【STM32H7】第4章 RL-USB移植（MDK AC5）

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第4章   RL-USB移植（MDK AC5）

本章教程为大家讲解RL-USB协议栈的AC5编译器移植。

4.1 初学者重要提示

4.2 移植RL-USB整体说明

4.3 了解RL-USB模板框架设计

4.4 第1步，安装指定的MDK软件包

4.5 第2步，准备一个工程模板

4.6 第3步，添加RL-USB并配置

4.7 第4步，强行运行一次CubeMX配置USB

4.8 第5步，修改文件USBD_STM32H7xx.c

4.9 第6步，修改文件stm32h7xx_hal_msp.c

4.10 第7步，修改文件文件includes.h

4.11 第8步，添加两个应用文件

4.12 第9步，添加头文件路径

4.13 第10步，创建应用任务（重要，注意启动任务）

4.14 常见移植错误总结

4.15 使用的MicroUSB接口并注意跳线帽设置

4.16 实验例程

4.17 总结

4.1   初学者重要提示

1.   学习RL-USB移植前，务必保证已经熟练掌握了RTX5内核的移植，因为本章节的移植要用到RTX5移植的一些操作方法：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=93149 。
2.   STM32H7使用MDK RTE环境添加RTX5和RL-USB，需要强制运行一次STM32CubeMX，因为H7已经没有配套RTE经典添加方式，而STM32F4是支持经典方式的，所以无需运行STM32CubeMX，详情可以看我们STM32F4开发板对应的RL-USB教程。
3.   本章配套例子使用STM32内部RAM模拟一个U盘，使用的MicroUSB接口。

4.2   移植RL-USB整体说明

移植之前，有必要对移植过程有个整体的认识：

•   第1步，准备一个RTX5工程模板。
•   第2步，移植RL-USB。
  •   移植RL-USB是采用MDK的RTE环境直接添加。当前H7芯片使用RTX5强制运行STM32CubeMX，所以需要大家提前安装好STM32CubeMX V6.0或者以上版本。
•   第3步，处理HAL库时间基准，MPU配置等。
•   第4步，创建应用。

总的来说，这4步就可以完成移植，下面将STM32H7的移植步骤和注意事项为大家做个说明。

4.3   了解RL-USB模板框架设计

移植RL-USB前，我们优先了解下移植好的RL-USB内核模板，方面大家后面移植：

 

框图如下：

4.4   第1步，安装指定的MDK软件包

移植新版RL-USB需要大家下载当前最新的MDK软件包版本（如果有最新版，推荐大家用最新版）：

•   CMSIS 软件包使用当前最新的：V5.7.0
•   STM32H7使用当前最新的：V2.6.0
•   STM32F4使用当前最新的：V2.15.0
•   STM32CubeMX使用当前最新的：V6.0.x
•   ARM_Compiler使用当前最新的：V1.6.3
•   RTX5中间件使用当前最新的：V7.12

这些软件包的安装在STM32H7用户手册的第2章2.3小节有详细说明。

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86980 。

•   所有这些软件包汇总下载地址：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=100490 。

不管以后MDK的软件包版本如何升级，当前的软件包版本和以后的新版是可以同时安装的，也就是说可以安装多个不同版本，在这里可以选择指定版本：

 

4.5   第2步，准备一个工程模板

首先准备好一个简单的裸机工程模板，已经为大家做好：V7-4001_RTX5 Kernal Template，准备好的工程模板如下图所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

 

4.6   第3步，添加RL-USB并配置

看这部分内容前，务必保证已经熟练掌握了RTX5教程移植章节的添加方法。

4.6.1      RL-USB相关文件和驱动

CMSIS-Driver分组中添加USB Device驱动：

 

添加USB驱动：

 

添加RL-USB并配置：

 

我们需要的都已经添加好，效果如下：

 

红色方框里面驱动要隔离出来，隔离后的效果如下（隔离方法看RTX5教程移植章节）：

 

4.6.2      重新添加被隔离的CMSIS-Driver文件

将我们提供的程序模板中制作好的RL-ARM文件夹复制粘贴到大家准备好的工程模板中。

 

RL-ARM文件夹中有如下七个文件夹，其中只有RL-USB文件夹里面有文件

 

内容如下，这些文件是来自MDK安装目录：

 

然后将用到的两个文件添加进来：

 

4.6.3      重新添加被隔离的HAL库USB文件

文件stm32h7xx_hal_pcd.c，stm32h7xx_hal_pcd_ex.c和stm32h7xx_ll_usb.c被隔离出来了，我们单独在分组HAL_Driver里面添加。除了这三个文件，同时将两个pwr文件也添加进来：

 

