RT-Thread-rt-thread 使用宝典（2023-1124更新）RT-Thread问答社区

rt-thread 使用宝典（2023-1124更新）

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发布于 2021-12-03 10:24:46 浏览：49145 订阅该版

[tocm]

## 前言

接触 rt-thread 已有半年，混论坛也5个半月了，期间遇到过各种奇奇怪怪的棘手问题，有过尴尬，也自信曾经提供过比较妙的应对方案。所以产生了将一些典型的使用技巧汇总分享出来的想法，遂有此篇。

PS: 接触 rt-thread一年多了，这篇文章也经历了多次增补

## 正文

### 一、入门篇

#### Q1-1. 刚下载的 SDK 啥也没干，编译没错，为啥程序跑不起来？

如果使用 keil + env 环境，下载源码后的**第一件事就是 `menuconfig`** ；
如果使用 RT-Studio ，创建项目后的**第一件事就是打开 Settings** ；
把其中所有配置页面所有配置项全浏览一遍，取消掉所有不相干的配置，最后只留一个内核。

先保证最小系统跑起来，用点灯程序验证最小系统运行正常。然后再添加自己需要用到的功能和底层外设等等。

#### Q1-2. 刚下载的 SDK 啥也没干，编译没错，为啥程序跑起来 hard fault on thread？

**同上**

#### Q1-3. 刚下载的 SDK 啥也没干，编译为啥报错了？

**同上**

#### Q1-4. 一个优秀的系统设计需要考虑哪些？ (2023-1124)

1. 线程优先级分配，系统优先级直接关乎系统性能。一个系统往往需要按照功能划分成多个模块，每个模块对“及时性”要求不一而同，据此，我们需要谨慎考虑**每一个线程**的优先级。包括 **“main” “timer”** 两个线程！！！其它的可能还包括 usbhost 线程优先级，phy 状态监听线程优先级等等。
2. 线程时间片分配，对于存在*多个同优先级线程的系统*，这个时间片大小可能影响*多个同优先级线程*间使用 CPU 的机会；但是，在不存在相同优先级线程的系统中，时间片分配不是那么重要，但是多数人“认为”它是重要的，其实不然。
3. 线程栈大小，这是一个极其隐秘的坑，很多人掉进去却没发觉。但是，一个线程分配多少栈空间完全需要经验，需依据实际运行情况而定。往往实际上，**我们需要给每一个线程分配足够的线程栈空间**。因此，当线程数量上来以后我们就会发现，为了保证每一个线程正常运行而“足够”分配的内存很多被“浪费”掉了，因为没有实际使用到，其作用是“保险性”的。
4. 线程需要主动让出 CPU 使用权。阻塞点，我们先解释一下这个概念：任何阻塞当前线程，可引起线程被挂起并进行线程切换行为的 api 调用都是阻塞点。关于这个可以参考 [rt-thread 那些你必须知道的几类 api](https://club.rt-thread.org/ask/article/f7e6dc9829859690.html) 提到的“禁止在中断调用的 api” 以及 “必须在线程上下文调用的 api”。**一个线程的业务循环中至少需要一个阻塞点**，如果业务复杂，可以根据实际情况在代码中适当插入一些阻塞点（减少线程无意义的长时间霸占 CPU 的情况出现），最简单的就是 `rt_thread_mdelay(1)` ，前提是保证当前的及时性需求。设置阻塞点有什么现实意义？我们既然使用了多优先级线程系统，里面一定是既有高优先级线程也有低优先级线程，为了保证每一个线程能得到 CPU 使用权，高优先级线程必须考虑经常释放 CPU 使用权。++考量是否满足这一点有一个很简单的方法，那就是在 idle 线程里打个断点（或者设置 idle 回调钩子函数）++， idle 线程能被执行到就可以说明做到了所有线程“雨露均沾”了。

### 二、内核篇

#### Q2-1. RT_NAME_MAX 定义多少合适

原则上越少越省内存，以内核对象 100 个为例，一个对象名占用 8 字节，总共是 800 字节。但是考虑到 `struct rt_object` 结构体定义，后面跟了两个 `rt_uint8_t` 型变量。

RT_NAME_MAX 可以定义成 2<sup>n</sup> + 2

#### Q2-2. RT_DEBUG

如非必要，不要开启内核调试。除非，你真的想学习内核，或者调试内核的问题。

#### Q2-3. 线程栈大小定义多少合适？

这个问题和应用有很大关系，如果仅仅是一个最小内核系统，除了 idle 线程，没有使用其它中断和应用，256 也将将够。如果添加了应用代码，还有中断和消息机制。建议 1024 起步。

#### Q2-4. 怎么快速计算 GET_PIN 返回的编号？

我们知道，芯片的 GPIO 分组往往是从 PA 开始，往后依次是 PB PC PD PE ... PZ。往往的，每组端口或者是 16bit 或者是 8bit （分别对应 16 个 IO 和 8 个 IO）。下面给出 `GET_PIN` 的简化公式：

16bit 是  `(X - A) * 16 + n`

> A10 就是 10.
  C9 就是 2\*16+9=41.
  H1 就是 7\*16+1=113.

