《嵌入式系统 - RT-Thread开发笔记》 第三部分 RT-Thread 移植与设备驱动开发 - 第1章 RT-Thread 开发环境搭建 (Keil+env)

Posted 2022-01-03 BruceOxl

开发环境：
RT-Thread版本：4.0.4
操作系统：Windows 10
Keil版本：V5.30
开发板：stm32f746-st-nucleo
开发板MCU：STM32F746ZG

1.1准备工作

在电脑上装好 git，软件包管理功能需要 git 的支持。git 的下载地址为https://git-scm.com/downloads，根据向导正确安装 git，并将 git 添加到系统环境变量。

注意在工作环境中，所有的路径都不可以有中文字符或者空格。

1.1.1 Env工具安装

Env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具，针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程，提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理功能。其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具，可对内核、组件和软件包进行自由裁剪，使系统以搭积木的方式进行构建。

主要特性：

• menuconfig 图形化配置界面，交互性好，操作逻辑强；
• 丰富的文字帮助说明，配置无需查阅文档；
• 使用灵活，自动处理依赖，功能开关彻底；
• 自动生成 rtconfig.h，无需手动修改；
• 使用 scons 工具生成工程，提供编译环境，操作简单；
• 提供多种软件包，模块化软件包耦合关联少，可维护性好；
• 软件包可在线下载，软件包持续集成，包可靠性高；

Env 工具包含了 RT-Thread 源代码开发编译环境和软件包管理系统。从 RT-Thread 官网下载 Env 工具。

下载地址

下载完成后，打开 Env 控制，RT-Thread 软件包环境主要以命令行控制台为主，同时以字符型界面来进行辅助，使得尽量减少修改配置文件的方式即可搭建好 RT-Thread 开发环境的方式。 打开 Env 控制台有两种方式：

方法一：点击 Env 目录下可执行文件
进入 Env 目录，可以运行本目录下的 env.exe，如果打开失败可以尝试使用 env.bat。

打开env的界面如下：

方法二：在文件夹中通过右键菜单打开 Env 控制台
Env 目录下有一张 Add_Env_To_Right-click_Menu.png(添加 Env 至右键菜单.png) 的图片，如下：

根据图片上的步骤操作，就可以在任意文件夹下通过右键菜单来启动 Env 控制台。效果如下：

【注意】因为需要设置 Env 进程的环境变量，第一次启动可能会出现杀毒软件误报的情况，如果遇到了杀毒软件误报 ，允许 Env 相关程序运行，然后将相关程序添加至白名单即可。

Env就安装好了，很简单。

1.1.2下载源码

RT-Thread 官方将源码https://github.com/RT-Thread/rt-thread/，点击链接找到下图的位置，将其下载下来。

可以在线下载，也可使用Git下载 RT-Thread 源码，使用命令：
$git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

下载源码，进入源码目录：

下表是该目录的简单说明。

目录名	描述
bsp	Board support package，RT-Thread 板级支持包 （gcc/IAR/MDK 工程在 BSP 目录下的具体的 BSP 中）
components	RT-Thread 的各个组件目录
documentation	一些说明文件，如代码风格说明
include	RT-Thread 内核的头文件
libcpu	各类芯片的移植代码，此处包含了 STM32 的移植文件
src	RT-Thread 内核的源文件
tools	RT-Thread 命令构建工具的脚本文件

1.2使用STM32编译和运行 RT-Thread

笔者就不用QEMU模拟硬件了，直接上板子吧。第一个例子还是使用点灯的实例。先看看笔者使用的开发板的LED硬件电路图。

1.2.1选择 BSP

用户获取 RT-Thread 源代码后需要根据自己手上的开发板型号找到对应的 BSP，就可以运行 BSP 提供的默认工程。大部分 BSP 都支持 MDK﹑IAR 开发环境和 GCC 编译器，并且已经提供了默认的 MDK 和 IAR 工程。

笔者使用的MCU是STM32F746ZG，笔记已经做好该板子的BSP，其工程文件名是stm32f746-st-nucleo，默认使用串口 3 作为 shell 控制台输出使用串口。

【注】如果在BSP没有找到相应的BSP，可以使用相似的板子进行修改，后文会针对如何修改进行说明，但没有类似的板子一般就需要重头移植了。

1.2.2搭建项目框架

在 BSP 目录下打开 Env 工具，运行 scons --dist 命令。使用此命令会在该 BSP 目录下生成 dist 目录，这便是开发项目的目录结构，RT-Thread 源码位于项目文件夹内，可以随意拷贝 dist 文件夹的工程到任何目录下使用。

进入dist目录下面的工程目录，项目框架目录结构如下图所示：

项目框架主要目录及文件的说明如下表所示：	文件 / 目录	描述
applications	用户应用代码目录
board	板级相关的移植
libraries	芯片官网下载的固件库以及板级驱动
rt-thread	RT-Thread 源代码
Kconfig	menuconfig 使用的文件
project.ewww	用户使用的 IAR 工程文件
project.uvprojx	用户使用的 MDK 工程文件
template. uvprojx	MDK 工程模板文件
SConscript	SCons 配置工具使用的文件
SConstruct	SCons 配置工具使用的文件
README.md	BSP 说明文件
rtconfig.h	BSP 配置头文件

