2 基于 CubeMX 移植 RT-Thread Nano
开发环境：
Keil版本：V5.30
RT-Thread版本：3.1.3
STM32cubeMX：V6.0.1
本文介绍如何基于STM32cubeMX移植 RT-Thread Nano ，并以一个 stm32f103 的基础工程作为示例进行讲解。RT-Thread Nano 已集成在 STM32cubeMX中，可以直接在 IDE 中进行下载添加。本文档介绍了如何使用 STM32cubeMX 移植 RT-Thread Nano，并以一个 stm32f103 的基础工程作为示例进行讲解。
移植 Nano 的主要步骤：
1.准备一个基础的 STM32cubeMX工程，并获取 RT-Thread Nano pack 安装包并进行安装。
2.在基础工程中添加 RT-Thread Nano 源码。
3.适配 Nano，主要从 中断、时钟、内存这几个方面进行适配，实现移植。
4.验证移植结果：编写第一个应用代码，基于 RT-Thread Nano 闪烁 LED。
5.最后可对 Nano 进行配置：Nano 是可裁剪的，通过配置文件 rtconfig.h 实现对系统的裁剪。
2.1 RT-Thread移植前的准备
准备一份基础的裸机源码工程，如一份 stm32 的 LED 指示灯闪烁示例代码。
在移植 RT-Thread Nano 之前，我们需要准备一个能正常运行的裸机工程。作为示例，本文使用的是基于 STM32F103 的一个 LED 闪烁程序。程序的主要截图如下：
在我们的例程中主要做了系统初始化与 LED 闪烁功能，编译下载程序后，就可以看到 LED 闪烁了。读者可以根据自己的需要使用的芯片，准备一个类似的裸机工程。
关于如何使用STM32CubeMX新建工程请看笔者博客。
2.2 Nano Pack 安装
要获取 RT-Thread Nano 软件包，需要在 CubeMX 中添加
URL：https://www.rt-thread.org/download/cube/RealThread.RT-Thread.pdsc
具体步骤：进入打开 CubeMX，从菜单栏 help 进入 Manage embedded software packages 界面，点击 From Url 按钮，进入 User Defined Packs Manager 界面，其次点击 new，填入上述网址，然后点击 check，如下图所示：
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。
2.3添加 RT-Thread Nano 到工程
2.3.1选择 Nano 组件
打开基础工程，点击 Select Softwares，选择Select Components界面，在 Pack Vendor 中选择 RealThread， 然后根据需求选择 RT-Thread 组件（此处只移植 Nano，只选择 kernel 即可），然后点击 OK 按钮，如下图所示：
注意：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，FinSH 的移植笔者会在后文讲解。
2.3.2配置 Nano
选择组件之后，对组件参数进行配置。在工程界面 Pinout & Configuration 中，进入所选组件参数配置区，按照下图进行配置。
生成工程即可。
2.4适配 RT-Thread Nano
2.4.1中断与异常处理
RT-Thread 会接管异常处理函数 HardFault_Handler() 和悬挂处理函数 PendSV_Handler()，这两个函数已由 RT-Thread 实现，所以需要删除工程里中断服务例程文件中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
2.4.2系统时钟配置
需要在 board.c 中实现 系统时钟配置（为 MCU、外设提供工作时钟）与 os tick 的配置（为操作系统提供心跳 / 节拍）。
如下代码所示， HAL_Init() 初始化 HAL 库， SystemClock_Config()配置了系统时钟， SystemCoreClockUpdate() 对系统时钟进行更新，_SysTick_Config() 配置了 OS Tick。此处 OS Tick 使用滴答定时器 systick 实现，需要用户在 board.c 中实现 SysTick_Handler() 中断服务例程，调用 RT-Thread 提供的 rt_tick_increase() ，如下图所示。
/* board.c */
void rt_hw_board_init()
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
/* 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
}
由于HardFault_Handler()、PendSV_Handler()和 SysTick_Handler() 中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现，做了系统 OS Tick，所以还需要删除工程里中原本已经实现的 HardFault_Handler()、PendSV_Handler()和 SysTick_Handler() ，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
2.4.3内存堆初始化
系统内存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init() 函数中完成，内存堆功能是否使用取决于宏 RT_USING_HEAP 是否开启，RT-Thread Nano 默认不开启内存堆功能，这样可以保持一个较小的体积，不用为内存堆开辟空间。