8bit 是 `(X - A) * 8 + n`

这个公式别忘啊，别忘了！

PS: 有种，他们的引脚号编码很奇特，比如 RA6M4 ，见[【开发板评测】Renesas RA6M4开发板之GPIO、IIC（模拟）](https://club.rt-thread.org/ask/article/36fe553196532ddd.html) 第二节部分。

#### Q2-5. 硬定时器、软定时器、硬件定时器，傻傻分不清楚

rt-thread 内核定义了软件定时器，和硬件定时器不同，硬件定时器需要占用一个定时器外设，还有各种比较、捕获等功能。软件定时器仅仅是简单的设定一个时间，时间 timeout 的时候执行我们设定的回调函数。

rt-thread 定义的软件定时器还细分两种，“硬定时器” “软定时器”，前一种是在 SysTick 中断中执行回调函数的，多数用于线程内置定时器，应用层也可以用，但是要时刻谨记它的回调函数是在中断中执行的。
后一种，是在一个线程中运行的，应用层对定时精度要求不是很高的可以用这种，但是也要注意“定义定时器和执行定时器回调函数的线程是两个不同的线程！”

#### Q2-6. 消息队列池申请多少内存合适？

```
rt_err_t rt_mq_init(rt_mq_t mq, const char *name, void *msgpool, rt_size_t msg_size, rt_size_t pool_size, rt_uint8_t flag);
rt_mq_t rt_mq_create(const char *name, rt_size_t msg_size, rt_size_t max_msgs, rt_uint8_t flag)
```

如果使用 `rt_mq_create` 创建消息队列，消息队列池自动根据消息体大小 `msg_size` 和消息队列最多容纳的消息数量 `max_msgs` 计算。

但如果使用 `rt_mq_init` 初始化消息队列，消息队列池的内存 `msgpool` 需要用户提供，这个时候，需要注意消息池内存大小 `pool_size`。根据下面的公式计算得出：

`(RT_ALIGN(msg_size, RT_ALIGN_SIZE) + sizeof(struct rt_mq_message*)) * max_msgs`

其中，`msg_size` 是消息体大小，`max_msgs` 是消息队列中最多消息容量。

#### Q2-7. 使用消息队列注意

虽然 `rt_mq_send` `rt_mq_send_wait` `rt_mq_urgent` `rt_mq_recv` 几个 api 有 size 参数，但是请严格按照 `rt_mq_init` `rt_mq_create` 中的 msg_size 参数值传递相等的实参值。***千万不要随意改变 size 参数的数值***。

换种说法，别用消息队列直接发变长数据。

#### Q2-8. INIT_xxx_EXPORT 宏详解

当初接触 rt-thread 第一个让我感触的地方就是，main 函数里没有初始化配置，上来直接就是一个单独的线程。而，其它线程都通过 INIT_APP_EXPORT 自动启动了。
rt-thread 一共定义了 6 个启动阶段，
```
/* board init routines will be called in board_init() function */
#define INIT_BOARD_EXPORT(fn)           INIT_EXPORT(fn, "1")

/* pre/device/component/env/app init routines will be called in init_thread */
/* components pre-initialization (pure software initilization) */
#define INIT_PREV_EXPORT(fn)            INIT_EXPORT(fn, "2")
/* device initialization */
#define INIT_DEVICE_EXPORT(fn)          INIT_EXPORT(fn, "3")
/* components initialization (dfs, lwip, ...) */
#define INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)       INIT_EXPORT(fn, "4")
/* environment initialization (mount disk, ...) */
#define INIT_ENV_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "5")
/* appliation initialization (rtgui application etc ...) */
#define INIT_APP_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "6")
```

其中, INIT_BOARD_EXPORT 运行在任务调度器启动前，也是唯一任务调度器运行前被执行的。这里是外设初始化配置阶段。
其余几个阶段都是任务调度器启动以后，由 main 线程（标准版，如果使用了 main 线程）负责执行。

这些阶段并不是完全固定，有些是可以调整的，例如，我曾经把 lcd 的初始化从 DEVICE 提前到 BOARD ，而把 emwin 的初始化放到 PREV 。还在 ENV 阶段初始化了一些消息队列等等。

大部分情况下，以上几个阶段可以完成所有定义的初始化工作。但是，也难免出现冲突的可能。

例如，github [#5194](https://github.com/RT-Thread/rt-thread/pull/5194) 上的这个 pr。里面还提供了很多反应这个问题的链接。以及很多人提出的解决方案。

个人认为，启动顺序在同一级的，而且之间有依赖/互斥关系的两个部分。这种情况，应要求开发者自己注意调整代码执行顺序，把两个部分初始化过程写到同一个函数里，由开发者自己维护依赖关系。

#### Q2-9. 怎么通过 rt_thread_suspend rt_thread_resume 挂起唤醒某线程

尽量不要这么做，在 rt-thread 里，一个线程进入 suspend 态有两种情况，一种是时间片耗尽自动让出 cpu；一种是等待资源阻塞让出 cpu。两个线程之间并没有完整透明的了解对方当前状态的途径。
假如某线程 A 想显式挂起线程 B，但是，A 并不知道 B 当前是运行中让出 cpu，还是等待资源中已经处于挂起状态，还是资源可用正在从挂起态被唤醒过程中。所以，不明就里地挂起其它线程的做法是危险的。

笔者唯一能想到的，就是 B 线程执行任务比较多，自己不会主动出让 cpu。而且，它的线程优先级比较低，某高优先级线程 A 在某种条件下使得 B 挂起。但是这样线程 B 势必会影响到 idle 线程。
其实，这种场景，完全可以使用**线程间同步**机制实现，线程 B 通过发信号给 A 而挂起自己；线程 A 再通过另外一个信号唤醒线程 B。

曾经以为自己能找到直接使用这俩 api 的方式，有一天，突然想到 rt-thread 的 ipc 都是针对性的，因信号量挂起的，不可能因为邮箱被唤醒。因为时间片耗尽挂起的线程也别想着会被什么资源唤醒。挂起和唤醒具有唯一性。

#### Q2-10. list_thread 或 ps 查看线程状态不对？

1. error 列的线程错误没有多少参考价值，0 是正常，-2 表示超时，执行一个 `rt_thread_mdelay` 就变 -2 了。但并不表示有错误。目前还没有看到赋值有其它错误值的代码。
2. status 列代表当前线程状态。但是呢，因为 list_thread 或 ps 两条命令是在 tshell 线程执行的，所以 tshell 线程肯定是 running ；idle 线程不可能被挂起，肯定显示的是 ready；其它线程可能会出现 ready，但是多数时候是 suspend。但是这并不表示其它线程一直是 suspend 不被调度了。

