1. 前言

微软于最近开源了 ThreadX 操作系统,关于这个RTOS有多牛逼,请看硬汉哥的这篇文章:

  • ThreadX全家桶初探,一旦推广起来,对其它RTOS和中间件几乎是毁灭性打击

本文中使用的开发板为小熊派IoT开发板,主控为STM32L431RCT6:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX

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

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。

2. 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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_02
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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_03

工程设置中选择Makefile,这样cubemx可以自动生成makefile:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_04
生成工程即可:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_05

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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_06
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:
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导入成功之后可以看到下方的操作按钮:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_08

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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_09

/* 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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_10
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:
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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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_12
按下小熊派复位按钮,即可看到正常打印的数据:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_13
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。

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

如果下载较慢,可以拉取我的Gitee:

  • https://gitee.com/mculover666/threadx

将源码中的common和ports文件夹复制到工程中:
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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:
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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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_16
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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_17
④ 编写.S文件的编译规则:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_18
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:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_19
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:
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将此标号位置添加到中断向量表处:
【首发】从搭建环境开始,教你如何在小熊派上跑起来ThreadX操作系统!_threadX_21
② 修改stm32链接文件STM32L431RCTx_FLASH.ld,添加此标号所表示的位置:
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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:
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此时点击下方Build按钮开始编译:
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编译成功,证明移植没有问题。

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:
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接上小熊派开发板,点击下方的Download按钮,烧录成功:
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点击下方Serial,在VScode打开串口终端,查看串口输出:
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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~

 

 
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