ubuntu下Nuttx OS调试环境搭建--Apple的学习笔记

一，前言

最近看技术blog，发现好多免费的OS，其中nuttx引起了我的注意，主要原因是它是RTOS，但是用的API是posix的，我简单理解就是在linux和rtos的结合体。这样在linux上的应用code要移植到单片机，那么就可以用nuttx。然后看到nuttx被国产某家买断后变成apache nuttx一直在维护，它拥有开源飞控系统PX4中。除了图形图形，os也是我感兴趣的内容。所以近期又会开展一轮os相关的复习和再学习。我还看到鸿蒙os的虚拟文件系统借用的就是nuttx的虚拟文件系统，不过说此文件系统性能不太好。

二，nuttx交叉编译调试环境搭建

nuttx最适配的是linux环境，我也在window安装了cygwin去编译，貌似不太好用。所以在虚拟机上安装了ubuntu20.04，然后按nuttx官网help搭建了编译调试环境。但是最后一步OpenOCD出错，最后自己研究了下，连接完stlink后需要使用命令
openocd -f /usr/share/openocd/scripts/interface/stlink-v2.cfg -f target/stm32f4x.cfg
然后就可以看到串口输出"nsh>"了。参考官网的具体步骤如下：

A,ubuntu20.04环境创建
我先安装了ubuntu20.04在虚拟机中。然后mnt中为空，无法共享文件。网上查了解决方案。
在进入mnt目录，mkdir hgfs创建文件夹，执行vmhgfs-fuse /mnt/hgfs。然后cd hgfs就可以看到设置的共享文件夹咯~

B，安装编译工具链
按nuttx.apache.org官网的help，安装需要的工具。
1.sudo apt install bison flex gettext texinfo libncurses5-dev libncursesw5-dev gperf automake libtool pkg-config build-essential gperf genromfs libgmp-dev libmpc-dev libmpfr-dev libisl-dev binutils-dev libelf-dev libexpat-dev gcc-multilib g++-multilib picocom u-boot-tools util-linux
2.apt install kconfig-frontends
3.apt install gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi

C，编译
cd nuttx
./tools/configure.sh -l stm32f4discovery:nsh
make menuconfig(需要自定义配置可使用)
make
make clean（要clean后重新编译需要使用）
问题记录：
make: “-C”选项需要非空字符串参数
make: *** [tools/Makefile.unix:326：dirlinks] 错误 2
网上搜索到CONFIG_APPS_DIR在预设的 .config 文件中定义，如果没有定义，默认为 ../apps。目标 menuconfig 调用命令 kconfig-mconf 进行配置。所以我漏下载了app文件夹。我理解只要下载nuttx文件夹即可。原来2个都要下载的。

D，连接stlink调试
apt install openocd
openocd -f interface/st-link-v2.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c 'init' -c 'program nuttx/nuttx.bin verify reset' -c 'shutdown'
结果没有用，原来是路径无法识别，把路径补全了。我是stm32F407芯片不是f1，所以修改了cfg名字如下。
openocd -f /usr/share/openocd/scripts/interface/stlink-v2.cfg -f target/stm32f4x.cfg
能正常连接咯~

三，ubuntu下基于codeblocks的交叉编译stm32调试环境搭建

虽然配合上jlink可以在ubuntu环境下使用ozone，但是我在网上视频看了codeblocks来调试，另外help中也用了codeblocks sim进行nuttx调试，我以前只知道eclipse进行交叉编译及调试，没有想到codeblocks也可以，所以按网上的老外的视频教程操作了下，一开始没有成功，但是我没有放弃，仔细对比了下，codeblocks创建工程的路径需要在源码nuttx路径。而不能仅通过外部导入nuttx路径的code，否则Makefile找不到路径。具体方法我做了记录。
先安装codeblacks
sudo apt install codeblocks
安装教程编译的gdb
sudo apt-get install gdb-arm-none-eabi
然后在命令窗口，root权限登录，然后输入codeblocks，就是按root权限打开codeblocks，否则编译过程会提示没有权限。

1. Settings->Debugger

   
   
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2. 点击Create Config创建OpenOCD

   
   
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3. 修改gdb文件路径后点击ok关闭窗口

   
   
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4. 修改Compiler

   
   
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   点击右边三角，选择编译工具页进行修改，最后set as default。

   
   
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5. 创建空白工程

   
   
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   点击next，然后清空输出物，仅设置Debug为all。来支持make all命令。然后点击finish。

   
   
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6. 修改属性，This is customer Makefile打钩。

   
   
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   转入最后的debug页修改。

   
   
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   再添加gdb命令，可以按需要自定义。
   monitor reset init和load nuttx和b nx_start
   
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7. 导入code，然后选择select all进行全部文件的导入，点击ok

   
   
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8. 进行编译
   在用codeblocks的build前，其实已经按照nuttx官网的help用make命令编译成功过，并且修改过配置项。用codeblocks的build主要是用来验证codeblocks环境的。

   
   
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   编译成功截图

   
   
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9. 插入Stlink，通过openOCD连接上
   openocd -f /usr/share/openocd/scripts/interface/stlink-v2.cfg -f target/stm32f4x.cfg

10. 在codeblocks中使用调试
    Debug->start就会停止在nx_start

    
    
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四，nuttx 10.0.1框架分析

1. 文件夹目录，按document中的help已经了解了。
2. 然后我去看代码，找第一句入口函数。
   boards\arm\stm32\stm32f4discovery\scripts\ld.script中ENTRY(_stext)说明入口是_stext，但是它是一个参数。而这个参数是在arch\arm\src\Makefile文件的$(Q) $(LD) --entry=__start $(LDFLAGS) $(LIBPATHS) $(EXTRA_LIBPATHS)中可以看出，传入了--entry为__start，所以__start就是第一句入口函数。
   找到入口函数后，看code的框架就比较简单了。先初始化board相关，然后初始化os相关，最后启动os。每一段都有注释，而且有showprogress的log，容易看的code都是设计的好的code。

  stm32_clockconfig();
  stm32_fpuconfig();
  stm32_lowsetup();
  stm32_gpioinit();
  showprogress('A');

nx_start()就是初始化os，然后调用nx_bringup()->nx_create_initthread->nx_start_application->nxtask_create创建第一个task并启动。这个task函数为CONFIG_USER_ENTRYPOINT配置的值为nsh_main，这个具体在app文件夹中。等于进入APP code。APP code中若要创建task，依然可以调用nxtask_create。

五，小结

RTOS方面我最感兴趣的就是调度机制，其它关于虚拟文件系统，网络模块等只是大概了解下框架和主要的数据流。现在编译调试环境搭建完成了，之后可以进行源码的深入理解阶段了。