#### Q2-11. 定时器可以执行长时间操作？

如上所说，rt-thread 中有三种定时器，每种定时器有各自的特点
硬件定时器：回调函数在中断里，不建议直接执行长时间操作。
硬定时器：同样也是在中断执行回调函数，不建议直接执行长时间操作。
软定时器：由定时器线程执行调用回调函数的软定时器，是具有执行长时间操作的理论基础的。定时器线程同样是一个线程，它也有自己的线程栈，优先级等。如果某些操作是独立的，把它们放到某特定线程里和在定时器线程运行是没区别的。

但是，目前定时器线程处理软定时器的方式不适合执行长时间操作。需要进行修改后才能做到。具体修改方法见 [rt-thread 系统优化系列（三） 之 软定时器的定时漂移误差分析](https://club.rt-thread.org/ask/article/2967.html)

注意：定时器线程的优先级需要根据需要进行调整；若有多个软定时器，回调函数执行都比较长，必然存在某回调被延迟执行的可能性，这个是无法避免的。

#### Q2-12. "Function[xxx] shall not be used in ISR" 错误是怎么回事儿？

以及类似的错误 "Function[xxx] shall not be used before scheduler start"
详见[rt-thread 那些你必须知道的几类 api ](https://club.rt-thread.org/ask/article/3204.html)

#### Q2-13. RT-Thread error code 怎么用？

笔者强烈建议使用**线程间同步**或者**消息**机制的时候，一定处理返回值，比如在 serialX 中
```
            ret = rt_completion_wait(&(serial->completion_rx), RT_WAITING_FOREVER);
            if (ret == RT_EOK || ret == -RT_ETIMEOUT) {
            } else {
                return 0;
            }
```

`RT_EOK` 和 `RT_ETIMEOUT` 过滤两种返回状态，进行下一步处理；其它返回值直接返回 0，退出当前函数。

虽然，所有的错误码 RT_EXXX 定义都是正值，但是，使用的时候，必须用负值进行判断（`RT_EOK` 除外）。
因此，带来一个要求，所有需要返回 `rt_err_t` 值的地方，非 `RT_EOK` 错误码返回都需要返回负值。
```
return -RT_ETIMEOUT;
return -EFULL;
...
```

### 三、开发环境篇

#### Q3-1. 改变 env 或者 RT studio 下载源

rt studio 内置了 env  环境，studio 可能也是借助 env 实现下载更新组件的。有些第三方组件的主仓库在 github 上，这样就难为了很多小伙伴，经常因为访问不了 github 而出现下载更新失败。其实官方提供了镜像下载的方式，镜像仓库在 gitee 上，我们需要切换 env 下载方式为镜像下载。见此文章[RT-Studio 切换镜像服务器下载](https://club.rt-thread.org/ask/article/3130.html)

![mirrorserver.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211203/3431f7ca52d699a4b99daa81c7fc2667.png)

文章中 **RTT_逍遥** 大佬提供了个命令 `menuconfig -s` ，这个命令也可以，查看 menuconfig 的帮助信息可以得到详细说明。

#### Q3-2. 生成 MDK5 项目，配置变了怎么办？

当执行 `scons --target=mdk5` 的时候，scons 从当前目录下的 "template.uvprojx" 文件为模版生成 "project.uvprojx" 项目配置文件。
我们修改项目配置，启用了 "Use MicroLIB" "Browse Information" "GNU extensions" 等等之后，重新生成可能导致之前的修改丢失，可以通过修改 "template.uvprojx" 文件
```
"<useUlib>0</useUlib>" 为 "<useUlib>1</useUlib>"
"<BrowseInformation>0</BrowseInformation>" 为 "<BrowseInformation>1</BrowseInformation>"
"<uGnu>0</uGnu>" 为 "<uGnu>1</uGnu>"
```

还比如，有人问，“[用Scons 生成keil工程时， 如何导入sct文件？](https://club.rt-thread.org/ask/question/433781.html)” 
打开 "template.uvprojx" 文件找到 “ScatterFile” 的位置，修改里面的文件路径及文件名就可以了。
`<ScatterFile>.\board\linker_scripts\link.sct</ScatterFile>`

其它可类比。

#### Q3-3. 修改 scons 使用的编译器

找到 rtconfig.py 文件，一般和 rtconfig.h 文件同目录，文件开头有几个变量
```
# toolchains options
ARCH='arm'
CPU='cortex-m4'
CROSS_TOOL='gcc'
```

分别定义了，cpu 核架构，版本，以及使用的交叉编译工具链平台。目前支持 gcc keil iar 三种平台。

接下来，针对每一种平台，使用不同的交叉编译工具链及其安装路径

最后是每种交叉编译工具链编译选项。

通过修改 `CROSS_TOOL='gcc'` 的定义可以修改编译器。

#### Q3-4. env 下的两种界面配置姿势

他人都说 studio 好，我却独衷心 env。
以前只知道 menuconfig，从此还有一个 `scons --pyconfig`。

论坛 mysterywolf 大佬发现的这个命令，像捡到一个宝，不习惯 menuconfig 的童鞋，喜欢 studio 配置可以点点点的童鞋，你们可以回来继续使用 env 啦！

![pyconfig.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211203/edb968435269658d48f97f885daef64f.png.webp)

修改完，点 SAVE -》关闭。

还支持搜索跳转，点 Jump to...，弹出界面里输入搜索内容，Search。

![pyconfigsearch.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211203/ae42dc47b491dabce2e3fab92ba44216.png)

选项里可以直接配置，或者双击跳回原菜单位置。

比 studio 或 menuconfig 里的功能一点儿不少，还更方便操作啦。

#### Q3-5. menuconfig 找不到需要的在线包怎么办？

执行 `pkgs --upgrade` 命令，注意！不是 `pkgs --update` ！
前一条命令用于更新 env 自带的 RT-Thread online packages 包列表信息。后者用于下载、更新、删除选择的包。