4.6.4      RL-USB配置

添加完毕RL-USB所需的文件后，就是配置RL-USB，具体每个配置所代表的含义，会在后面章节专为大家讲解。

USBD_Config_0.c文件配置：

 

注意这个文件里面还有一个RL-USB内核线程的优先级配置，当前是将其配置为：

osPriorityAboveNormal：

 

USBD_Config_MSC_0.h文件的配置如下：

 

这个文件里面有一个USB MSC任务的优先级配置，当前是将其配置为：osPriorityAboveNormal。

 

4.7   第4步，强制运行一次CubeMX配置USB

我们这里要强行运行一次STM32CubeMX来自动使能RL-USB的相关宏定义，并配置USB接口使用到的两个引脚PA11和PA12。

打开RTE环境，点击如下按钮：

 

弹出的STM32CubeMX配置如下：

 

修改位置1：用于选择仅使用设备。

修改位置2：用于使能USB FS中断。然后点击“GENERATE CODE”

 

然后弹出如下对话框，点击Close即可，然后关闭STM32CubeMX。

重新回到MDK，会有一个对话框，点击“是”即可：

 

配置后，就可以看到stm32h7xx_hal_msp.c文件里面对USB引脚做了配置。

 

4.8   第5步，修改文件USBD_STM32H7xx.C

这个文件开头的头文件顺序要修改，否则编译会出错，原始的顺序如下：

#include "OTG_STM32H7xx.h"
#include "USBD_STM32H7xx.h"

#include "stm32h7xx.h"

修改后的顺序如下：

#include "stm32h7xx.h"

#include "OTG_STM32H7xx.h"
#include "USBD_STM32H7xx.h"

4.9   第6步，修改文件stm32h7xx_hal_msp.c

需要在这个文件开头添加一个变量PCD_HandleTypeDef hpcd_USB_OTG_FS，此贴变量会被USB的CMSIS Driver文件所调用。最好将其放在如下位置，防止重新调用STM32CubeMX时将清除掉：

 

4.10 第7步，修改文件includes

添加USB头文件：#include "rl_usb.h"

#ifndef  __INCLUDES_H__
#define  __INCLUDES_H__

/*
*********************************************************************************************************
*                                         标准库
*********************************************************************************************************
*/
#include  <stdarg.h>
#include  <stdio.h>
#include  <stdlib.h>
#include  <math.h>


/*
*********************************************************************************************************
*                                         其它库
*********************************************************************************************************
*/


/*
*********************************************************************************************************
*                                           OS和系统库
*********************************************************************************************************
*/
#include "cmsis_os2.h"
#include "rl_usb.h"

/*
*********************************************************************************************************
*                                           宏定义
*********************************************************************************************************
*/



/*
*********************************************************************************************************
*                                        APP / BSP
*********************************************************************************************************
*/
#include "bsp.h"



/*
*********************************************************************************************************
*                                          变量和函数
*********************************************************************************************************
*/
/* 方便RTOS里面使用 */
extern void SysTick_ISR(void);

#define bsp_ProPer1ms  SysTick_ISR

#endif

/***************************** 安富莱电子 www.armfly.com (END OF FILE) *********************************/

4.11 第8步，添加两个应用文件

为了验证移植的USB是否成功，我们这里使用内部RAM模拟一个U盘。需要添加的两个文件在MDK安装目录里面。方便起见，大家可以直接从本章配套例子里面复制粘贴（这两个文件位于User文件夹），添加后的效果如下：

 

4.12 第9步，添加头文件路径

添加头文件路径：

 

4.13 第10步，创建应用任务（重要，注意启动任务）

应用程序比较简单，大家可以直接复制本章教程配置例子的main.c文件中的内容到自己工程里面测试。主要创建了如下几个任务：

AppTaskUserIF任务   : 按键消息处理。

AppTaskLED任务      : LED闪烁。

AppTaskMsgPro任务   : 消息处理，暂未使用。

AppTaskStart任务    : 启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

osRtxTimerThread任务: 定时器任务，暂未使用。

任务栈大小和任务控制块定义如下：

/*
**********************************************************************************************************
                                             变量
**********************************************************************************************************
*/
/* 任务的属性设置 */
const osThreadAttr_t ThreadStart_Attr = 
{
    /* 未使用 */
//    .cb_mem = &worker_thread_tcb_1,
//    .cb_size = sizeof(worker_thread_tcb_1),
//    .stack_mem = &worker_thread_stk_1[0],
//    .stack_size = sizeof(worker_thread_stk_1),
//    .priority = osPriorityAboveNormal,
//    .tz_module = 0
    
