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stm32l151上移植rt-thread nano笔记

发布于 2019-10-25 17:20:04 浏览：850 订阅该版

* 本帖最后由 bigjmagic 于 2019-10-25 17:26 编辑 *

[TOC]
## 1.简介
对于stm32l151来说，首先需要将系统环境搭建起来，所以首先RT-Thread nano。该芯片占用的资源有限，所以移植一个完整的rt_thread，比较耗费资源。所以优先选择RT-Thread nano。在支持semaphore和mailbox特性，并运行两个线程(main线程+idle线程)情况下，ROM和RAM依然保持着极小的尺寸。基于Cortex M0 MCU的一个例子，编译后的大小(ROM: 3.25K, RAM: 1.04K)，除去MCU需要的ROM和RAM， RT-Thread Nano本身需要的ROM是2.5K , RAM 是1K。本文主要从移植的角度出发，分析系统的构建过程。
## 2. 操作流程
### 2.1 keil中安装rtthread包
首先安装rtthread的包，在MDK5中选择**Pack Istaller**
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201909/20191025171034.png))
接着安装运行环境
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525145401.png))
选择rtthread内核
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201909/20191025171228.png))
选择完成后，就可以看到工程中多了如下的目录
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525150111.png))
其中文件的含义如下
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525150307.png))