#### Q3-6. RT-Studio 怎么修改编译选项？

在 env 环境下，每个 bsp 根目录下都有个 rtconfig.py 文件，里面是各种开发环境下交差编译工具链配置（上文有提及过）。
修改了 rtconfig.py 文件后，使用 scons 编译直接使用的修改后的配置；使用 keil 开发需要执行 `scons --target=mdk5`，把新修改同步更新到 keil 项目配置文件里。

如果使用 RT-Studio 呢？。

1. 修改 RT-Studio 里的编译配置，需要按照 eclipse 的方式来。右键项目》》属性》》C/C++ 构建》》设置》》工具设置，在这里可以修改的有 c 编译器选项、c++ 编译器选项、链接器选项，blablabla 眼花缭乱的不一定能改对，小心谨慎，多加练习吧。
2. 使用 `scons --target=eclipse`，更新 RT-Studio 项目配置文件。需要注意的是，执行这个命令前先关掉 RT-Studio ，然后打开 env 切换到项目目录下，删掉 ".cproject" 项目文件，最后修改 rtconfig.py 文件后执行 `scons --target=eclipse`。

#### Q3-7. 添加第三方 lib 及其搜索路径

添加 lib 和路径也需要在 rtconfig.py 文件里修改，修改 LFLAGS 变量，增加库 `-lxxx` 。修改 LPATH 添加库搜索路径。
修改 rtconfig.py 之后按照上一小节的操作步骤刷新一下 IDE 工程文件。

还有一些 lib 是跟随软件包组件添加的，修改软件包目录下的 Scronscript 文件，
```
pathlib = [cwdlib + '/Lib']

group = DefineGroup('STemWin2RTT', src, depend = [''], CPPPATH = path, LIBS=['STemWin532_CM4_OS_Keil_ot'], LIBPATH = pathlib)
```
`pathlib` 用于添加 lib 文件路径。
“DefineGroup” 定义组时，增加两个参数 `LIBS=['STemWin532_CM4_OS_Keil_ot'], LIBPATH = pathlib` 分别指定库名称和库路径。

#### Q3-8. 添加头文件包含路径

因为 rt-thread 源码默认是 scons 自动化开发环境。源码中有大量的 Scronscript 脚本文件，这些文件控制着源码文件是否参与编译，增加哪些头文件搜索路径
`src += ['xxxx.c']` 添加源码文件。
`path += [cwd + '/ports']` 添加头文件路径。

### 四、外设驱动篇

#### Q4-1. USB Host 不识别 U 盘等设备

详见 [rt-thread STM32F4 usbhost 调试笔记](https://club.rt-thread.org/ask/article/2878.html)

这里还有另外两位大佬提供的修改方案，可以都尝试一下。或者集众家之长，前一段时间我按照两位大佬的也修改了一下，感觉都是可以兼容的，暂未发现问题。

PS: STM32 系列的芯片，可能要求 USBHOST 时钟频率是 48MHz ，这个要注意。

#### Q4-2. NAND Flash 驱动

[gitee](https://gitee.com/thewon/rt_thread_repo) 有完整代码

#### Q4-3. 移植 yaffs2 文件系统

配合上面的 nand flash 驱动使用。
[gitee](https://gitee.com/thewon/rt_thread_repo) 有完整代码

#### Q4-4. 更高效的串口驱动框架 serialX

请移步系列文章，从理论提出到实现，到实践验证，测试程序，用法demo，全套的。

[rt-thread 驱动篇（一）serialX 框架理论](http://www.elecfans.com/d/1851081.html)
[rt-thread 驱动篇（二）serialX 理论实现](http://www.elecfans.com/d/1851652.html)
[rt-thread 驱动篇（三）serialX 压力测试](http://www.elecfans.com/d/1851675.html)
[rt-thread 驱动篇（四）serialX 多架构适配](http://www.elecfans.com/d/1846866.html)
[rt-thread 驱动篇（五）serialX 小试牛刀](http://www.elecfans.com/d/1849301.html)

> 没有电子发烧友账号也不想注册的可以访问[rt-thread Category](https://thewon.gitee.io/categories/rt-thread/) (2023-0516)

### 五、使用篇

#### Q5-1. 串口通讯数据被分多次接收了，怎么办？

首先说明，串口是一种流设备，无协议接口。它收到一个字节给你一个字节，收到两个字节给你两个字节。如果你的数据是整齐的 16 个字节，而且想每收 16 个字节串口驱动给你个信号，这就难为人了。还有一种情况是，前后两次不同的数据被拼接在一起了。