注意：此命令从 RT-Thread 3.1.0 正式版才开始支持。

1.2.3修改工程模板

用户一般都需要根据自己的需求对工程做一些工程配置，比如配置 MCU 型号，设置调试选项等。建议大家直接修改工程模板，这样使用 Scons 相关命令生成的新工程也都会包含对模板的修改。MDK 的模板工程为 template.uvprojx。IAR 的模板工程为 template.eww。注意：直接双击打开 IAR 工程模板修改可能会导致生成的新工程低版本 IAR 软件用不了。

下图为修改 MDK 工程模板文件的芯片型号示例，选择相应 MCU 型号。笔者这里没有修改，因为笔者的MCU和工程模板是一样的。

下图为根据自己使用的调试工具设置对应的调试选项，相关配置修改完成后就可以关闭模板工程。笔者使用的是STlink。

【注意】源代码和头文件路径的添加不建议直接修改工程模板，后面会介绍使用 Scons 工具往工程添加源代码及头文件路径。

1.2.4使用 menuconfig配置和裁剪 RT-Thread

每个 BSP 下的工程都有默认的配置，比如系统内核支持的最大线程优先级、系统时钟频率、使用的设备驱动、控制台使用的串口等。RT-Thread 操作系统具有高度的可裁剪性，用户可以根据自己的需求使用 Env 工具进行配置和裁剪。

在 BSP 目录下打开 Env，然后在使用 menuconfig 命令打开配置界面。menuconfig 常用快捷键如图所示：

还可以使能在线软件包，如下图所示，使能了 mqtt 相关的软件包。

选择软件包后需要使用 pkgs --update 命令下载软件包，然后使用scons --target=mdk5 命令或者 scons --target=iar 命令生成 MDK 或者 IAR 工程。

打开新生成的 MDK 工程 project.uvprojx ，可以看到我们选择的 paho mqtt 相关的软件包源文件已经被添加到了工程中。工程对应的芯片型号也是前文基于工程模板选择的芯片型号。

【注1】软件更新
下载 ：如果软件包在本地已被选中，但是未下载，此时输入：pkgs --update ，该软件包自动下载；

更新 ：如果选中的软件包在服务器端有更新，并且版本号选择的是 latest 。此时输入： pkgs --update ，该软件包将会在本地进行更新；

删除 ：某个软件包如果无需使用，需要先在 menuconfig 中取消其的选中状态，然后再执行： pkgs --update 。此时本地已下载但未被选中的软件包将会被删除。

【注2】
如果大家直接修改 MDK 工程文件 project.uvprojx 或者 IAR 的工程文件 project.ewww 添加了自己的代码，或者修改了工程的一些基本配置，生成的新工程会覆盖之前对工程文件 project 的修改。

值得注意的是，默认选择了串口的驱动。

1.2.5编译 RT-Thread固件

接下来就是编译工程，生成目标代码。

在编译之前，先打开工程源码中的stm32f746-st-nucleo /applications/main.c，将LED的宏定义改为PB0即可。当然这得根据你的板子决定如何修改引脚。

Env 中携带了 Python & scons 环境，只需在相应bsp目录中运行 scons 命令即可使用默认的 ARM_GCC 工具链编译 bsp。输入 scons 命令编译工程：

编译完成会有如下信息：

rtthread.bin就是生成的可执行文件。

【注】Env工具支持Linux的基本指令。
当然我们也可以使用keil或者IAR编译，前提是安装有KEIL或者IAR，笔者安装了KEIL，因此直接使用KEIL编译。

我们还可选择输出的hex文件，方便串口下载，当然也可在线下载。

1.2.6使用STM32CubeProgrammer烧写 RT-Thread固件

接下来可以下载至开发板运行。下面介绍STM32CubeProgrammer烧录bin或者hex到开发板的过程。

1.连接板子STlink，并将STlink连接到电脑。

2.打开STM32CubeProgrammer，默认配置即可。

如果连接正常会识别设备号，点击“connect”即可进行连接。

连接成功如下：

打开一个bin或者hex文件，然后点击“download”。

等待下载完成即可。

【注】如果STlink版本过低，是无法使用的，可使用ST-LinkUpgrade进行固件升级。

1.2.7实验现象

烧写成功后复位。即可看到LED亮灭。

接下来我们使用串口终端进行调试，本文使用终端软件 Xshell、PuTTY 等工具接收工程控制台对应串口3发送的数据，电脑右键→属性→设备管理器→端口（COM 和 LPT），即可查看串口对应的 COM 号，本文为 COM4。打开 Xshell按照下图配置，波特率一般配置为 115200。
回车，输入一些指令。

stm32f746-st-nucleo代码地址

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