RT-Thread系统移植
目录
- 前言
- 一、实验平台简介
-
- 1.1 W601简介
- 1.2 RT-Thread简介
- 1.3 ENV简介
- 二、开发环境搭建
-
- 2.1 MDK安装
- 2.2 Git安装
- 2.3 RT-Thread相关下载
- 2.4 其他素材
- 三、移植RT-Thread
- 四、RT-Thread的构建与配置系统
-
- 4.1 Kconfig配置
- 4.2 SCons构建工具（系统）
- 4.3 ENV开发工具使用
- 五、W601开发板下载验证
-
- 5.1 使用串口下载软件
- 5.2 ST-Link下载
前言
本文以正点原子W601开发板为例，讲解如何移植RT-Thread
一、实验平台简介
1.1 W601简介
W601就是国内联盛德微电子推出的一款集 WiFi 与 MCU 为一体的 WIFI 芯片方案，以代替传统的 WIFI 模组+外置 MCU 方案。它集成了 Cortex-M3 内核，是一款支持多功能接口的 SoC 芯片。可作为主控芯片应用于智能家电、智能家居、智能玩具、医疗监护、工业控制等物联网领域
学习 W601 有几份资料经常用到：
《W601 芯片产品规格书》
《WM_W601_寄存器手册》
《W601 芯片设计指导书》
其中，最常用的是《WM_W601_寄存器手册》，该文档是官方针对 W601 芯片提供的一份参考资料，里面有绝大部分寄存器的详细描述，内容详实，方便大家编写代码，不过没有实例，也没有对 Cortex-M3 构架进行多少介绍，读者只能根据自己对书本的理解来编写相关代码。当然官方也提供了相关外设例程，但也都是基于操作系统的。而《W601 芯片产品规格书》和《W601 芯片设计指导书》可以让我们更好的了解 W601 的电气参数和硬件电路的设计。
1.2 RT-Thread简介
RT-Thread，全称是 Real Time-Thread，顾名思义，是一款完全由国内团队开发维护的嵌入式实时操作系统（RTOS），基本属性之一是支持多任务。可以使用Env工具对源码功能进行配置或裁剪，生成 MDK/IAR/GCC 工程，需要配合 MDK/IAR/GCC 使用。也可以使用自家RT-Thread Studio下载源码包并创建 rt-thread 工程，独立完成开发、编译、下载、调试等功能，并能进行功能裁剪。
RT-Thread内核分为三个版本，有标准版本、Nano版本以及Smart版本。RT-Thread Nano 是一个极简版的硬实时内核，类似于FreeRTOS。RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统，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），类似于linux操作系统。Nano版与其他RTOS区别不大，没有设备驱动和scons构建概念；而Smart版太复杂学习难度不低于Linux，所以不建议深入了解。
近年来，物联网（Internet Of Things，IoT）概念广为普及，物联网市场发展迅猛，嵌入式设备的联网已是大势所趋。终端联网使得软件复杂性大幅增加，传统的 RTOS 内核已经越来越难满足市场的需求，在这种情况下，物联网操作系统（IoT OS）的概念应运而生。RT-Thread标准版与其他很多 RTOS 如 FreeRTOS、uC/OS 的主要区别之一是，它不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件，相当于RTOS+LWIP，如下图所示。
本篇文章以rt-thread-master为例，为大家讲解移植，具体内核与设备驱动学习可以见官网详细说明：
https://www.rt-thread.org/document/
1.3 ENV简介
env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具，针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程，提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理三大功能。其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具，可对内核、组件和软件包进行自由裁剪，使系统以搭积木的方式进行构建。有以下特性：
- menuconfig 图形化配置界面，交互性好，操作逻辑强；
- 丰富的文字帮助说明，配置无需查阅文档；
- 使用灵活，自动处理依赖，功能开关彻底；
- 自动生成 rtconfig.h，无需手动修改；
- 使用 scons 工具生成工程，提供编译环境，操作简单；
- 提供多种软件包，模块化软件包耦合关联少，可维护性好；
- 软件包可在线下载，软件包持续集成，包可靠性高；
二、开发环境搭建
2.1 MDK安装
MDK安装与使用见下链接，注意串口驱动CH340-以及ST-Link驱动的安装：
https://blog.csdn.net/weixin_44567668/article/details/134191384
2.2 Git安装
Env软件包管理功能需要git的支持，Git的安装与命令操作见以下链接：