这个时候，需要我们在应用层进行处理。或者是定长包，或者定义包头包尾，包长度等等。下面给出我在论坛上多次分享过的代码，这个是带包头包尾的，在这个基础上可以修改成其它各种形式包协议的。

```
    rt_uint8_t *recvbuf = RT_NULL;
    static struct serial_configure uart_conf = RT_SERIAL_CONFIG_USER;
    rt_uint8_t *datbuf = RT_NULL;
    rt_size_t rcv_off = 0, recv_sz = 1024, tmp = 0;
    rt_size_t dat_off = 0, dat_len = 0, i;
    rt_tick_t _speed_ctrl = 0;

recvbuf = rt_malloc(128);
    rt_memset(recvbuf, 0, 128);
    datbuf = rt_malloc(32);
    rt_memset(datbuf, 0, 32);

busif_speed_ctrl = rt_tick_get();

rt_sem_init(&rx_sem, "bifrx", 0, 0);
    dev_busif = rt_device_find("uart1");
    if (dev_busif == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("Can not find device: %s\n", "uart1");
        return;
    }
    if (rt_device_open(dev_busif, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX | \
                       RT_DEVICE_FLAG_STREAM) == RT_EOK)
    {
        rt_device_set_rx_indicate(dev_busif, busif_rx_ind);
    }

while(1) {
        rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        recv_sz = rt_device_read(dev_busif, -1, &recvbuf[rcv_off], 128-rcv_off);
        if (recv_sz > 0) {
            rt_kprintf("data: %d\n", recv_sz);
            if (rcv_off == 0) {
                i = 0;
                while ((recvbuf[i] != 0x1A) && (i < recv_sz)) i++;          // find header
                if (i == 0) {
                    rcv_off = recv_sz;
                } else if (i < recv_sz) {
                    rcv_off = recv_sz-i;
                    rt_memcpy(recvbuf, &recvbuf[i], recv_sz-i);
                } else {                                                    // no header
                    rcv_off = 0;
                    continue;
                }
            } else {
                rcv_off += recv_sz;
            }
            if (rcv_off < 2) {                                              // data not enough
                continue;
            }
            dat_len = recvbuf[1];
            if (dat_len > 16) {                                             // error length
                rcv_off = 0;
                dat_len = 0;
                continue;
            }
            if (rcv_off >= (dat_len + 3)) {                                 // len enough
                float val = 0;
                AdcVal adc_val;

if (recvbuf[9+2] != 0x1B) {                                 // find tailer error
                    dat_len = 0;
                    rcv_off = 0;
                    continue;
                }
                tmp = rcv_off-(dat_len + 3);
                _speed_ctrl = rt_tick_get();
                if (/*busif_busy > 0 || */(_speed_ctrl - busif_speed_ctrl < 100)) {
                    busif_busy--;
                    if (tmp > 0) {
                        rt_memcpy(recvbuf, &recvbuf[dat_len + 3], tmp);
                        rcv_off = tmp;
                    } else {
                        rcv_off = 0;
                    }
                    dat_len = 0;
                    continue;
                }
                switch(recvbuf[2]){                                         // map function type id
                case 1:
                    adc_val.type = FUNC_DCV;
                break;
                case 2:
                    adc_val.type = FUNC_DCI;
                break;
                default:                                                    // unsupport type id
                    if (tmp > 0) {
                        rt_memcpy(recvbuf, &recvbuf[dat_len + 3], tmp);
                        rcv_off = tmp;
                    } else {
                        rcv_off = 0;
                    }
                    dat_len = 0;
                    rt_kprintf("error type: %d\n", adc_val.type);
                    continue;
                break;
                }
                rt_memcpy(datbuf, recvbuf+4, 7);                            // change str 2 float
                datbuf[7] = 0;
                rt_kprintf("%s\n", datbuf);        // 数据域 ，可以是字符串，可以是十六进制数据
                // 其它数据处理
                ....
                // prepare next package 准备下一包
                if (tmp > 0) {
                    rt_memcpy(recvbuf, &recvbuf[dat_len + 3], tmp);
                    rcv_off = tmp;
                } else {
                    rcv_off = 0;
                }
                dat_len = 0;
            }
        }
    }
```

项目代码，神明保佑，别被老板看到

#### Q5-2. 线程间传输不定长数据

有两种消息机制可以传输数据，邮箱和消息队列。以下是一些使用建议：

- 邮箱传输的是定长 32bit 数据，或者是一个整型值，或者是一个地址；
- 消息队列的可伸缩性更强，而且有队列，消息体大小由用户决定，但是，一经初始化，消息体大小也是固定长度的了。

1. 对于某些不同类型数据，每种数据长度固定，而且各种类型数据长度差别不是很多的情况，我们可以使用联合体代替结构体。这样消息体的长度也是固定的，以最长长度为准。
2. 用邮箱传递内存地址，这样不限定数据长度，但是要求每一次邮箱必须被接收方接收。发送方申请内存，接收方释放内存。如果出现邮箱发送失败，由发送方释放内存。
3. 用消息队列传递内存地址，比邮箱的优势就在于它能缓存多个地址，降低发送失败的风险。
4. pipe 管道或 ringbuffer。pipe 内部数据结构也是 ringbuffer。虽然可以读写任意长度数据，但是，这样又将数据变成流了。需要读取方根据事先约定的协议进行解析拆分。还有个缺陷是它没有消息机制，写方需要单独发消息通知接收方，或者，接收方死等这个数据。鉴于这种方式必须用锁，不适合中断和线程之间的数据传输。

#### Q5-3. 插上 U 盘怎么通知应用程序？

[gitee](https://gitee.com/thewon/rt_thread_repo) 有完整代码，主要修改在 hub.c 和 udisk.c 两个文件

#### Q5-4. 怎么优雅的挂载多种存储设备？

内存、片上 flash 、片外 spi flash、sd 卡、U盘... 各式各样的的设备，挂载的文件系统也可能不一而足。怎么优雅的把多种设备挂载到文件系统就是个需要考虑的问题了。

1. 挂载 rom 根文件系统，同时创建其它可读写文件系统挂载点。
2. 其它设备分别挂载到 rom 文件系统的挂载点上。

#### Q5-5. rom 文件系统

rt-thread 源码目录下 “components/dfs/filesystems/romfs” 有个 romfs.c 文件，是 rom 文件系统配置模板文件，拷贝它到你的应用目录下，修改 `_root_dirent` 定义。可以创建只读文件。

```
RT_WEAK const struct romfs_dirent _root_dirent[] =
{
    {ROMFS_DIRENT_DIR, "dummy", (rt_uint8_t *)_dummy, sizeof(_dummy) / sizeof(_dummy[0])},
    {ROMFS_DIRENT_FILE, "dummy.txt", _dummy_txt, sizeof(_dummy_txt)},
};
```

或者，只有目录

```
RT_WEAK const struct romfs_dirent _root_dirent[] =
{
    {ROMFS_DIRENT_DIR, "mnt", RT_NULL, 0},
    {ROMFS_DIRENT_DIR, "usr", RT_NULL, 0},
    {ROMFS_DIRENT_DIR, "var", RT_NULL, 0},
};
```

