rt-thread启动流程(最详细教程)

news2024/9/29 3:29:42

资料下载

RT-Thread Simulator 例程

操作流程

将上面的仿真例程下载并解压，通过MDK打开，编译，调试，并打开串口点击运行，就可以看到如下输出了：
添加自己的 thread：在main()函数中添加即可，如下图：

启动流程

首先是通过startup_stm32f103xe.s启动文件调用SystemInit()，系统初始化完成后，调用C库函数__main()，然后由__main()调用用户的main()函数。但是，由于ARMCC编译器的特性，可以在调用main()函数前插入一个$Sub$$main()函数(其他编译器也有类似特性)。rt-thread就是利用了这个特性，使所有的硬件、系统初始化都在$Sub$$main()函数完成，而不需要用户在main()中调用。
接下来看看 rtthread_startup() 函数：
我们进入到 rt_application_init() 函数去看一下：
以上就是系统的启动即初始化流程，以及实现自己的 thread 的操作流程。但是我们明明还有其他的 thread 在运行啊，比如上面图一中的tshell和tidle线程，这两个线程又是从哪里启动的呢？
首先，我们通过全局搜索tshell，看下这个这个thread是在哪里创建的：

#define FINSH_THREAD_NAME "tshell"

在这里插入图片描述
原来是在 shell.c 中的finsh_system_init()函数中创建了tshell线程，那理论上是不是就应该全局搜索在哪里调用了finsh_system_init()函数呢？确实是，但搜索后发现，这个函数没有被调用的记录，这又是为啥呢？

重点就在finsh_system_init()函数后面的一句：

INIT_APP_EXPORT(finsh_system_init);

查看定义如下(C语言中##起连接作用)：
在这里插入图片描述
那么INIT_APP_EXPORT(finsh_system_init);这句翻译一下，就是：

INIT_EXPORT(finsh_system_init, "6");

再翻译一下，就是：

RT_USED const init_fn_t __rt_init_finsh_system_init SECTION(".rti_fn.6") = finsh_system_init;

这句就已经很清晰了吧，定义了一个变量__rt_init_finsh_system_init，变量类型为const init_fn_t(其中init_fn_t为函数指针)，这个变量的值就是finsh_system_init()这个函数的起始地址，重点是：将这个函数起始地址放在了.rti_fn.6的段中！
分析到这里，就很容易再分析出另外几个宏定义的作用了：

INIT_BOARD_EXPORT(fn) : 将板子初始化函数起始地址放到.rti_fn.1的段中
INIT_PREV_EXPORT(fn) ：将预初始化函数起始地址放到.rti_fn.2的段中
INIT_DEVICE_EXPORT(fn) ：将设备初始化函数起始地址放到.rti_fn.3的段中
INIT_COMPONENT_EXPORT(fn) ：将组件初始化函数起始地址放到.rti_fn.4的段中
INIT_ENV_EXPORT(fn) ：将环境初始化函数起始地址放到.rti_fn.5的段中

这里再提醒一下，当在同一个段中放入多个变量时，这些变量会按照时间顺序依次往后排。

现在我们知道，tshell线程创建函数没有被直接调用，而是放在了一个特色的段中，那么这个段中的函数什么时候被执行的呢？这个我也没找到什么好的定位方法，只能从初始化函数依次看下来，然后发现，有这么一条函数调用链：

$Sub$$main() --> rtthread_startup() --> rt_application_init() --> main_thread_entry() --> rt_components_init()

在这里插入图片描述
通过以上代码，我们看到通过INIT_EXPORT()宏又定义了几个函数并放入了相应的段：

rti_start() --> .rti_fn.0
rti_board_start() --> .rti_fn.0.end
rti_board_end() --> .rti_fn.1.end
rti_end() --> .rti_fn.6.end

根据上面所定义段的命名，猜测一下这些段的地址关系应该是：

.rti_fn.0 --> .rti_fn.0.end --> .rti_fn.1 --> .rti_fn.1.end --> .rti_fn.2 --> .rti_fn.3 --> .rti_fn.4 --> .rti_fn.5 --> .rti_fn.6 --> .rti_fn.6.end

打开map文件看一下各个段的地址验证一下(由于我们例程中并没有使用到2-5这几个段，所以map中没有记录)：
在这里插入图片描述

这里有个还有个疑问：各个段的地址是怎么确定的呢？由编译器指定还是由开发人员指定呢？
如果由编译器指定，那编译器又怎么知道哪个段需要放前面呢？如果由开发人员指定，又是在哪里指定的呢？

自问自答一下：我暂时没有找到什么资料，但是通过在代码中添加其他的段名进行各种尝试，发现段地址的由编译器决定的，而段的存放顺序是由段的名字按字母排序决定的！如下图：

接下来终于可以看看这些初始化函数是怎么调用的了：

/**
 * @brief  RT-Thread Components Initialization.
 */
void rt_components_init(void)
{
    volatile const init_fn_t *fn_ptr;

    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr < &__rt_init_rti_end; fn_ptr ++)
    {
        (*fn_ptr)();
    }
}

通过以上函数中的for循环，直接将__rt_init_rti_board_end(即.rti_fn.1.end)到__rt_init_rti_end(即.rti_fn.6.end)之间的所有初始化函数执行了一遍。当然，也就包括了在.rti_fn.6段中的finsh_system_init()函数了。

同理，通过以下的函数调用流程，可以将.rti_fn.1中的初始化函数也执行一遍：

$Sub$$main() --> rtthread_startup() --> rt_hw_board_init() --> rt_components_board_init()

/**
 * @brief  Onboard components initialization. In this function, the board-level
 *         initialization function will be called to complete the initialization
 *         of the on-board peripherals.
 */
void rt_components_board_init(void)
{
    volatile const init_fn_t *fn_ptr;

    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_start; fn_ptr < &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr++)
    {
        (*fn_ptr)();
    }
}

通过以上函数中的for循环，直接将__rt_init_rti_board_start(即.rti_fn.0.end)到__rt_init_rti_board_end(即.rti_fn.1.end)之间的所有初始化函数执行了一遍。而且，在rtthread_startup()函数中，rt_hw_board_init()函数是比rt_application_init()函数更早调用，这就保证了.rti_fn.1段中的函数要早于其他段中函数的执行。