### 2.2 函数接口对接
RT-Thread会用到了异常处理函数`HardFault_Handler()`和悬挂处理函数`PendSV_Handler()`，以及Systick中断服务函数`SysTick_Handler()`，所以用户代码需要保证这几个函数没有被使用，若编译提示函数重复定义，请删除自己定义的函数。
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525150607.png))
用户只需要屏蔽掉自己写的函数即可。也可以采用弱函数的方式
```
 __weak void SysTick_Handler(void)
 __weak void PendSV_Handler(void)
 __weak void HardFault_Handler(void)
```
### 2.3 rtthread系统配置
点击rtconfig.h可以进入系统配置界面
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525151556.png))
选择必要的配置
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525151910.png))
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525152115.png))
这样一个rtt工程项目就搭建完成了。
## 3. 启动流程
### 3.1 引导过程
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525153156.png))
_ _main 能跳转到`int $Sub$$main(void); `然后`$Super$$main();`能跳转到我们正常的main()函数中。
其中有关`$Super$` and `$Sub$` 是mdk的一种链接方式，具体用法可以看
http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0377g/pge1362065967698.html
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525153825.png))
然后进入rtthread_startup函数中
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525154216.png))
其中在初始化堆栈是，初始的堆栈空间为4k
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525154334.png))
在创建main线程时，可以看到创建的main函数执行入口。
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525154519.png))
main函数的优先级为2，占用的堆空间为512字节。
### 3.2 驱动初始化
对于HAL库函数，主要的初始化是对基本的HAL库函数的初始化。
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525165929.png))
这里，主要对几个驱动进行一下完善：
#### 3.2.1 gpio位带操作
单片机操作GPIO口的时候，只用将对应的io口设置为1或者0即可，这样的好处就是直接通过操作一个字来达到控制位的作用。
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525174818.png))
![](![FastAdmin](http://bigmagic.test.upcdn.net/201805/20180525174833.png))
位带操作的两个区域
0x2000_0000-0x200F_FFFF(SRAM区中最低的1M)
0x4000_0000-0x400F_FFFF(片上外设最低的1M)
对于SRAM位带操作中，若要操作某个比特
那么只需要操作的地址
AliasAddr=0x22000000+((A-0x20000000)\*8+n)\*4=0x22000000+32\*(A-0x20000000)+4\*n
做如下的处理
```c
///////////////////////////////////////////////////////////////
//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
//具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).
//IO口操作宏定义
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C
#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40010808
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
#define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40011008
#define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40011408
#define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40011808
#define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08
#define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08
//IO口操作,只对单一的IO口!
//确保n的值小于16!
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出
#define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入
#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出
#define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入
#define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出
#define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入
#define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出
#define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入
#define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出
#define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入
#define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出
#define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入
#define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出
#define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入
```
#### 3.2.2 timr6做外部定时器
只需要在使用定时器时调用`HAL_TIM_Base_Start(&htim6);`开启定时器，并且在函数中调用`HAL_TIM_Base_Stop(&htim6);`关闭定时器。
所以实现us级别延时函数的代码如下所示：
```c
//采用定时器6实现一个us级别的延时函数
void delay_us(uint16_t us)
{
    uint16_t differ=0xffff-us-5;
    /*为防止因中断打断延时，造成计数错误.
     如从0xfffE开始延时1us,但由于中断打断
    （此时计数器仍在计数），本因计数至0xffff）
    便停止计数，但由于错过计数值，并重载arr值，
    导致实际延时(0xffff+1)us
    */
    HAL_TIM_Base_Start(&htim6);
    __HAL_TIM_SetCounter(&htim6,differ);
    while(differ<0xffff-5)
    {
        differ=__HAL_TIM_GetCounter(&htim6);
    }
    HAL_TIM_Base_Stop(&htim6);
}
```
#### 3.2.3 wwdg窗口看门狗
窗口看门狗的使用主要是配置与使用，如果由于系统跑飞，应该启动看门狗，让系统复位。在这里，可采用在rtthread的tick中断中喂狗的方式，如果系统程序执行遇到异常，将启动看门狗，让系统复位。
所以在使用看门狗时，首先需初始化`MX_WWDG_Init();`，然后在一定的时间内进行喂狗即可。
在使用休眠模式模式时，该寄存器的值不能自动复位，所以在复位之前可以喂一次狗，在从休眠模式到程序正常运行时，也需要喂狗一次。
根据计算公式：
$$
4096*8*64/2.097\approx1000000
$$
可以得到超时时间为1s，也就是1000ms。而在rtthread的tick中可以设置10ms喂狗一次也可以设置1ms喂狗一次。
喂狗函数：
```c
HAL_WWDG_Refresh(hwwdg, WWDG_CNT);
```
#### 3.2.4 uart接收与发送
可采用dma不定长接收的方式进行处理，也可以采用循环队列的方式，具体情况需要看使用时的具体使用方式。这部分后面单独提出来进行分析。
#### 3.2.5 低功耗运行模式
由于在stop模式下，很多外设都在工作，所以在进入stop模式之前，需要做如下的几件事
* 降低核心电压
* 禁用比较器
* 禁止PVD
* 关闭VREFINT（少3uA）
* 忽略VREFINT,加快启动速度
* 禁用调试端口
#### 3.2.6 进入stop模式
进入stop模式的代码如下：
```c
void power_enter_stop(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
 printf("=== Power Down === <br>");
 LED_OFF;
 HAL_UART_MspDeInit(&huart1);
 //UART1;        减少16uA
 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_VERY_LOW;
 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
 __GPIOA_CLK_DISABLE();
 __GPIOB_CLK_DISABLE();
 __GPIOC_CLK_DISABLE();
 __GPIOH_CLK_DISABLE();
 /* Enter Stop Mode */
 //        __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);
 //        /* Poll VOSF bit of in PWR_CSR. Wait until it is reset to 0 */
 //        while (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOS) != RESET) {};
 // PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON 少2uA
 HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
}
```
注意的是，在唤醒后，需要重新配置串口，重新配置GPIO时钟以及清除唤醒标记。‘
```c
void power_exit_stop(void)
{
 SystemClock_Config();
 __GPIOA_CLK_ENABLE();
 __GPIOB_CLK_ENABLE();
 //        __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
 //        /* Poll VOSF bit of in PWR_CSR. Wait until it is reset to 0 */
 //        while (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOS) != RESET) {};
 // 清除唤醒标记 减少重复唤醒电流，减少3uA
 SET_BIT(PWR->CR, PWR_CR_CWUF);
 //重新初始化串口
 HAL_UART_MspInit(&huart1);
}
```
## 4. 总结
目前可以采用rtthread nano进行相关的程序框架设计。对于内存比较小的芯片，使用nano版本将是一个十分不错的选择。
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