https://blog.csdn.net/weixin_44567668/article/details/125102572
2.3 RT-Thread相关下载
RT-Thread内核源码与ENV工具前往RT-Thread官网下载：
https://www.rt-thread.org/download.html
2.4 其他素材
- 正点原子W601 RTT例程
- W601官方SDK
- 星通智联串口调试下载助手
下载链接：https://download.csdn.net/download/weixin_44567668/88692870
三、移植RT-Thread
本来想详细写的，发现内容太多遂放弃。本小节只介绍移植注意事项，此外需要对Keil使用的了解，见2.1小节
首先打开工程，光标停在C文件上就可以看见文件所在目录位置，这样就可以在Manage Project Items添加文件
注意libc文件可以不用，这是RTT的一个组件，我们常用的组件就需要finsh就够了
整个RTT系统移植过程中需要大改的就是驱动部分，board.c里主要是时钟和定时器的配置，其他就是设备驱动部分。具体驱动开发见官网：https://www.rt-thread.org/document/site/#/。建议了解一下就行，RTT开发的重心在物联网，具体配置可以复制粘贴
然后打开Options for Target->Target，注意ROM与RAM的起始位置。ROM的地址是因为Flash里RUN AREA区起始地址为0x8010000，而RUN PARAM又占用了 256 个字节，所以代码实际存放的位置是从0x8010000+0x100=0x8010100地址处开始的。
然后在User选项卡里注意下面这两个文件。其中 Run #1为调用 MDK 提供的工具生成 bin 文件，bin 文件的名字为 Output 选项卡中设置的名字。Run #2为调用官方提供的 makeimg.exe 和 makeimg_all.exe 工具生成 FLS 文件，可用于 W601 芯片串口升级功能。由于 makeimg.bat 脚本中固定了 bin 文件名，所以请不要随意修改 Output 选项中的名字。
fromelf --bin !L --output rtthread.bin
.\makeimg.bat
最后注意的是Linker，要取消勾选Use Memory Layout Target Dialog，使用drivers目录下编译工具链。点击Edit可以发现链接里的ROM和RAM设置与Option里的默认配置不一样
剩下的就是常规的移植与配置
四、RT-Thread的构建与配置系统
RT-Thread的构建与配置系统由以下几个部分组成
4.1 Kconfig配置
C语言项目的裁剪配置本质上通过条件编译和宏的展开来实现的，RT-Thread借助Kconfig这套机制更方便的实现了这一功能。当前以Windows下Env工具中的使用为例，简述Kconfig在RT-Thread的工作机制。Kconfig机制包括了Kconfig文件和配置UI界面（如menuconfig，pyconfig等）。Kconfig机制有如下特点：
- Kconfig文件中的配置项会映射至rtconfig.h中
- Kconfig文件可以随源码分散至各级子目录，便于灵活修改。
Kconfig文件在源码中呈现树形结构，需要在工程的根目录下存在一份顶层Kconfig文件，顶层Kconfig文件在文件中通过source语句显示地调用各子目录下的Kconfig文件。Env在根目录下执行menuconfig命令后会递归解析各级Kconfig文件，然后提供如下配置界面，完成相应的配置后并保存，根目录下会存在一份.config文件保存当前选择的配置项，并将.config文件转为RT-Thread的系统配置文件rtconfig.h。
Kconfig源于Linux内核的配置构建系统：
https://www.kernel.org/doc/html/latest/kbuild/kconfig-language.html#
4.2 SCons构建工具（系统）
SCons 是一套由 Python 语言编写的开源构建系统，类似于 GNU Make。它采用不同于通常 Makefile 文件的方式，而是使用 SConstruct 和 SConscript 文件来替代。这些文件也是 Python 脚本，能够使用标准的 Python 语法来编写。所以在 SConstruct、SConscript 文件中可以调用 Python 标准库进行各类复杂的处理，而不局限于 Makefile 设定的规则。简而言之，SCons工具就是用来构成一个编译工具链，生成可执行文件
SCons 使用 SConscript 和 SConstruct 文件来组织源码结构并进行构建，SConstruct是scons构建的主脚本，SConscript存放在源代码的子目录下，通常放在项目的子目录，以达到分层构建的目的。一个项目 (BSP) 只有一 SConstruct，但是会有多个 SConscript。一般情况下，每个存放有源代码的子目录下都会放置一个 SConscript，还有一份便于配置构建行为的配置脚本（rtconfig.py）同时，RT-Thread也在SCons标准接口的基础上，提供了一组用于组织源码工程的扩展接口。开发者在使用时，可以借助RT-Thread提供的扩展接口，更方便的完成源码的组织与配置。