有了只读文件系统，可以很方便扩展挂载很多其它文件系统。

#### Q5-6. 丝滑挂载设备

在嵌入式里很多存储设备是焊接到电路板上的存储芯片。如果我们有在存储芯片上挂载文件系统的需求，出厂生产必须有方式对存储设备进行格式化。为此，可能难倒一大批流水线工人。可以使用下面的流程进行挂载。

```
    result = dfs_mount(mtd_dev->parent.parent.name, "/usr", "yaffs", 0, 0);
    if (result == RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("Mount YAFFS2 on NAND successfully\n");
    }
    else
    {
        result = dfs_mkfs("yaffs", mtd_dev->parent.parent.name);
        if (result == RT_EOK)
        {
            result = dfs_mount(mtd_dev->parent.parent.name, "/usr", "yaffs", 0, 0);
        }
        else
        {
            rt_kprintf("Mount YAFFS2 on NAND failed\n");
            return -RT_ERROR;
        }
        rt_kprintf("Mount YAFFS2 on NAND successfully\n");
    }
```

挂载失败，直接格式化，有些比较暴力，但是不需要人工格式化存储设备了。

#### Q5-7. 如何自动挂载文件系统

两种方式：一种是通过配置，启用 RT_USING_DFS_MNTTABLE 。这种方式需要使用者自己实现一个结构体数组 `const struct dfs_mount_tbl mount_table[]` 。

另一种就是自己写代码挂载不同设备。我喜欢这一种，因为这样我可以使用上一小节提到的设计。

#### Q5-8. assertion failed at function:rt_xxxxx

问题是我没调用 `rt_xxxxx` 函数啊？！

这种问题分两种：
一种是，确定这个函数在运行中正常调用的，例如：(tid != RT_NULL) assertion failed at function:rt_applilcation_init，可以确定的是 `rt_applilcation_init` 函数运作于线程调度器启动前，这个时候肯定不会是多线程非法写了内存引起的。可以确定是因为 `rt_thread_create` 函数调用返回了空指针。那么，问题来了，堆初始化成功了吗？内存有多大？
另外一种是，没有调用那个函数的地方，但是提示这个函数参数检测出错。这种情况大概率是 PC 指针飞了。走到了不应该走到的位置。

定位问题方法请见下节。

#### Q5-9. hard fault on thread: xxx

考虑了很久，要不要把这个加进来。出现这个错误提示的可能性太多了。从现象上看也分两类，一类比较确定的，程序走到这个位置必然出现；一类不太确定，每次运行可能现象不一样。
- 环境搭建问题，系统移植有缺陷引起的。
- 线程栈太小，线程栈爆栈。
- 数组越界、野指针、函数参数传参错误...
- 逻辑性错误，内存释放后还有可能被使用。多发生在外设的接收缓存上。

但是，上面这些只是扯淡，并不能定位到错误位置。定位问题是个方法论范畴的概念。每个人都应该有自己熟悉的一套做法，我的想法请见[rt-thread 工具讲解系列（二） 之 如何排查系统 bug](https://club.rt-thread.org/ask/article/3027.html)

#### Q5-10. 怎么定义变量到指定内存位置？

非 gcc 版
- 定义一个宏
	```
	#ifndef      __MEMORY_AT
	  #if     (defined (__CC_ARM))
		#define  __MEMORY_AT(x)     __attribute__((at(x)))
	  #elif   (defined (__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050))
		#define  __MEMORY_AT__(x)   __attribute__((section(".ARM.__AT_"#x)))
		#define  __MEMORY_AT(x)     __MEMORY_AT__(x)
	  #else
		#define  __MEMORY_AT(x)
		#warning Position memory containing __MEMORY_AT macro at absolute address!
	  #endif
	#endif
	```
- 使用 `uint8_t blended_address_buffer[480*272*2] __MEMORY_AT(0xC0000000);`

gcc 版
- 修改链接文件
	```
	/* Program Entry, set to mark it as "used" and avoid gc */
	MEMORY
	{
		CODE (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 1024k /* 1024KB flash */
		RAM1 (rw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH =  192k /* 192K sram */
		RAM2 (rw) : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH =   64k /* 64K sram */
		SDRAM (rw): ORIGIN = 0xC0000000, LENGTH = 8092k /* 1024KB sdram */
	}

SECTIONS
	{
		... /* 忽略其它内容 */

.sdram : 
		{
			KEEP(*(.sdram_section))
		} >SDRAM
	}
	```
- 定义一个宏
	```
	#ifndef      __MEMORY_AT
	  #define  __MEMORY_AT(x)     __attribute__((section(".#x")))
	#endif
	```
- 使用 `uint8_t blended_address_buffer[480*272*2] __MEMORY_AT(sdram_section);`

gcc 版本是把变量分配到某 section ，距离地址还有查一点儿。当多个变量放到同一个 section 的时候，它们的顺序就不保证了。这种情况只能多定义一些 section。

#### Q5-11. 结构体字节对齐

```
__packed struct __packed_struct{
    ...
};
struct __attribute__((packed)) __packed_struct{
    ...
};
struct __packed_struct{
    ...
} __attribute__((packed));

#pragma pack(push, n)
struct __packed_struct{
    ...
};
#pragma pack(pop)
```

> keil 里可以这么写，其它开发环境下有差异。gcc 不支持 `__packed` 的写法
  最后的写法，可以指定按照 n 个字节对齐，n 是一个具体是常数，常用的有 1 2 4 8 ...

