专栏首页TencentOS-tiny【全网首发】在小熊派上跑threadX操作系统?来,从搭建环境开始玩起!

【全网首发】在小熊派上跑threadX操作系统?来,从搭建环境开始玩起!

前言

一、前言

1.1.ThreadX操作系统简介

去年微软宣布收购ThreadX,但是没有公布后续策略,uCOS全家桶进入开源免费后,ThreadX也宣布正式加入。微软未来四年将投资50亿美元到物联网上,收购Express Logic是该战略的一部分。ThreadX的产品涵盖了各种领域,包括NASA的多个太空探测项目,飞机自动驾驶仪系统,火星侦察轨道器等。ThreadX及其所有中间件的安全认证等级,至今没有一款小型RTOS可以与其匹敌。

(1)医疗——FDA510(k),IEC-62304 Class C,IEC-60601,ISO-14971

(2)工业——UL-1998,IEC-61508 SIL 4

(3)运输/铁路——EN50128 SIL 4,BS50128, 49CFR236,IEC-61508

(4)航空航天设备——DO-178B,ED-12B,DO-278

(5)汽车——IEC-61508 ASIL D

(6)核应用——IEC-61508

(7)家电——UL/IEC 60730/60335

可见各种安全等级基本都达到了最高。像工业级安全认证IEC61508,ThreadX满足最高等级SIL4,而SafeRTOS,embOS,uCOS-II都只是SIL3。

随着uCOS和ThreadX全家桶都开源,其它RTOS影响是巨大的,还没有开源的,可能也要加入开源大浪了。那这是为什么呢?

1、全球使用Express Logic的ThreadX操作系统的电子设备已经有62亿,这个震撼的数值在持续增长中。

2、因为ThreadX和它功能极为全面各种中间件:

  • Azure RTOS ThreadX
  • Azure RTOS NetX
  • Azure RTOS NetX Duo
  • Azure RTOS FileX
  • Azure RTOS GUIX
  • Azure RTOS GUIX Studio
  • Azure RTOS USBX
  • Azure RTOS TraceX

1.2.系统移植前准备

本文中使用的开发板为小熊派IoT开发板,主控为STM32L431RCT6。

由于 ThreadX 仅提供了 Cortex-M0 到 Cortex-M7 的 GCC版本的移植文件,所以本文中我们使用的工具链为:

  • 操作系统:Window10
  • 生成初始化工程:STM32CubeMX
  • 阅读代码:VSCode
  • 编译器:arm-none-eabi-gcc工具链
  • 构建工具:make
  • 下载工具:OpenOCD
  • 串口工具:QCOM_V1.6

以上工具除了 STM32CubeMX 和 VScode 之外,华为最近出的一款VScode扩展中可以打包安装完成。

二、环境搭建

2.1. 安装VScode扩展

这个扩展是华为LiteOS提供的,此处不需要了解过多,我们仅仅是使用此扩展完成以下事情:

  • 自动安装arm-none-eabi-gccG工具链
  • 自动安装make构建工具
  • 自动安装openocd下载工具
  • 可以在VScode中一键编译、下载、调试
  • 可以在VScode中查看串口输出

接下来开始安装:

安装完成之后重启VScode即可。

iot-link扩展只支持小熊派开发板的一键编译、下载,如果是其它开发板:

① 将arm-none-eabi-gcc和make工具添加到环境变量,在命令行编译;

② 使用ST-Link的下载软件或者STM32cubeProg下载程序;

③ 串口助手可以正常使用;

2.2. 创建STM32CubeMX工程

使用STM32CubeMX创建一个基于小熊派开发板的裸机工程,只需要配置一个打印串口和正确的时钟频率(图省略)即可:

工程设置中选择Makefile,这样cubemx可以自动生成makefile:

生成工程即可:

2.3. 导入工程到VScode

打开VScode,点击下方的Home(第2节扩展安装成功才会有),选择导入GCC工程:

工程目录选择刚刚生成的目录,Makefile默认是此工程中的makefile,芯片选择STM32L431RCT6:

导入成功之后可以看到下方的操作按钮:

2.4. 测试裸机工程是否正常

打开usart.c,添加将printf重定向到串口1的代码:

/* USER CODE BEGIN 1 */
#if 1
#include <stdio.h>

int _write(int fd, char *ptr, int len)  
{  
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, 0xFFFF);
  return len;
}
#endif
/* USER CODE END 1 */

