使用Clion移植RT-Thread嵌入式操作系统

前言

Clion作为一款跨平台的 C/C++工程IDE，因其强大的功能、优异的人机界面以及丝滑的用户体验广受程序员的喜爱。RT-Thread作为一款国产开源嵌入式操作系统，从2006年发展至今展现了强大的生命力，组件丰富、安全易用、高度可伸缩性以及跨多款芯片平台等，自然受到众多嵌入式工程师的青睐，称之为目前国内第一嵌入式操作系统都不为过。因此，本节详细介绍使用 Clion 移植 RT-Thread进行嵌入式开发。

1.前期准备

1.运行环境windows10； 2.stm32f103x开发板一套； 3.安装好STM32CubeMX； 4.安装好Clion;

其中，需配置Clion满足嵌入式开发要求，如果没有安装可以参考《使用 CLion 进行嵌入式开发》

2.预期结果

使用 CubeMX 配置好工程，移植 RT-Thread 操作系统。使用 Clion 运行工程，编译、调试，并下载至 STM32F103RC开发板运行，通过串口输出调试信息。

3.使用CubeMX生成工程

step1:运行 CubeMX ，新建工程并选择芯片 STM32F103RCTx，如下图。

芯片选型.png step2:系统时钟配置为外部时钟，如下图。

时钟选择.png step3:使能下载调试接口 SWD，如下图，后续需要通过该接口下载程序至单片机。

step4:使能串口 uart1，如下图所示，串口用于输出调试信息。

step5: 安装 RT-thread 软件包（摘录于RTT官方教程）要获取 RT-Thread Nano 软件包，需要在 CubeMX 中添加 https://www.rt-thread.org/download/cube/RealThread.RT-Thread.pdsc 。

check 通过后，点击 OK 回到 User Defined Packs Manager 界面，再次点击 OK，CubeMX 自动连接服务器，获取包描述文件。回到 Manage embedded software packages 界面，就会发现 RT-Thread Nano 3.1.3 软件包，选择该软件包，点击 Install Now，如下图所示：

点击安装之后，弹出 Licensing Agreement ，同意协议，点击 Finish，如下图所示：

等待安装完成，成功安装后，版本前面的小蓝色框变成填充的黄绿色，现象如下图所示：

至此，RT-Thread Nano 软件包安装完毕，退出 Manage embedded software packages 界面，进入 CubeMX 主界面。

step6:将 RT-thread添加至工程中，如下图。

其中，RT-Thread Nano 软件包中包含 kernel 与 shell 两个部分，仅选择 kernel 表示只使用 RT-Thread 内核，工程中会添加内核代码；选择 kernel 与 shell 表示在使用 RT-Thread Nano 的基础上使用 FinSH Shell 组件，工程中会添加内核代码与 FinSH 组件的代码，可按需选择。

如下图所示，选中 RT-Thread，其中③处为操作系统的参数设置，我们不做修改，保持默认值。

step7:RT-Thread 操作系统重定义 HardFault_Handler 、PendSV_Handler 、SysTick_Handler 中断函数，为了避免重复定义的问题，在生成工程之前，需要在中断配置中，代码生成的选项中，取消选择三个中断函数（对应注释选项是 Hard fault interrupt , Pendable request , Time base :System tick timer）

rtt中断.png

step8:配置工程

配置工程.png

上图中，①、②分别为工程名字和存储地址，根据自己需要填写。③比较关键，由于后续需要使用clion,因此选择SWSTM32。因下载最新的固件版本需要时间，故这里取消④，点击⑤生产工程。

4.使用Clion打开工程并修改代码

step1:使用 clion打开工程，如下图所示，点击①Open or Import ,选择工程目录下的后缀名为 .ioc的文件，依次点击③、④。

step2:将 main.h中 main()函数中所有初始化函数挪至 board.c文件的 rt_hw_board_init()函数中，如下图。

更新后，rt_hw_board_init()函数代码如下：

/**
 * This function will initial your board.
 */
void rt_hw_board_init()
{
    HAL_Init();  //from main
    SystemClock_Config();//from main
    /* System Clock Update */
    SystemCoreClockUpdate();

    /* System Tick Configuration */
    _SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);

    /* Call components board initial (use INIT_BOARD_EXPORT()) */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif

#if defined(RT_USING_USER_MAIN) && defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init(rt_heap_begin_get(), rt_heap_end_get());
#endif

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();//from main
    MX_USART1_UART_Init();//from main
}

step3:同时需将头文件 #include "stm32f1xx_hal.h", 上述挪动的函数及函数体添加至 board.c文件中：

#include "stm32f1xx_hal.h"
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
void Error_Handler(void);

step4:Clion 一般使用 gcc 编译器，而不是像 Keil-MDK 使用 ARMCC ，因此，需要将 startup 文件夹下 startup_stm32fxx.s 文件中 bl main 改成 bl entry，该步骤尤为重要。

step5:需要使用 RT-Thread的 rt_kprintf()打印调试信息至串口 uart1,需重定义函数 rt_hw_console_output(const char *str)如下，并将该函数放在 board.c文件中。

void rt_hw_console_output(const char *str)
{
    rt_size_t i = 0, size = 0;
    char a = '\r';

    __HAL_UNLOCK(&huart1);

    size = rt_strlen(str);
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        if (*(str + i) == '\n')
        {
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&a, 1, 1);
        }
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)(str + i), 1, 1);
    }
}

step6:main()函数中添加头文件 #include <rtthread.h>,并添加串口输出测试代码：

#include <rtthread.h>
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
 rt_kprintf("\r\nbuild RT-Thread on clion by www.rymcu.com!\r\n");
  while (1);
}