μCOS代码移植到了RT-Thread工程笔记

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描述

公司项目原先使用μCOS-II,但是μCOS存在商业使用付费问题,故而我们转向用国产开源免费RTOS RT-Thread替代,花了一天半的时间将原来的μCOS代码移植到了RT-Thread上面。下面分移植方法和API对应表两部分讲下方法。

一、移植方法

软件环境:Win7+MDK5.18.0

硬件环境:STM32F103

1.从GitHub下载RT-Thread源码:https://github.com/RT-Thread/rt-thread;

2.将1步骤下载的源码打开,目录如下:

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其中bsp目录下面,可以看到很多开发板工程目录,如下图:

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项目主控是stm32f1系列的,选择stm32f10x这个目录下的工程作为基础版本。

3.基础工程框架下,将我们原有的工程文件添加进来,除去μCOS-II相关源码。

原来基于μCOS-II的相关源码目录如下:

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os_cfg.h:μCOS-II系统相关的一些宏开关定义(如是否使能事件、mailbox、信号量及队列等)、系统参数定义(如每秒tick数、任务栈大小定义等),对应RT-Thread里面的rtconfig.h

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这个目录下面是与处理器相关的代码,os_cpu_a.asm文件通过Thumb2指令实现的一些中断服务函数等,例如voidOS_CPU_PendSVHandler(void)处理上下文切换异常等;对应到RT-Thread里面的context_rvds.S这个文件。os_cpu_c.c文件实现任务栈初始化和一些钩子函数(如空闲任务和systick等),对应到RT-Thread里面的cpuport.c

需要说明的是启动文件context_rvds.S里面定义了两个中断服务函数跟stm32f10x_it.c里面是重复的,分别是HardFault_HandlerPendSV_Handler,移植的时候需要屏蔽掉stm32f10x_it.c里面相应的部分。

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这个目录下是与处理器无关的文件,对应RT-Thread根目录下src里面的内容。

 在移植的时候,先将以上与μCOS-II相关的源码全部删除,把我们工程其他源码放在\bsp\stm32f10x\src这个路径下,keil工程建立在\bsp\stm32f10x这里。

    Keil工程目录如下:

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  • Startup目录下是stm32和RT-Thread的启动文件,主要是中断向量表及中断服务函数定义,堆栈和PC指针的相关初始化。

  • USER目录下是我们的产品业务实现相关文件,包括main.c文件。

  • RTT目录下是RT-Thread源码,就是RT-Thread根目录下src里面的内容。

4.使用RTT的接口修改掉原来的一些系统调用,具体如下:

  • 单纯地替换接口是比较容易的(详见后面API对应表),只是在移植的过程中需要了解μCOS-II和RT-Thread在工程涉及的部分存在哪些差异,并按照RT-Thread的方式来更新这些地方。例如uart的使用,以及系统的启动过程等。

  • 说明一下uart驱动的移植,涉及到两个驱动文件:usart.cserail.c;在serail.c中定义了初始化、打开设备、数据收发等接口,由于接口中都是动态分配缓存的(rtconfig.h里面可以配置系统是否使用动态分配内存,但是关掉这个宏之后serail.c中相关接口会报错,因为函数定义被屏蔽掉了),所以需要打开RT_USING_HEAP这个宏定义。打开这个宏之后,我们来看看系统启动:

    • startup_stm32f10x_hd.s

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      SystemInit()中初始化时钟频率中断向量表位置等

    • components.c

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      rtthread_startup()启动RT-Thread。

    • 详细看看rtthread_startup()里面的工作

      rt_hw_board_init()板子初始化工作;rt_show_version()显示版本信息;rt_system_timer_init()定时器初始化;rt_system_scheduler_init()任务调度器初始化;rt_application_init()用户自定义的任务;rt_system_timer_thread_init()定时器线程初始化;rt_thread_idle_init()空闲任务初始化;rt_system_scheduler_start()开始任务调度;

            任务调度开始之后,OS就启动好了,之后程序都在OS的管理下运行了。

  • 接着说uart驱动,因为打开了RT_USING_HEAP,我们需要对系统堆进行初始化:

        rt_system_heap_init((void*)HEAP_BEGIN,(void*)SRAM_END);//其中HEAP_BEGIN为堆起始地址,SRAM_END为结束地址

根据自己的MCU进行定义:

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这样定义heap范围应将startup_stm32f10x_hd.sheap size改为0。

  • 然后是uart硬件层初始化

    rt_hw_usart_init();//注册设备(uart1~uart5)
    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);//使能RT_CONSOLE_DEVICE_NAME//这个宏定义的uart口打印。
  • 采用轮询方式发送,中断方式接收数据

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5. 任务的创建与删除

RT-Thread的任务管理分静态方法和动态方法,静态方法:

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只能调用静态方法删除任务:

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动态方法:

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只能调用动态方法删除任务:

rt_err_t rt_thread_delete(rt_thread_tthread);

其他诸如SPI等驱动及事件、信号量等处理不再赘述。

二、μCOS-II与RT-Thread API对应表:(左侧μCOS-Ⅱ,右侧RT-Thread)

任务创建与删除:

OSInit(&err);初始化μC/OS-Ⅱ,对这个函数的调用必须在调用OSStart()函数之前。

分动态和静态方法,

动态方法:

rt_thread_create();

rt_thread_delete();

静态方法:

rt_thread_init();

rt_thread_detach();

OSTaskCreate();

OSTaskDel();

OSStart();真正开始运行多任务。

rt_thread_startup(tid);

任务挂起与恢复

OSTaskSuspend();

rt_thread_suspend(tid);

OSTaskResume ();

rt_thread_resume (tid);

操作系统进入/退出“临界区”的功能代码:

OS_ENTER_CRITICAL();

rt_enter_critical ();

OS_EXIT_CRITICAL();

rt_exit_critical ();

ENTER ISR

OSIntEnter ();

rt_interrupt_enter();

OSIntExit ();

rt_interrupt_leave();

任务优先级

μC/OS-Ⅱ和RT-Thread都是值越小优先级越高,但优先级数不同,μC/OS-Ⅱ支持最多64级,RT-Thread支持最多256级。

任务延时:

OSTimeDly();延时ticks

rt_thread_delay ();延时ticks

OSTimeDlyHMSM ();延时(时 分 秒 毫秒)

 

事件:

μC/OS-Ⅱ

功能

信号量

互斥信号量

事件标志组

消息邮箱

消息队列

建立事件

OSSemCreate();

OSMutexCreate();

OSFlagCreate();

OSMboxCreate();

OSQCreate();

删除事件

OSSemDel ();

OSMutexDel ();

OSFlagDel ();

OSMboxDel ();

OSQDel ();

等待事件

OSSemPend();

OSMutexPend();

OSFlagPend();

OSMboxPend();

OSQPend();

发送事件

OSSemPost();

OSMutexPost();

OSFlagPost();

OSMboxPost();

OSQPost();

无等待获得事件

OSSemAccept();

OSMutexAccept();

OSFlagAccept();

OSMboxAccept();

OSQAccept();

查询事件状态

OSSemQuery();

OSMutexQuery();

OSFlagQuery();

OSMboxQuery();

OSQQuery();

RT-Thread

功能

信号量

互斥信号量

事件标志组

消息邮箱

消息队列

建立事件

静态方法:

rt_sem_init();

动态方法:

rt_sem_create();

静态方法:

rt_mutex_init ();

动态方法:

rt_mutex_create  ();

静态方法:

rt_event_init ();

动态方法:

rt_event_create  ();

静态方法:

rt_mb_init ();

动态方法:

rt_mb_create ();

静态方法:

rt_mq_init ();

动态方法:

rt_mq_create ();

删除事件

静态方法:

rt_sem_detach();

动态方法:

rt_sem_delete();

静态方法:

rt_mutex_detach ();

动态方法:

rt_mutex_delete  ();

静态方法:

rt_event_detach  ();

动态方法:

rt_event_delete  ();

静态方法:

rt_mb_detach ();

动态方法:

rt_mb_delete ();

静态方法:

rt_mq_detach ();

动态方法:

rt_mq_delete ();

等待事件

rt_sem_take();

rt_mutex_take();

rt_event_recv();

rt_mb_recv();

rt_mq_recv();

发送事件

rt_sem_release();

rt_mutex_release();

rt_event_send();

rt_mb_send_wait();

rt_mq_send();

rt_mq_urgent();

无等待获得事件

rt_sem_trytake();

   

rt_mb_send();

 

查询事件状态

         

其他

rt_sem_control();

执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现

rt_mutex_control();

目前函数直接返回err:

return -RT_ERROR;

rt_event_control();

执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现

rt_mb_control();

执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现

rt_mq_control();

执行cmd,目前函数里面只有一个RT_IPC_CMD_RESET实现

整个移植过程就这样,最后谈下RT-Thread。

接触RT-Thread之后,个人还是蛮喜欢的,入门很快,编码风格很好。它是一个分层的操作系统,有丰富的系统组件,例如LwIP轻型TCP/IP协议栈、文件系统等,使用方便。

开发过程中对RT-Thread与μCOS最大的不同体验一个是在RT-Thread中的静态和动态方法的区分,另一个是内存安全性方面。以前项目跑在μCOS上很多double free的问题,μCOS不做任何警告,完全看不出来有什么问题,只是时间久了,系统复位;移植到RT-Thread上之后double free系统会assert,一次性解决了好些bug。

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