小編 說自RT-Thread Nano發布以來，小編收到不少開發者詢問RT-Thread Nano的配套教程實例，官方發布過一篇：從裸機開始，創建一個RT-Thread Nano系統工程，但對廣大開發者來說還是遠遠不夠，幸得RT-Thread開發者燕十三大作一篇講解實戰 RT-Thread Nano ，算是手把手教學了。嗯，連我這個不懂技術的小白看了也會了。歡迎給RT-Thread投稿，獲贈RT-Thread T恤一件。

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何為RT-Thread Nano？大家知道，Keil5以后采用pack形式管理芯片及各種相關組件的。RT-Thread Nano就是通過Keil pack方式發布，在保持原有RT-Thread基本功能的情況下，實現了極小的Flash和Ram占用。默認配置下，Flash可小至2.5K， Ram可以小至1K。

目前pack包含有kernel、shell（msh）、device drivers三部分功能，這3個功能可按實際使用情況按需加載。本次使用的主芯片為GD32F150C8T6，資源為Flash:64K，RAM:8K。

一、RT-Thread Nano Pack下載安裝

1.在Keil5主界面上點擊“Pack Install”按鈕，即可進入Pack Install界面

圖1：Keil5主界面

2.在Pack Install界面下，RT-Thread Pack在右邊欄中。如未下載，可點擊“Install”下載；如已安裝，版本有更新，將提示“Update”可更新。

圖2：RT-ThreadPack下載

3.如在圖2界面“Packs”欄中未發現“RT-Thread”，可先在菜單“Packs”下點擊“Check for Updates”。Update完成后，將可看到RT-Thread Pack。

圖3：Pack Update

4.Pack下載完成后，Keil將自動彈出Pack安裝界面，按步驟依次完成安裝。

二、裸機最小系統工程建立

1.本次工程使用的是芯片是GD32F150C8T6，64KFlash、8KRam。Keil5下開發須先在官網下載Keil Pack (GigaDevice.GD32F1x0_DFP.pack)，并正確安裝。

2.先按照裸機Keil工程流程搭建工程，為測試Flash及Ram大小，最小工程只包含必須的Libraries文件，main函數也未作任何多余處理。

圖4：GD32F150C8T6最小工程

3.編譯完成后，默認配置Flash：1112字節、Ram：2144字節

4.修改默認啟動文件startup_gd32f1x0.s定義堆和棧大小：默認堆為0x400，棧為0x400。后續我們將采用RT-Thread管理內存堆，所有堆設置為0；棧可按照main函數應用需求調整為0x100或以上。

圖5：啟動文件棧和堆修改

啟動文件修改后，Ram大小為352字節

圖6：修改堆和棧后Flash和棧占用大小

三、kernel加載與應用

1.加載RT-Thread Kernel:在主界面點擊“ManageRun-Time Environment”按鈕即可進入加載頁。

圖7：ManageRun-Time Environment

在“RTOS”一欄中選中“RT-Thread”，并在列表中選中“kernel”，當前版本為2.1.2。

圖8：RT-Thread kernel選擇

2.確定后，keil界面上會加載RT-Thread的kernel文件，更根據當前選擇芯片類型加入已移植完成的M3芯片內核代碼、配置文件等。

圖9：RT-Thread kernel文件

其中：

Kernel文件包括：

• clock.c

• components.c

• device.c

• idle.c

• ipc.c

• irq.c

• kservice.c

• mem.c

• object.c

• scheduler.c

• thread.c

• timer.c

Cortex-m3芯片內核移植代碼：

• cpuport.c

• context_rvds.s

應用代碼及配置文件：

• board.c

• rtconfig.h

3.此時再次編譯工程，編譯器會提示有函數被重復定義了。需按照如下方式做一些修改：

a) 修改gd32f10x_it.c文件，刪除如下函數：

• void HardFault_Handler(void)

• void PendSV_Handler(void)

• void SysTick_Handler(void)

b) 按照board.c上的說明，依次完成如下操作：

圖10：board.c修改流程說明

• 修改24行：#include “gd32f1x0.h”

• 修改48行：在rt_hw_board_init()函數內開啟SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);

• 修改66行：voidSysTick_Handler(void)

4.修改main.c：

• 加入#include

• 在while循環中加入rt_thread_dealy(100);

5.再次編譯順利通過，下載至芯片運行可看到main函數中每1s可中斷一次。RT-Thread任務調度器已經正常運行。

圖11：RT-Thread正常運行

通過查看.map文件可獲取當前各文件資源占用情況。在未開啟任何優化的情況下，可以看到RT-Thread內核各文件資源占用情況。

圖12：資源占用表

6.可在main函數內添加RT-Thread支持的任務、定時器、信號量等功能。Nano默認rtconfig.h配置只支持靜態任務、信號量創建。在靜態模式下，不能使用rt_thread_create/rt_thread_delete/rt_sem_create/rt_sem_delete/rt_malloc/rt_free與動態創建、刪除有關的接口。如需動態創建，需開啟RT_USING_HEAP項，詳見本篇第五部分：《RT-Thread配置》

四、RT-Thrad啟動流程分析

這次創建的keil工程雖然應用了RT-Thread嵌入式操作系統，但開發流程無不帶os開發幾乎沒有差別。都是將main作為入口，完成硬件初始化、應用代碼添加，而且可以直接應用RT-Thread的各種功能完成產品開發。但是我們沒有添加RT-Thread相關初始化、啟動等代碼到我們的工程里面，但實際情況是調度器已經正常運行了，這是怎么實現的呢？

