANALOG_PRIO,    /* 任务优先级*/
                   THREAD_ANALOG_PRIO,    /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,        /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);        /* 创建后立即启动 */
  
  
  /* 创建逻辑处理任务 */
  tx_thread_create(&ThreadLogicTCB,        /* 任务控制块地址 */   
                   "Thread Logic",       /* 任务名 */
                   ThreadLogic,         /* 启动任务函数地址 */
                   0,               /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadLogicStack[0],       /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_LOGIC_STK_SIZE, /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_LOGIC_PRIO,   /* 任务优先级*/
                   THREAD_LOGIC_PRIO,   /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,        /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);         /* 创建后立即启动 */
  
  /* 创建通讯处理任务 */
  tx_thread_create(&ThreadCommTCB,        /* 任务控制块地址 */   
                   "Thread Comm",       /* 任务名 */
                   ThreadComm,          /* 启动任务函数地址 */
                   0,               /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadCommStack[0],      /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_COMM_STK_SIZE, /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_COMM_PRIO,   /* 任务优先级*/
                   THREAD_COMM_PRIO,   /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,        /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);         /* 创建后立即启动 */
  
  /* 创建统计任务 */
  tx_thread_create(&ThreadStatTCB,        /* 任务控制块地址 */  
                   "Thread STAT",       /* 任务名 */
                   ThreadStat,         /* 启动任务函数地址 */
                   0,              /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadStatStack[0],      /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_IDLE_STK_SIZE,  /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_STAT_PRIO,    /* 任务优先级*/
                   THREAD_STAT_PRIO,    /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,       /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);        /* 创建后立即启动 */
  
  
  /* 创建空闲任务 */
  tx_thread_create(&ThreadIdleTCB,     /* 任务控制块地址 */  
                   "Thread IDLE",      /* 任务名 */
                   ThreadIdle,       /* 启动任务函数地址 */
                   0,            /* 传递给任务的参数 */
                   &ThreadIdleStack[0],   /* 堆栈基地址 */
                   THREAD_IDLE_STK_SIZE,  /* 堆栈空间大小 */ 
                   THREAD_IDLE_PRIO,    /* 任务优先级*/
                   THREAD_IDLE_PRIO,    /* 任务抢占阀值 */
                   TX_NO_TIME_SLICE,    /* 不开启时间片 */
                   TX_AUTO_START);     /* 创建后立即启动 */
}

还要在主函数中调用 tx_kernel_enter函数以达到启动ThreadX内核的目的。

4、最后测试

完成前述的全部内容后，我们编译下载到目标平台，系统能够正常运行。添加ThreadX调试插件可以查看个任务的执行情况如下：

STM32

经过上述测试，我们已经成功的将ThreadX一直到立刻STM32H7平台，这样余下的事情就是开发具体的应用了。

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