RT-Thread（Nano版本）的快速移植（基于NUCLEO-F446RE）

news2025/1/8 3:40:43

概述

1 RT-Thread

1.1 RT-Thread的版本

1.2 认识Nano版本

2 STM32F446U上移植RT-Thread

2.1 STM32Cube创建工程

2.2 移植RT-Thread

2.2.1 安装RT-Thread Packet

2.2.2 加载RT-Thread

2.2.3 匹配相关接口

2.2.3.1 初次编译代码

2.2.3.2 匹配端口

2.2.4 移植FinSH 接口

2.2.5 Tick函数调用

3 测试

3.1 使用STM32Cube重新生成Project

3.2 RT-Thread时钟参数配置

3.3 编写测试函数

4 运行代码的问题

概述

本文主要介绍RT-Thread Nano版本在NUCLEO-F446RE上的移植方法，包括RT-Thread的版本信息，各个版本的差异，Keil下RT-Thread的安装，以及结合STM32Cube创建工程的方法。文中还详细记录了修改代码的内容和修改方法。还编写具体的案例验证代码是否能正常工作。

1 RT-Thread

1.1 RT-Thread的版本

打开RT-Thread的文档地址，可以看见,RT-Thread提供了3个版本可供开发者使用，其包括;: 标准版本， Nano版本， Smart 版本

标准版本：

RT-Thread不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件

Nano版本

RT-Thread Nano 是一个极简版的硬实时内核，它是由 C 语言开发，采用面向对象的编程思维，具有良好的代码风格，是一款可裁剪的、抢占式实时多任务的 RTOS。其内存资源占用极小，功能包括任务处理、软件定时器、信号量、邮箱和实时调度等相对完整的实时操作系统特性。适用于家电、消费电子、医疗设备、工控等领域大量使用的 32 位 ARM 入门级 MCU 的场合。

Smart版本

RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统，简称为 rt-smart，它把应用从内核中独立出来，形成独立的用户态应用程序，并具备独立的地址空间（32 位系统上是 4G 的独立地址空间）。

1.2 认识Nano版本

RT-Thread Nano 是一个简洁的版本，对于MCU资源不太丰富的系统，非常实用。该版本也已经集成到Keil和STM32Cube软件上，对开发者非常友好。

易裁剪：Nano 的配置文件为 rtconfig.h，该文件中列出了内核中的所有宏定义，有些默认没有打开，如需使用，打开即可。
易添加 FinSH 组件：FinSH 组件可以很方便的在 Nano 上进行移植，而不再依赖 device 框架，只需修改相关的函数接口内容，就可以支持FinSH功能。
自选驱动库：可以使用厂商提供的固件驱动库，如 ST 的 STD 库、HAL 库、LL 库等，可以自行选择。
完善的文档：包含内核基础、线程管理 (例程)、时钟管理 (例程)、线程间同步 (例程)、线程间通信 (例程)、内存管理 (例程)、中断管理，以及 Nano 版块的移植教程。

2 STM32F446U上移植RT-Thread

2.1 STM32Cube创建工程

打开STM2Cube，选择NUCLEO-F446RE创建项目

点击板卡信息，STM32Cube会自动配置外围资源

创建项目完成后，使用Keil打开项目文件，其文件架构如下：

2.2 移植RT-Thread

2.2.1 安装RT-Thread Packet

在Keil上安装RT-Thread的packet，建议手动安装。

手动安装RT-thead 方法：

step -1: 登录该网址
https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-nano/nano-port-keil/an0039-nano-port-keil
step -2: 下载packet

在Keil上自动安装pcket的方法，安装过程会很慢（一般很难成功，建议手动安装）

2.2.2 加载RT-Thread

添加下面图标，加载RT-Thread的packet

加载完成软件包后，会在代码架构中看见如下内容

2.2.3 匹配相关接口

2.2.3.1 初次编译代码

初次编译代码，编译并不能成功，如下提示告诉开发者，这些介接口需要被编写。

2.2.3.2 匹配端口

ERROR -1:

RTE/RTOS/board.c(47): error: #35: #error directive: "TODO 1: OS Tick Configuration."
#error "TODO 1: OS Tick Configuration."
RTE/RTOS/board.c: 0 warnings, 1 error

修正方法：

该error提示，在该函数中添加MCU时钟的初始化函数，其主要用于RT-Thread的TICK

修正方法：在void rt_hw_board_init(void)函数中添加如下函数：

void rt_hw_board_init(void)
{
// #error "TODO 1: OS Tick Configuration."
    /* 
     * TODO 1: OS Tick Configuration
     * Enable the hardware timer and call the rt_os_tick_callback function
     * periodically with the frequency RT_TICK_PER_SECOND. 
     */
    /* 1、系统、时钟初始化 */
    HAL_Init(); // 初始化 HAL 库
    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟
    SystemCoreClockUpdate(); // 对系统时钟进行更新