#### Q5-12. unaligned access 是怎么出现的？

据我所知，当取指令的时候要求比较严格，编译器也往往把指令做了对齐处理。如果出现非对齐访问，多半是 pc 指针异常了。
还有一种情况，有人说 ARMv7-M 架构设计的时候，0xC0000000-0xDFFFFFFF 这个地址段默认要求必须 4字节（数据总线宽度）对齐访问。如果这片内存有个压缩的结构体变量，对此变量读写也可能出现 unaligned access 错误。解决方法如下：
1. 修改 MPU 让这个区域变成正常储存器
```
    /* Configure the MPU attributes as WT for SRAM */
    LL_MPU_ConfigRegion(LL_MPU_REGION_NUMBER1, 0x00, 0xC0000000UL,
                        LL_MPU_REGION_SIZE_16MB | LL_MPU_REGION_FULL_ACCESS | LL_MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE |
                        LL_MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE | LL_MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE | LL_MPU_TEX_LEVEL1 |
                        LL_MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE);
```
2. 映射 SDRAM 到别的地址.(0x60000000, 如果你外挂 NOR Flash,这个方法行不通)
```
RCC-> APB2ENR | = RCC_APB2ENR_SYSCFGEN;
SYSCFG-> MEMRMP | = SYSCFG_MEMRMP_SWP_FMC_0;
```
3. 取消未对齐访问检测
编译器添加 `–no_unaligned_access` 编译选项。
有人介绍这个选项的时候说“强制编译对齐”或者“禁用未对齐访问支持”，个人认为这种说法不正确，因为，结构体还是按照咱们的想法按照字节对齐的，只是在访问这个数据的时候换了种方式，不用4字节（数据总线宽度）对齐的方式访问了。添加这个选项，恰恰是支持了未对齐数据访问。

支持未对齐数据访问的基于 ARM 体系结构的处理器，包括：
+ 基于 ARMv6 体系结构的所有处理器
+ 基于 ARMv7-A 和 ARMv7-R 体系结构的处理器。

不支持未对齐数据访问的基于 ARM 体系结构的处理器，包括：
+ 基于 ARMv6 以前版本的体系结构的所有处理器
+ 基于 ARMv7-M 体系结构的处理器。

#### Q5-13. STM32F767 怎么使用 PersimmonUI？

不止 STM32F767，可以使用 PersimmonUI 芯片可以很多，详情见独立文章[STM32F767 使用 PersimmonUI 及其它芯片使用可行性分析](https://club.rt-thread.org/ask/article/3206.html)

#### Q5-14. 某一个线程不运行，不被调度 (2022-0916)

这个分两种情况，一种是出现意外情况，线程不被调度；还有一种是线程没来得及创建。

第一种，要么是线程等待的消息机制失效了，没有被及时唤醒。或者线程栈被破坏了，从现象来看线程得不到调度的机会了。这种情况也挺容易遇到，但是原因不一定是一样的。

第二种，github 有个 issue [时间片轮转算法存在漏洞可能导致同优先级的两个线程之一永远得不到机会执行](https://github.com/RT-Thread/rt-thread/issues/6092)

乍一看，好像是某种特殊情况，内核调度没考虑到。
仔细想想问题很多。main 线程创建了三个线程，第一个里面规规矩矩用了 `rt_thread_delay` ，后面两个线程入口函数里 while 循环里套 for 循环。
1. 没有出让 CPU 控制权的线程设计是大忌。
2. 当某个线程创建另外一个线程时，如果“子”线程优先级比“父”线程优先级高，那么“子”线程会被 `rt_thread_startup` 立马调度运行；反之，会继续执行“父”线程后面的程序。上面 issue 里提供的代码八成是 mian 线程优先级低，当创建 "A" 线程的时候就运行那个 "dead" while 了。"B" 线程根本没有被创建！！！ main 线程剩余的代码也没机会执行了。

#### Q5-15. 信号量怎么用才对？ (2022-0916)

`rt_sem_init` `rt_sem_create` 初始化信号量时都有一个形参 `rt_uint32_t value`，作为信号量的初值。
`rt_sem_take` 信号量值减一，`rt_sem_release` 信号量值加一。

于是有人就有疑问了，如果连续多次执行 `rt_sem_release` 信号量的值超过初始化指定的值了。这是不是不合理？

细心的读者可能看到上面笔者贴的那段代码，里面也用到了信号量，而且信号量初始值给定的是 0 ！只有先 release ，后面的 take 才能返回退出，执行后面的代码。实现了生产-消费模式。但是，不能无节制的生产，没有限制的 release。针对这种情况，笔者的建议是：**除非对计数值感冒，否则不要这么用信号量，可以用完成量替代**

多数情况是有值初始化。这种情况必须先 take 后 release。take 和 release 必须成对出现。而且，要遵守谁 take 谁 release 原则。这样可以保证信号量的值在 0 和初始值之间，不会超出初始值。

#### Q5-16. 建议关闭 `RT_DEBUG` (2023-0516)

郑重重申：如非调试内核，学习内核工作机制，建议尽量不要开启 `RT_DEBUG`

#### Q5-17. 串口丢数可能原因 (2023-0516)

串口接收丢数的原因可能会很多，接收缓存不足溢出了，或者中断响应处理不及时

在中断响应以及其回调函数内执行 print 的行为都是应该避免的。(当然，有些时候可能是某个调用无意引入的)。无论使用哪一个版本的串口驱动，都不建议在里面添加调试打印信息，除非你**清楚知道**那句代码执行耗时时间。所以，上一条使用建议重申了一遍**不要开启 `RT_DEBUG`**

serialX 的思想值得你花半天一天时间研究一下，无论哪个版本驱动，了解它的工作机制，就明白了自己的需求和驱动适用的场景以及你遇到的问题三者之间的相互关系了。

#### Q5-18. 再谈线程间不定长消息传输 (2023-0628)

前几天，内核源码有个 pr 合并，把定长消息队列改成不定长消息队列，而且还可以返回消息长度。第一眼看到这个 pr 标题时眼前一亮，心想真的有人花心思在这个问题上了。

但是。。。

相关的两个 issue 和 pr 见 [#5730][1] [#7709][2]

##### a. [#5730][1]

[#5730][1] 想要的效果是，想发一些可多可少的数据，最多不超过 `MAX_SIZE` ；另外，在接收消息的时候也需要知道当前消息含有多少实际数据。
殊不知，
```
#define MAX_SIZE 32 // or 64 512 1024

struct user_msg {
    uint32_t size;
    uint8_t data[MAX_SIZE];
}

struct user_msg msg;

msg.size = 1;
rt_mq_send(&mq, msg, sizeof(struct user_msg));

...

rt_mq_recv(&mq, msg, sizeof(struct user_msg), timeout);
rt_kprintf("msg size: %d\n", msg.size);
```