关于 SCons 原生标准函数，在 SCons 的网站上可以找到详细的 SCons 原生函数介绍：
https://www.scons.org/doc/production/HTML/scons-user/index.html
4.3 ENV开发工具使用
下载好了之后解压，点击env.exe控制台，菜单栏右击->Settings
点击Integration，点击Register注册到环境变量，最后保存设置
此时可以在空白处右击打开env
注意：第一次打开 env 时，杀毒软件可能会误报，务必添加其至信任白名单
输入以下命令可以编译
scons # 编译
scons --target=iar # 编译生成IAR工程
scons --target=mdk5 # 编译生成MDK5工程
注意：如果工程目录有中文会编译失败
输入menuconfig打开配置项目。menuconfig是图形化界面，它丰富的配置菜单，可以自动处理依赖，自动生成 rtconfig.h
RT-Thread 提供一个软件包管理平台，这里存放了官方提供或开发者提供的软件包。这些软件包位于 RT-Thread online packages 菜单下，进入该菜单后，则可以看如下软件包分类：
找到你需要的软件包然后选中开启，保存并退出menuconfig 。此时软件包已被标记选中，但是还没有下载到本地，所以还无法使用。
- 下载 ：如果软件包在本地已被选中，但是未下载，此时输入：pkgs --update ，该软件包自动下载；
- 更新 ：如果选中的软件包在服务器端有更新，并且版本号选择的是 latest 。此时输入： pkgs --update ，该软件包将会在本地进行更新；
- 删除 ：某个软件包如果无需使用，需要先在 menuconfig 中取消其的选中状态，然后再执行： pkgs --update 。此时本地已下载但未被选中的软件包将会被删除。
使用menuconfig -s命令进入Env配置界面，进入后看见Env config后按回车
3 个选项分别为： - 软件包自动更新功能：在退出 menuconfig 功能后，会自动使用pkgs --update命令来下载并安装软件包，同时删除旧的软件包。本功能在下载在线软件包时使用。
- 自动创建 MDK 或 IAR 工程功能：当修改 menuconfig 配置后 ，必须输入 scons --target=xxx 来重新生成工程。开启此功能，就会在退出 menuconfig 时，自动重新生成工程，无需再手动输入 scons 命令来重新生成工程。
- 使用镜像服务器下载软件包：由于大部分软件包目前均存放在 GitHub 上，所以在国内的特殊环境下，下载体验非常差。开启此功能，可以通过 国内镜像服务器下载软件包，大幅提高软件包的下载速度和稳定性
五、W601开发板下载验证
5.1 使用串口下载软件
首先需要安装串口驱动，安装见前面开发环境搭建。然后在附件资源里找到星通智联串口调试下载助手，双击运行ThingsTurn_Serial_Tool.exe。
选择 ALIENTEK W601 开发板在电脑上的 COM 口，在电脑的“控制面板->设备管理器->端口（COM 和 LPT）”中查看，如果电脑的 COM 口太多，请插拔开发板的 USB 线观察具体的 COM 口编号。串口参数按如图所示参数进行设。打开串口后，还需要选择 FLS 文件路径（这里的文件选择上面新建工程并且编译后的 BIN 文件夹路径就可以了，如果没有 FLS，请先编译工程），然后点击下载，就可以将程序下载到 W601 芯片。
5.2 ST-Link下载
首先需要安装ST-Link驱动，安装见前面开发环境搭建。打开 Options for Target 选项卡，在 Debug 栏选择仿真工具为 ST-Link Debugger，这里我们还勾选了 Run to main()，如图所示：
然后我们点击 Settings，设置ST-Link的一些参数，如图所示：
单击 OK，完成此部分设置，接下来我们还需要在 Utilities 选项卡里面设置下载时的目标编程器，我们直接勾选 Use Debug Driver，即和调试一样，选择高速 DAP 来给目标器件的 FLASH 编程，如图所示：
然后这里需要拷贝官方提供的下载算法 W60X_QFlash.FLM（路径为附件资源\W601的RT-Thread开发环境\WM_SDK\Doc\W60X_QFLASH_Driver_for_SWD\W60X_QFlash）文件到MDK安装目录下（路径为.\Keil_v5\ARM\Flash），如图所示：
然后点击 Utilities->Settings，在 Download Function 勾选“Reset and Run”功能，在“RAM for Algorithm”处，需要将 Size 改为“0x00002000”，而后点击 Add 选项，选择刚刚拷贝的下载算法“Winner Micro 1M Flash V1.0”，然后点击 Add，添加后最后点击 OK 退出就可以了。
在设置完之后，点击确定，然后再点击 OK，回到 IDE 界面，编译一下工程。然后点击下载按钮，就可以下载代码到 W601 上面了，如图所示：