    .name = "osRtxStartThread",
    .attr_bits = osThreadDetached, 
    .priority = osPriorityNormal4,
    .stack_size = 2048,
};

const osThreadAttr_t ThreadMsgPro_Attr = 
{
    .name = "osRtxMsgProThread",
    .attr_bits = osThreadDetached, 
    .priority = osPriorityNormal3,
    .stack_size = 1024,
};

const osThreadAttr_t ThreadLED_Attr = 
{
    .name = "osRtxLEDThread",
    .attr_bits = osThreadDetached, 
    .priority = osPriorityNormal2,
    .stack_size = 512,
};

const osThreadAttr_t ThreadUserIF_Attr = 
{
    .name = "osRtxThreadUserIF",
    .attr_bits = osThreadDetached, 
    .priority = osPriorityNormal1,
    .stack_size = 1024,
};

任务创建：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void) 
{    
    /* HAL库，MPU，Cache，时钟等系统初始化 */
    System_Init();

    /* 内核开启前关闭HAL的时间基准 */
    HAL_SuspendTick();
    
    /* 内核初始化 */
    osKernelInitialize();                                  

    /* 创建启动任务 */
    ThreadIdStart = osThreadNew(AppTaskStart, NULL, &ThreadStart_Attr);  

    /* 开启多任务 */
    osKernelStart();
    
    while(1);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppTaskCreate
*    功能说明: 创建应用任务
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate (void)
{
    ThreadIdTaskMsgPro = osThreadNew(AppTaskMsgPro, NULL, &ThreadMsgPro_Attr);  
    ThreadIdTaskLED = osThreadNew(AppTaskLED, NULL, &ThreadLED_Attr);  
    ThreadIdTaskUserIF = osThreadNew(AppTaskUserIF, NULL, &ThreadUserIF_Attr);  
}

这里我们重点看下启动任务，主要做了五个工作：

•   外设初始化bsp_Init。
•   任务创建AppTaskCreate。
•   初始化USB并连接电脑。
•   需要周期性处理的程序bsp_ProPer1ms，对应裸机工程调用的SysTick_ISR。这个的实现非常重要，这样之前裸机里面使用的API，就可以直接在RTX5里面直接调用。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppTaskStart
*    功能说明: 启动任务，这里用作BSP驱动包处理。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*   优 先 级: osPriorityHigh4  
*********************************************************************************************************
*/
void AppTaskStart(void *argument)
{
    const uint16_t usFrequency = 1; /* 延迟周期 */
    uint32_t tick;
    
    /* 初始化外设 */
    HAL_ResumeTick();
    bsp_Init();

    /* 创建任务 */
    AppTaskCreate();

    USBD_Initialize(0U);  /* 初始化USB设备 */
    USBD_Connect   (0U);  /* USB设备连接 */

    /* 获取当前时间 */
    tick = osKernelGetTickCount(); 
    
    while(1)
    {
        /* 需要周期性处理的程序，对应裸机工程调用的SysTick_ISR */
        bsp_ProPer1ms();
        
        /* 相对延迟 */
        tick += usFrequency;                          
        osDelayUntil(tick);
    }
}

4.14 常见移植错误总结

•   编译后提示如下错误：

error: 'Driver_USBD.h' file not found

解决办法是将新版 CMSIS 软件包里面 Driver 文件夹全部复制到自己所创建工程里面的 CMSIS文件夹下，并添加路径：

 

•   提示如下错误

unknown type name 'HAL_StatusTypeDef'

解决办法：本章4.8小节。

4.15 使用的MicroUSB接口并注意跳线帽设置

本周教程移植的例子使用内部RAM模拟了一个U盘，效果如下：

 

注意使用的是MicroUSB接口：

 

注意板子左下角跳线帽的设置：

 

这里是用于选择CAN1 TX使用PB9或者PA12引脚，CAN1 RX使用PB8或者PA11引脚。大家这里可以什么都不接，或者CAN1 TX通过跳线帽短接PA12，CAN1 RX通过跳线帽短接PA11。切记不可以短接到PA12和PA11引脚上，USB要使用这两个引脚。

4.16 实验例程

本章节配套了如下几个例子供大家移植参考：

•   V7-4001_RTX5 Kernal Template

RTX5内核模板。

•   V7-4002_RL-USB Template

RL-USB工程内核模板，使用内部RAM模拟了一个U盘。

MDK进入调试状态后，选择周期更新：

 

然后打开调试组件，注意和RTX4的调试组件位置不同：

 

然后点击MDK的全速运行，

 

至此，就可以动态实时查看RL-USB的运行状态：

 

4.17 总结

本章节为大家讲解了RL-USB 在MDK AC5上的移植方法，移植涉及到的知识点比较多，初学的话，建议实际动手操作一遍。