如何在单片机中实现命令交互

作者 | Nrush

命令行交互在上位机软件比较常见，在单片机中实现命令交互也有很多案例，这里分享一个开源的命令行工具：nr_micro_shell.  

1、介绍

在进行调试和维护时，常常需要与单片机进行交互，获取、设置某些参数或执行某些操作，nr_micro_shell正是为满足这一需求，针对资源较少的MCU编写的基本命令行工具。

虽然RT_Thread组件中已经提供了强大的finsh命令行交互工具，但对于ROM、RAM资源较少的单片机，finsh还是略显的庞大，在这些平台上，若仍想保留基本的命令行交互功能，nr_micro_shell是一个不错的选择。

nr_micro_shell具有以下优点

1.占用资源少，使用简单，灵活方便。使用过程只涉及两个shell_init()和shell()两个函数，无论是使用RTOS还是裸机都可以方便的应用该工具，不需要额外的编码工作。

2.交互体验好。完全类似于linux shell命令行，当串口终端支持ANSI（如Hypertrm终端）时，其不仅支持基本的命令行交互，还提供Tab键命令补全，查询历史命令，方向键移动光标修改功能。

3.扩展性好。nr_micro_shell为用户提供自定义命令的标准函数原型，只需要按照命令编写命令函数，并注册命令函数，即可使用命令。

nr_micro_shell和相同配置下的finsh （finsh不使用msh）占用资源对比

	原始工程	添加nr_micro_shell增加量	添加finsh增加量
ROM	63660	+3832	+26908
RAM	4696	+1104	+1304

两者配置都为

最多3条历史命令。

支持Tab补全 。

命令行最大长度为100。

最多10个命令参数。

命令行线程堆栈为512字节。

nr_micro_shell演示效果如下

1.1 目录结构

名称	说明
docs	文档目录，包含演示的GIF图片等
examples	例子目录，包括命令函数示例：nr_micro_shell_commands.c 和RT_Thread下使用示例 nr_micro_shell_thread.c
inc	头文件目录
src	源代码目录

1.2 许可证

nr_micro_shell package 遵循 MIT 许可，详见 LICENSE 文件。

1.3 依赖

无依赖

2、RT_Thread 下 ENV 工具使用

RT_Thread 使用 nr_micro_shell package package 需要在 RT-Thread 的包管理器中选择它，具体路径如下：

RT-Thread online packages
    tools packages ---> 
        [*] nr_micro_shell:Lightweight command line interaction tool. --->

相关的设置在按下sapce键选中后，按enter可进行相关参数配置。然后让 RT-Thread 的包管理器自动更新，或者使用 pkgs --update 命令更新包到 BSP 中。

若您需要运行示例，请保证RT_Thread配置中的Using console for kt_printf.选项是被打开的，kt_printf可以正常工作，且Use components automatically initialization.选项打开。编译直接下载或仿真便可以使用nr_micro_shell。命令行空白时按Tab，可显示所有支持的命令，测试示例命令可见doc/pic下的使用示例动图。自定义命令过程，参照下文

3. 裸机下使用nr_micro_shell package中的方法。

3、裸机下使用

3.1 配置:

所有配置工作都可以在 nr_micro_shell_config.h 中完成。有关详细信息，请参见文件中的注释。

3.2 用法:

确保所有文件都已添加到项目中。

确保 nr_micro_shell_config.h 中的宏函数"shell_printf()，ansi_show_char()"可以在项目中正常使用。

使用示例如下

#include "nr_micro_shell.h"

int main(void)
{
    /* 初始化 */
    shell_init();

    while(1)
    {
        if(USART GET A CHAR 'c')
        {
            /* nr_micro_shell接收字符 */
            shell(c);
        }
    }
}

建议直接使用硬件输入前，建议使用如下代码(确保可以正常打印信息)，验证nr_micro_shell是否可以正常运行

#include "nr_micro_shell.h"

int main(void)
{
    unsigned int i = 0;
    //匹配好结束符配置 NR_SHELL_END_OF_LINE 0
    char test_line[] = "test 1 2 3
"
    /* 初始化 */
    shell_init();
    
    /* 初步测试代码 */
    for(i = 0; i < sizeof(test_line)-1; i++)
    {
        shell(test_line[i]);
    }

    /* 正式工作代码 */
    while(1)
    {
        if(USART GET A CHAR 'c')
        {
            /* nr_micro_shell接收字符 */
            shell(c);
        }
    }
}

3.3 添加自己的命令

STEP1:

您需要在nr_micro_shell_commands.c*中实现一个命令函数。命令函数的原型如下

void your_command_funtion(char argc, char *argv)
{
    .....
}

argc是参数的数目。argv存储每个参数的起始地址和内容。如果输入字符串是

test -a 1

则argc为3，argv的内容为

-------------------------------------------------------------
0x03|0x08|0x0b|'t'|'e'|'s'|'t'|''|'-'|'a'|''|'1'|''|
-------------------------------------------------------------

如果想知道第一个或第二个参数的内容，应该使用

/* "-a" */
printf(argv[argv[1]])
/* "1" */
printf(argv[argv[2]])

STEP2: 在使用命令前需要注册命令，共有两种方法注册命令

1.当配置文件中NR_SHELL_USING_EXPORT_CMD未被定义，在static_cmd[]表中写入

const static_cmd_st static_cmd[] =
{
   .....
   {"your_command_name",your_command_funtion},
   .....
   {"",NULL}
};

注意：不要删除{""，NULL}！

2.当配置文件中NR_SHELL_USING_EXPORT_CMD被定义，且NR_SHELL_CMD_EXPORT()支持使用的编译器时，可以使用以下方式注册命令

NR_SHELL_CMD_EXPORT(your_command_name,your_command_funtion);

4、linux下使用nr_micro_shell仿真

在工程./examples/simulator/目录下存放着nr_micro_shell仿真代码，仍在./examples/nr_micro_shell_commands.c文件中按上述方式添加自定义命令，添加完成后可以使用make命令编译源码，生产的可执行文件为./examples/simulator/out/nr_micro_shell或./examples/simulator/out/nr_micro_shell_db。可使用的make命令如下

# 编译可执行文件
make
# 编译可仿真执行文件
make debug
# 清除编译生成文件
make clean

5、注意事项

根据你的使用习惯使用NR_SHELL_USING_EXPORT_CMD选择命令注册方式。

使用注册表注册命令时，确保您的工程中存在注册表

const static_cmd_st static_cmd[] =
{
   .....
   {"",NULL}
};

使用NR_SHELL_CMD_EXPORT()时确保，NR_SHELL_CMD_EXPORT()支持使用的编译器，否则会报错。

nr_micro_shell 不支持ESC键等控制键（控制符）。

编辑：黄飞