01

RT-Thread入口

我們可以在components.c文件的140行看到#ifdef RT_USING_USER_MAIN宏定義判斷，這個宏是定義在rtconfig.h文件內的，而且處于開啟狀態。同時我們可以在146行看到#if defined (__CC_ARM)的宏定義判斷，__CC_ARM就是指keil的交叉編譯器名稱。

我們可以在這里看到定義了2個函數：$$Sub$$main()和$$Super$$main()函數；這里通過$$Sub$$main()函數在程序就如主程序之前插入一個例程，實現在不改變源代碼的情況下擴展函數功能。鏈接器通過調用$$Sub$$Main()函數取代main()，然后通過$$Super$$main再次回到main()

#if defined (__CC_ARM)

extern int $Super$$main(void);

/* re-define main function */

int $Sub$$main(void)

{

rt_hw_interrupt_disable();

rtthread_startup();

return 0;

}

在$$Sub$$main函數內調用了rt_hw_interrutp_disable()和rtthread_startup()兩個函數。熟悉RT-Thread開發流程的，一看就知道這是標準的RT-Thread的啟動入口。

其中：

• rt_hw_interrupt_disable()：關中斷操作，

• rtthread_startup()：完成systick配置、timer初始化/啟動、idle任務創建、應用線程初始化、調度器啟動等工作。

int rtthread_startup(void)

{

rt_hw_interrupt_disable();

/* board level initalization

* NOTE: please initialize heap insideboard initialization.

*/

rt_hw_board_init();

/* show RT-Thread version */

rt_show_version();

/* timer system initialization */

rt_system_timer_init();

/* scheduler system initialization */

rt_system_scheduler_init();

/* create init_thread */

rt_application_init();

/* timer thread initialization */

rt_system_timer_thread_init();

/* idle thread initialization */

rt_thread_idle_init();

/* start scheduler */

rt_system_scheduler_start();

/* never reach here */

return 0;

}

• rt_hw_board_init()：該函數定義在board.c文件內，需要修改systick配置

• rt_system_timer_init()/rt_system_timer_thread_init()：timer初始化/啟動

• rt_thread_idle_init()：idle任務創建

• rt_application_init()：應用線程初始化

• rt_system_scheduler_start()：調度器啟動

02

應用線程入口

rt_application_init()

void rt_application_init(void)

{

rt_thread_t tid;

#ifdef RT_USING_HEAP

tid = rt_thread_create("main",main_thread_entry, RT_NULL,

RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE,RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 3, 20);

RT_ASSERT(tid != RT_NULL);

#else

rt_err_t result;

tid = &main_thread;

result = rt_thread_init(tid,"main", main_thread_entry, RT_NULL,main_stack, sizeof(main_stack),RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 3, 20);

RT_ASSERT(result == RT_EOK);

#endif

rt_thread_startup(tid);

}

在這里，我們可以看到應用線程創建了一個名為main_thread_entry的任務，并且已經啟動了該任務。我們再次來看一下man_thread_entry任務。

/* the system main thread */

void main_thread_entry(void*parameter)

{

extern int main(void);

extern int $Super$$main(void);

/* RT-Thread components initialization */

rt_components_init();

/* invoke system main function */

#if defined (__CC_ARM)

$Super$$main(); /* for ARMCC. */

#elif defined(__ICCARM__) ||defined(__GNUC__)

main();

#endif

}

man_thread_entry任務完成了2個工作：調用rt_components_init()、進入應用代碼真正的main函數。

在這里我們看到了$$Super$$main()的調用，在前面我們講了調用該函數可用來回到main()的。

圖13：RT-Thread初始化及啟動流程

從以上分析可以，正是由于在rtconfig.h內開啟了RT_USING_USER_MAIN選項，編譯器在main之前插入了$$Sub$$main()，完成了RT-Thread初始化及調度器啟動工作。并且通過創建main_thread_entry任務，并通過$$Super$$main()回到main()函數。這樣看來main()函數其實只是RT-Thread的一個任務，該任務的優先級為 RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 3，任務棧為RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE。

圖14：RT_USING_USER_MAIN選項

五、RT-Thread配置(rtconfig.h)

RT-Thread是一個高度可配置的嵌入式實時操作系統，配置通過rtconfig.h文件實現。Nano就是在rtconfig.h配置下實現了2.5KFlash，1KRam的內核應用，但是由于Nano未開啟RT_USING_HEAP選項，故只支持靜態方式創建任務及信號量。下面分步開啟rtconfig.h配置常用選項。

01

RT_USING_HEAP：開啟heap

根據芯片型號在board.c第37行，修改SARM_SIZE大小，默認為8，GD32F150C8T6正好也為8K。

圖15：SRAM_SIZE配置

開啟RT_USING_HEAP選項后，在board.c的rt_hw_board_init()內將調用rt_system_heap_init()

#if defined(RT_USING_USER_MAIN)&& defined(RT_USING_HEAP)

rt_system_heap_init((void*)HEAP_BEGIN,(void*)SRAM_END);

#endif

其中：

SRAM_END：根據宏定義為0x20000000 +SRAM_SIZE * 1024

HEAP_BEGIN：

圖16：HEAP_BEGIN定義

其中Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit是鏈接器導出符號，表示ZI段的結束地址。

配置完成后，就可通過動態創建任務、信號量等方式開發軟件了。

02

RT_USING_TIMER_SOFT：開啟軟件定時器

Nano默認配置未開啟軟件定時器功能。開啟軟件定時器功能后，可創建多個軟件定時器，定時器精度為Systick觸發精度。

圖17：軟件定時器開啟

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