真不知道这种做法给一个程序员编程带来了啥“编程上的不便以及不必要的开销”了。

##### b. [#7709][2]

于是有了 [#7709][2] 这个 pr。从描述上和修改后的代码看，这个 pr 是完全对症下药解决 [#5730][1] 提出的问题的。

[#7709][2] 首先修改了 `struct rt_mq_message` 这个结构体：
```
struct rt_mq_message
{
    struct rt_mq_message *next;
};
改成
struct rt_mq_message
{
    struct rt_mq_message *next;
    rt_ssize_t length;
};
```

增加了一个 `length` 字段，用于表明一个消息体**实际**数据长度。消息队列池还是原来的那个消息队列池，消息体还是原来的那个消息体，消息体固定长度仍然是原来的定长。消息体是定长的，但是存放**有效数据**可以少于消息体长度，所以，`length` 也一定是*小于等于消息体长度*的。

嗯...

这个修改和上文使用 `struct user_msg` 优势又在哪儿？

可能唯一的优势在于 `memcpy` 的数据量少一点儿。
一个是 `rt_memcpy(1, 2, sizeof(size)+MAX_SIZE);` 另一个是 `rt_memcpy(1, 2, size);`

因为 `size <= MAX_SIZE` ，所以，`size < sizeof(size)+MAX_SIZE`。

##### c. 项目中的通用做法

```
/*消息类型*/
typedef enum _msg_type{
	USER_MSG_NONE = 0,          /*系统*/
	USER_MSG_RESET,             /*系统复位*/
	USER_MSG_KEY_UP,            /*键盘弹起*/
	USER_MSG_KEY_DOWN,          /*键盘按下*/
	USER_MSG_TOUCH_UP,          /*触摸弹起*/
	USER_MSG_TOUCH_DOWN,        /*触摸按下*/
	USER_MSG_UPDATE,            /*更新数据*/

USER_MSG_MOVE,              /*移动窗口*/
	USER_MSG_EXIT,              /*退出窗口*/

USER_MSG_TEXT,              /*文本消息*/

...
}UserMsgType;

typedef struct _adc_val{
    rt_base_t type;
    float val;
}AdcVal;

typedef struct _text {
    uint32_t size;
    uint8_t *content;
}Text;

/*消息体*/
typedef struct _user_message {
	UserMsgType msg_type;
    union _msg_data{
        rt_ubase_t val;
        AdcVal adval;
        GUI_PID_STATE state;
        Text text;
    }data;
}UserMessage;
```

其中，`GUI_PID_STATE` 来自于 emWin 定义在 GUI_Type.h 这个文件
```
typedef struct {
  int x,y;
  U8  Pressed;
  U8  Layer;
} GUI_PID_STATE;
```

这种系统消息队列实现应该算是很基本的做法了。

`rt_ubase_t val` 可以存放长度不超过位宽的任意类型数据，char short int 或者 void\* 等等指针。

复杂的数据通过结构体组合到一起，然后放到 union 里面。`UserMessage` 结构体有一个固定长度（这一点儿符合消息队列固定长度消息体），不定长数据可以参照 `Text` 实现将不定长变换成定长。

`sizeof(UserMessage) == sizeof(UserMsgType) + max(sizeof(rt_ubase_t), sizeof(AdcVal), sizeof(GUI_PID_STATE), sizeof(Text))`

因为 `GUI_PID_STATE` 可能是这几个里面体积最大的结构体定义了，所以 `sizeof(UserMessage) == sizeof(UserMsgType) + sizeof(GUI_PID_STATE)`

大家有没有发现，`UserMessage` 本身就是不定长数据，有时候是一个字，有时候是两个，或者三个字四个字。

而我想告诉大家的是，`Text` 的 `content` 指针可以携带更多数据，可以远远超过 `sizeof(UserMessage)` 大小的消息。同时，`rt_mq_send` `rt_mq_recv` 中拷贝消息体的时候，大小仍然是 `sizeof(UserMessage)` ，不会因为传递消息量大增加数据拷贝开销。

反而，[#7709][2] 在传输这种长度伸缩弹性大的数据时，浪费比较严重（50%），`rt_mq_send` `rt_mq_recv` 中也至少要拷贝两次大量消息数据。

### 六、编译错误篇

rt-thread 在不断完善中，每次更新难免出现一些不兼容现象，本篇汇总一些曾经出现过的因升级引入的错误。

#### Q6-1. warning: initialization from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types] (2022-0823)

论坛上看到一个问题，[RTC incompatible pointer](https://club.rt-thread.org/ask/question/fa1fa64eefc06624.html)。编译代码有个错误信息“warning: initialization from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types]”。虽然不影响程序运行，但是出现这个信息是有原因的。
警告信息是说，使用不兼容的指针类型初始化当前指针。

这种警告，有很大的安全隐患，在某些编译器版本可能会把这个当作错误提示出来；**把它当警告提示出来的编译器，并不能说明这种语法问题就不值一提！！！**。试举一例：
```
rt_err_t (*get_secs)(rt_uint16_t *arg);
static rt_err_t stm32_rtc_get_secs(rt_uint32_t *args)
{
    ...
}
```

指针指向的类型长度不一样，出现意外也不意外
查看 github 有个 pr [#5772](https://github.com/RT-Thread/rt-thread/pull/5772)，修改了 `struct rt_rtc_ops` 中指针元素的类型定义，导致所有的 rtc 驱动里面函数实现类型全不一样了。正确做法是修改 stm32_rtc_xxx 所有函数类型和 `struct rt_rtc_ops` 中的定义一致！！！

## 结束语

本人能力有限，文中难免有错误，或者方法错误。望各位同仁不吝赐教。
拜谢拜谢

此宝典不定期更新，希望有朝一日能破万条。

[1]:https://github.com/RT-Thread/rt-thread/issues/5730
[2]:https://github.com/RT-Thread/rt-thread/pull/7709