接着在main.c中添加头文件<stdio.h>,然后在main函数中加入打印代码进行测试:

/* USER CODE BEGIN 2 */

printf("ThreadX RTOS Port by Mculover666\r\n")

/* USER CODE END 2 */

点击下方的Build按钮开始编译,编译成功之后如图所示:

如果编译失败,请重复之前的导入工程步骤。

接下来连接小熊派开发板到电脑,点击下载按钮:

下载成功之后,点击下方的Serial按钮,选择小熊派开发板的串口,在VSCode中打开串口终端:

按下小熊派复位按钮,即可看到正常打印的数据:

printf测试可以正常使用之后,接下来开始移植今天的主角——threadX操作系统。

三、移植threadX操作系统

3. 移植threadX操作系统

3.1. 下载内核源码

内核源码可以在官方的GIthub下载:

https://github.com/azure-rtos/threadx

将源码中的common和ports文件夹复制到工程中:

3.2. 修改makefile

makefile文件是make工具使用的文件,描述了整个工程的编译构建关系。

修改makefile,将threadX的相关文件加入到makefile里。

① 添加common/src下的所有C文件到C_SOURCES变量中:

② 小熊派的内核是Cortex-M4,所以添加ports/cortex_m4/gnu/src下的所有.S文件

因为.s文件是直接汇编文件,.S文件需要进行预处理之后才能汇编,两者编译时有区别,所以使用两个变量进行区分。

③ 将common/incports/cortex_m4/gnu/inc两个头文件路径添加:

④ 编写.S文件的编译规则:

至此,makefile修改完成,但是还不能编译。

3.3. 适配小熊派开发板

在threadX底层初始化汇编文件中有两个全局变量:

这两个值需要我们根据不同的平台来自己定义。

① 修改stm32启动文件startup_stm32l431xx.s,声明中断向量表_vectors标号是全局的:

将此标号位置添加到中断向量表处:

② 修改stm32链接文件STM32L431RCTx_FLASH.ld,添加此标号所表示的位置:

3.4. 修改时钟频率

找到threadX的底层初始化汇编文件tx_initialize_low_level_sample.S,修改系统主频为80Mhz,修改系统tick为1000个tick:

此时点击下方Build按钮开始编译:

编译成功,证明移植没有问题。

四、环境搭建

4. 编写threadX应用代码

main.c中编写创建两个不同优先级任务运行的应用代码,观察是否可以正常切换任务、演示。

① 引入头文件:

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include "tx_api.h"
/* USER CODE END Includes */

② 创建两个任务控制块,两个任务入口函数,并创建两个任务:

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
TX_THREAD my_thread1;
TX_THREAD my_thread2;


void my_thread1_entry(ULONG thread_input)
{
  /* Enter into a forever loop. */
  while(1)
  {
    printf("threadx 1 application running...\r\n");
    /* Sleep for 1 tick. */
    tx_thread_sleep(1000);
  }
}
void my_thread2_entry(ULONG thread_input)
{
  /* Enter into a forever loop. */
  while(1)
  {
    printf("threadx 2 application running...\r\n");
    /* Sleep for 1 tick. */
    tx_thread_sleep(1000);
  }
}

void tx_application_define(void *first_unused_memory)
{
  /* Create my_thread! */
  tx_thread_create(&my_thread1, "My Thread 1",
  my_thread1_entry, 0x1234, first_unused_memory, 1024, 3, 3, TX_NO_TIME_SLICE, TX_AUTO_START);
  
  tx_thread_create(&my_thread2, "My Thread 2",
  my_thread2_entry, 0x1234, first_unused_memory+1024, 1024, 1, 1, TX_NO_TIME_SLICE, TX_AUTO_START);
}

③ 在main函数初始化完毕之后启动内核:

/* USER CODE BEGIN 2 */

printf("ThreadX RTOS Port By Mculover666\r\n");
/* Enter the ThreadX kernel. */
tx_kernel_enter( );

/* USER CODE END 2 */

再次点击Build按钮编译,编译成功:

接上小熊派开发板,点击下方的Download按钮,烧录成功:

点击下方Serial,在VScode打开串口终端,查看串口输出:

1s打印一次,并且两个任务切换运行,任务2的优先级高于任务1,实现现象和预期一样,至此,threadX移植成功,赶快上手试试吧~

本文分享自微信公众号 - Mculover666(Mculover666),作者:mculover666

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原始发表时间:2020-05-28

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