学完了 RT-Thread 内核基础,来使用 RT-Thread 实现一个小应用。
硬件平台:STM32L051C8  TCM310(Enocean无线芯片)
软件平台:RT-Thread Studio  STM32CubeMX
产品名称:无线温度传感器
实现功能:STM32L051 通过 I2C 协议读取 SHT21D 温湿度传感器数据,然后通过串口和 Enocean
		通讯,按照标准Enocean协议,将温湿度数据发送出去

前言

RT-Thread 专栏更新到今天,已经把内核基础全部讲完,还没有一个使用 RT-Thread Studio 完整的项目实例,我在第一篇文章中介绍版本的时候就说过,在一般普通的应用项目上,Nano估计用起来还更多,内存就是成本! 既然我们把 RT-Thread Nano 内容大都过了一遍,那就来使用它实现一个传感器小项目。

看过我博文的朋友都知道为什么我会使用 STM32L051,我在前面博文 ST芯片涨价后,你是如何做的?已经提到过原因,满足应用要求,替换成本低。

本文完全从 0 开始新建工程,工程代码分析,修改,移植,测试,步步为营,最终完成一个完整的应用。

一、使用 RT-Thread Studio 新建项目

首先,我们还是使用 RT-Thread Studio 新建工程,我们选择 Nano 项目,如下图:
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然后进入项目创建页面,项目基于芯片,然后在系列中选择 STM32L0 系列,如果没有需要添加,如下图:

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在上面图点击 添加更多,然后在 SDK 管理器中,安装 STM32L0 的资源包,选中,点击安装即可,如下图:
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完成上述步骤,再回过头来重新新建项目,整个选项如下图所示:

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新建完成工程以后,会直接在资源管理器出现,以前的项目不会被关闭:
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二、初始项目代码分析

最初我们学习使用的开发板是自己画的 STM32F103VGT6,有着 96KB 的 RAM,已经是很大的内存了,而目前博主实际项目上很多产品使用的是 STM32L051C8 只有 8KB 的RAM,在使用 FreeRTOS 的时候我遇到的一个大问题就是 RAM 空间不足的问题。

L051 的 RAM 实在是太小了,所以对于这种小内存的芯片肯定在配置上,初始化上与大内存的会有些差异,所以我们有必要来看一看刚刚生成的项目程序,应该能够看到些细节。

代码从哪里开始分析,当然是从初始化开始,我们在

RT-Thread记录(二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析)

已经知道了启动流程,我们就从头开始看看。

对于 STM32 来说,整个系列的启动文件基本都是一样的,唯一不同的地方在于,有些芯片外设多,所以中断向量表会多一些。

在启动文件中,有一条语句bl SystemInit,这个SystemInit 里面对于不同型号的STM32也会不一样,但是这里我们也不用太在意,这都是ST官方提供的标准初始化。

其他的地方能修改的或许也只有堆栈的大小了,但是在 RT-Thread 上,我们在启动文件中并没有在启动文件中定义 堆 (heap) 的大小,所以只剩下栈(.stack)的大小了,根据我以前使用 STM32L051 的经验,在这种传感器单品项目上栈使用 0x400 是没问题的,系统也正好是默认是 0x400:
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启动文件我们了解一下即可,基本没有区别。

我们进入到rtthread_startup函数,我们在以前分析过,他的流程如下:

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对于这些基本流程,他们都是一样的,但是我们要看的东西,在这些步骤里面。

感觉上面写了一堆没用的,但是我还是放出来了,因为我自己确实就是这样去分析,查找的,希望能给大家做个参考。
但是如果熟悉了初始化的步骤,其实可以直接在 rtconfig.h 中直接看宏定义,所有的配置一目了然,后面我们会说一下。

2.1 内存堆

我在 rtthread_startup函数按照步骤往下看,进入到rt_hw_board_init函数,发现 L051 是默认不使用堆,也就不会初始化堆空间,如下图:
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其实很好理解,因为 L051 的内存是在是太小了。当然我们自己也可以去修改配置,但是为了系统的稳定性,最好不要这么去做。

这里除了知道L051C8 没有使用堆以后,还得注意,没有使用堆,就不能用内核对象的动态创建函数,等于说我们的线程包括其他的IPC机制 都得使用静态初始化方式!!!

2.2 main 线程初始化

还是在 rtthread_startup中往下看,进入到rt_application_init函数,就是 main 线程的初始化函数。

创建 main 线程,因为没有使用heap,所以只能使用静态初始化的方式,这倒不是什么问题,但是我们需要注意的是,线程栈的大小为2K :
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总共就8K 的RAM,一个main 线程就占用了 2K,算是很大了,这里得注意下这个大小,后续应用中看看是否需要调整。

2.3 软件定时器

rtthread_startup往下走,进入到rt_system_timer_thread_init函数:
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在软件定时器下一个是rt_thread_idle_init();,初始化的空闲线程,这个地方是一样的,其中了解空闲线程的大小为 256 个字节。

我以前在介绍软件定时器的时候提到过,内存不够是不建议使用软件定时器的,因为软件定时器需要占用内存。
正好这里默认也是不能使用软件定时器。

2.4 rtconfig.h

上面初始化完成以后系统就开始调度了,可以正常的进行我们的用户程序设计,然后我们通过上面的分析,发现了在小内存的 STM32L051 上有些东西未开启,这些定义都是在 rtconfig.h 文件中配置的,于是我们可以打开这个配置程序去做个比较。

实际上对于操作系统来说, 我们一开始就可以直接查看配置文件,看看定义了那些可用,哪些不可用。

具体的比较就不一一分析了,这里我把在实际使用可能需要用到的做个列举,也方面自己后面写应用的时候查看:

  • 勾子函数默认都不能使用
  • 软件定时器默认不能使用
  • IPC机制中只能使用 信号量,互斥量和邮箱,事件集和消息队列默认不可以使用
  • 没有内存堆,不能使用动态创建函数
  • 没有内存管理,无法使用内存池
  • 默认没有FinSH,无法使用shell命令

其他的以后遇到再说,当然更高级点的功能当然也不能使用,比如设备模型组件软件包那些,我们还没学 = =!

三、初始项目占RAM大小

因为使用芯片内存太小了,跑 RTOS 有一个关键的问题,就是内存不够,所以我们得时刻关注这一点我们来看一下,一看有点吓一跳:

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至于上图结论怎么得出来的,可以看这篇很通俗很详细很好的博文:

STM32的内存管理相关(内存架构,内存管理,map文件分析)

里面有说明:
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感觉有点烦,啥都没写,就已经 5840 字节了,估计后面会很难受,不过想想开始那个 main 线程使用了 2048 字节,所以还有调整的余地,到时候我们来看看!

四、时刻保持查看测试结果

从0开始做一个项目,要保持良好的习惯,时刻保持查看测试结果,可以把复杂的问题简单化,出问题很容易找出问题的来源。

最后看一下程序下载到芯片是否正常:
在这里插入图片描述
下载到板子,一切正常。

结语

虽然本文只是新建了一个 RT-Thread Nano工程,但是我们分析了初始化项目代码,说明了一些与学习时候大容量芯片不同且需要注意的地方,不仅让我们更了解 RT-Thread Nano 的一些基本配置和初始化情况,同时也为我们后续的程序设计做好了充足的准备,可以避免一些不必要的问题发生。

下一篇的内容就是通过 STM32CubeMX 做外设的基本配置,然后添加一些简单的测试代码。

好的开始是成功的一半! 这个项目已经做完一半了!

好了,本文就到这,谢谢大家!