    /* 2、OS Tick 频率配置，RT_TICK_PER_SECOND = 1000 表示 1ms 触发一次中断 */
    SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);


    /* Call components board initial (use INIT_BOARD_EXPORT()) */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif

#if defined(RT_USING_USER_MAIN) && defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init(rt_heap_begin_get(), rt_heap_end_get());
#endif
}

具体代码位置如下：

ERROR -2:

compiling finsh_port.c...
RTE/RTOS/finsh_port.c(14): error: #35: #error directive: Please uncomment the line <#include "finsh_config.h"> in the rtconfig.h
#error Please uncomment the line <#include "finsh_config.h"> in the rtconfig.h
RTE/RTOS/finsh_port.c: 0 warnings, 1 error

修正方法：

在rtconfig.h文件中使能finsh_config.h头文件

ERROR -3:

RTE/RTOS/finsh_port.c(24): error: #35: #error directive: "TODO 4: Read a char from the uart and assign it to 'ch'."
#error "TODO 4: Read a char from the uart and assign it to 'ch'."
RTE/RTOS/finsh_port.c: 0 warnings, 1 error

修正方法：在finshport.c中添加串口读取函数，具体代码如下：

RT_WEAK char rt_hw_console_getchar(void)
{
    /* Note: the initial value of ch must < 0 */
    int ch = -1;

//#error "TODO 4: Read a char from the uart and assign it to 'ch'."

    if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE) != RESET)
    {
        ch = huart2.Instance->DR & 0xff;
    }
    else
    {
        if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_ORE) != RESET)
        {
            __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(&huart2);
        }
        rt_thread_mdelay(10);
    }

    return ch;
}

函数具体位置：

ERROR -4:

RT_Thread_F446RU_Proj\RT_Thread_F446RU_Proj.axf: Error: L6200E: Symbol HardFault_Handler multiply defined (by context_rvds.o and stm32f4xx_it.o).
RT_Thread_F446RU_Proj\RT_Thread_F446RU_Proj.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by context_rvds.o and stm32f4xx_it.o).
Not enough information to list image symbols.
Not enough information to list load addresses in the image map.

修正方法：取消如下两项，不使其生成函数

2.2.4 移植FinSH 接口

初始状态下FinSH接口是被disable

在rtconfig.h文件中能如下选项

在board.c函数完善如下函数

源代码如下：

#ifdef RT_USING_CONSOLE

static int uart_init(void)
{
//#error "TODO 2: Enable the hardware uart and config baudrate."
    MX_USART2_UART_Init();
    return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(uart_init);

void rt_hw_console_output(const char *str)
{
//#error "TODO 3: Output the string 'str' through the uart."
   rt_size_t i = 0, size = 0;
    char a = '\r';

    __HAL_UNLOCK(&huart2);

    size = rt_strlen(str);
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        if (*(str + i) == '\n')
        {
            HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&a, 1, 1);
        }
        HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)(str + i), 1, 1);
    }
}

#endif

2.2.5 Tick函数调用

在stm32的SysTick_Handler()中调用rt_os_tick_callback();

函数rt_os_tick_callback()实现的功能：

void rt_os_tick_callback(void)
{
    rt_interrupt_enter();
    
    rt_tick_increase();

    rt_interrupt_leave();
}

3 测试

3.1 使用STM32Cube重新生成Project

使用STM32Cube生成Project,此时不用生产main函数，生成项目后，在代码中重写main()

重写的main函数如下：

3.2 RT-Thread时钟参数配置

系统时钟配置，MCU的工作频率配置为180M Hz

在如下文件中配置Tick计数

3.3 编写测试函数

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
int main(void)
{
  MX_GPIO_Init();
  while (1)
  {
     rt_thread_mdelay(1000);
     HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
/* USER CODE END 0 */

添加断点，快速运行代码

4 运行代码的问题

Issue -1：打印的log不全

解决方法：延长发送数据的Timeout时间

#ifdef RT_USING_CONSOLE

static int uart_init(void)
{
    //#error "TODO 2: Enable the hardware uart and config baudrate."
    MX_USART2_UART_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(uart_init);

void rt_hw_console_output(const char *str)
{
    //#error "TODO 3: Output the string 'str' through the uart."
    rt_size_t i = 0, size = 0;
    char a = '\r';

    __HAL_UNLOCK(&huart1);

    size = rt_strlen(str);
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        if (*(str + i) == '\n')
        {
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&a, 1, 1000);
        }
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)(str + i), 1, 1000);
    }
}

#endif