开启系统 heap 将可以使用动态内存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各种系统动态创建对象的 API。若需要使用系统内存堆功能，则打开 RT_USING_HEAP 宏定义即可，此时内存堆初始化函数 rt_system_heap_init() 将被调用，如下所示：
初始化内存堆需要堆的起始地址与结束地址这两个参数，系统中默认使用数组作为 heap，并获取了 heap 的起始地址与结束地址，该数组大小可手动更改，如下所示：
注意：开启 heap 动态内存功能后，heap 默认值较小，在使用的时候需要改大，否则可能会有申请内存失败或者创建线程失败的情况，修改方法有以下两种：
- 可以直接修改数组中定义的 RT_HEAP_SIZE 的大小，至少大于各个动态申请内存大小之和，但要小于芯片 RAM 总大小。
- 使用 RAM ZI 段结尾处作为 HEAP 的起始地址，使用 RAM 的结尾地址作为 HEAP 的结尾地址，这是 heap 能设置的最大值的方法。
2.5编写第一个应用
移植好 RT-Thread Nano 之后，则可以开始编写第一个应用代码验证移植结果。此时 main() 函数就转变成 RT-Thread 操作系统的一个线程，现在可以在 main() 函数中实现第一个应用：板载 LED 指示灯闪烁，这里直接基于裸机 LED 指示灯进行修改。
1.首先在文件首部增加 RT-Thread 的相关头文件 <rtthread.h> 。初始化静态线程结构体和线程栈。
#include <rtthread.h>
static struct rt_thread led_thread;
static char led_thread_stack[256];
2.编写线程入口函数
static void led_thread_entry(void *parameter)
{
while(1)
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
rt_thread_mdelay(500);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_6);
rt_thread_mdelay(500);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_6);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_7);
rt_thread_mdelay(500);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_7);
}
}
将延时函数替换为 RT-Thread 提供的延时函数 rt_thread_mdelay()。该函数会引起系统调度，切换到其他线程运行，体现了线程实时性的特点。
3.在 main() 函数中（也就是在 main 线程中）初始化 LED 引脚、初始化线程，并开始。
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
rt_err_t rst;
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
rst = rt_thread_init(&led_thread,
"ledshine",
led_thread_entry,
RT_NULL,
&led_thread_stack[0],
sizeof(led_thread_stack),
RT_THREAD_PRIORITY_MAX-2,
20);
if(rst == RT_EOK)
{
rt_thread_startup(&led_thread);
}
/* USER CODE END 3 */
}
编译程序之后下载到芯片就可以看到基于 RT-Thread 的程序运行起来了，可以看到三个LED灯不同地闪烁。。
注意：当添加 RT-Thread 之后，裸机中的 main() 函数会自动变成 RT-Thread 系统中 main 线程 的入口函数。由于线程不能一直独占 CPU，所以此时在 main() 中使用 while(1) 时，需要有让出 CPU 的动作，比如使用 rt_thread_mdelay() 系列的函数让出 CPU。
【注】HardFault_Handler中断函数与RT-Thread中的冲突，当然可能还有其他中断函数与RT-Thread中的冲突，注释掉stm32f1xx_it.c中相冲突的中断函数即可。
与裸机 LED 闪烁应用代码的不同：
1). 延时函数不同： RT-Thread 提供的 rt_thread_mdelay() 函数可以引起操作系统进行调度，当调用该函数进行延时时，本线程将不占用 CPU，调度器切换到系统的其他线程开始运行。而裸机的 delay 函数是一直占用 CPU 运行的。
2). 初始化系统时钟的位置不同：移植好 RT-Thread Nano 之后，不需要再在 main() 中做相应的系统配置（如 hal 初始化、时钟初始化等），这是因为 RT-Thread 在系统启动时，已经做好了系统时钟初始化等的配置。
2.6配置 RT-Thread Nano
用户可以根据自己的需要通过修改 rtconfig.h 文件里面的宏定义配置相应功能。
RT-Thread Nano 默认未开启宏 RT_USING_HEAP，故只支持静态方式创建任务及信号量。若要通过动态方式创建对象则需要在 rtconfig.h 文件里开启 RT_USING_HEAP 宏定义。
MDK 的配置向导 configuration Wizard 可以很方便的对工程进行配置，Value 一栏可以选中对应功能及修改相关值，等同于直接修改配置文件 rtconfig.h。
代码获取方法
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