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第4章 RTX5操作系统移植（MDK AC5）
本章教程为大家讲解RTX5内核的AC5编译器移植。
4.1 初学者重要提示
4.2 移植RTX5内核整体说明
4.3 了解RTX5内核模板框架设计
4.4 第1步，安装MDK软件包版本
4.5 第2步，准备一个工程模板
4.6 第3步，添加RTX5源码
4.7 第4步，MPU和Cache配置文件bsp.c
4.8 第5步，更新bsp_timer.c和bsp.h文件
4.9 第6步，修改文件stm32h7xx_it.c
4.10 第7步，添加头文件的汇总文件includes.h
4.11 第8步，HAL库时间基准stm32h7xx_hal_timbase_tim.c
4.12 第9步，添加BSP驱动文件bsp_dwt.c
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 实验例程
4.16 总结
4.1 初学者重要提示
- 当前RTX5可以移植到GCC，MDK和IAR三大平台，考虑到仅MDK平台下有RTX5的调试组件，我们这里仅提供了MDK的移植说明。
- STM32H7使用MDK RTE环境添加RTX5，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RTX5教程。
4.2 移植RXT5内核整体说明
移植之前，有必要对移植过程有个整体的认识：
- 第1步，准备一个工程模板。
- 第2步，移植RTX5。
- 移植RTX5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 V5.4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RTX5内核模板框架设计
移植RTX5前，我们优先了解下移植好的RTX5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软件包版本
移植新版RTX5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：V2.6.0
- STM32CubeMX使用当前最新的：V6.0.x
- ARM_Compiler使用当前最新的：V1.6.1
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=100086
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：V7-400_Base 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RTX5并配置
RTX5可以方便的通过MDK的RTE环境添加进来。对于H7版本，MDK会强制运行一次CubeMX，并添加很多H7的HAL库文件，这些库文件我们可以使用，也可以不使用。教程配套的工程文件是不使用这些，因为前面的工程模板里面已经添加了。所以要将这些文件全部隔离出来。
4.6.1 添加RTX5源码
点击OK按钮后，弹出如下界面：
点击Start STM32CubeMX，这里需要大家电脑上已经安装了STM32CubeMX，并且为其安装了H7的软件包。
打开后，用户仅需配置如下地方即可：
然后点击右上角的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：
最后就可以看到RTX5源码已经添加到工程里面了：
4.6.2 将自动添加的库文件隔离出来
添加的所有文件中，仅RTX5和文件stm32h7xx_hal_msp.c留下，其它文件全部隔离出来，隔离方法也比较简单，比如隔离生成的main.c函数，鼠标右击此文件选择Options for file ‘main.c’
然后取消掉include Target Build前的对勾，点击OK：
看到main.c文件上有个红色横杠，就表示已经隔离出来了：
同样的方法，将stm32h7xx_it.c文件也隔离出来，文件stm32h7xx_it.h不用管。
Device下面的这些文件也是同样的隔离方法：
只是鼠标右击弹出的界面有些不同：
注意stm32h7xx_hal_msp.c无需隔离，其它所有的文件全部隔离，stm32h7xx_hal_msp.c对应的隔离配置是STM32CubeMX，如果也隔离了，编译会有问题：
隔离后的效果如下：
4.6.3 RTX5配置
剩下就是配置RTX5，设置RTX_Config.h文件即可，移植阶段先按照如下设置配置好，后面章节会专门为大家讲解每个参数的配置含义：
4.7 第4步，MPU和Cache配置文件bsp.c
这个bsp.c文件也比较重要，移植阶段，直接将我们移植好的模板内容复制过去即可，这里把相关的内容为大家做个说明。
4.7.1 函数System_Init
系统初始化，主要是MPU，Cache和系统时钟配置，需要在RTX5初始化之前调用。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: System_Init * 功能说明: 系统初始化，主要是MPU，Cache和系统时钟配置 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void System_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif }
4.7.2 函数bsp_Init
硬件外设的初始化，这个函数在RTX5的启动任务里面调用。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ }
4.7.3 函数SystemClock_Config
这个函数主要是完成系统时钟配置。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: SystemClock_Config * 功能说明: 初始化系统时钟 * System Clock source = PLL (HSE) * SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock) * HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock) * AHB Prescaler = 2 * D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz) * D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz) * D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz) * D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz) * HSE Frequency(Hz) = 25000000 * PLL_M = 5 * PLL_N = 160 * PLL_P = 2 * PLL_Q = 4 * PLL_R = 2 * VDD(V) = 3.3 * Flash Latency(WS) = 4 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void SystemClock_Config(void) { 省略未写 /* AXI SRAM的时钟是上电自动使能的，而D2域的SRAM1，SRAM2和SRAM3要单独使能 */ #if 1 __HAL_RCC_D2SRAM1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_D2SRAM2_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_D2SRAM3_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_BKPRAM_CLKAM_ENABLE(); __HAL_RCC_D3SRAM1_CLKAM_ENABLE(); #endif }
这里的RAM时钟初始化比较重要，这几个RAM的时钟都要单独使能。
4.7.4 函数MPU_Config
RTX5例子默认采用AXI SRAM作为主RAM空间，因为空间比较大，方便我们后制作综合例子使用：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 最高性能，读Cache和写Cache都开启 */ #if 1 /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 最低性能，读Cache和写Cache都关闭 */ #else /* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); #endif /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); }
4.7.5 函数bsp_RunPer10ms
这个函数里面默认有个按键扫描，如果大家移植的程序里面没有按键初始化，务必要把这个按键扫描函数注释掉。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_RunPer10ms * 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求 * 不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_RunPer10ms(void) { bsp_KeyScan10ms(); }
4.8 第5步，更新bsp_timer.c和bsp.h文件
更新bsp_timer.c文件是因为此文件跟RTX5都要使用滴答定时器，有冲突。所以大家直接将我们工程模板里面此文件覆盖移植的这个文件即可。
bsp.h文件里面要添加一个宏定义，因为bsp_timer.c文件里面做了些条件编译：
#define USE_RTX 1
另外，bsp.h文件将大部分头文件都添加进来了，大家可以根据需要，用到那些头文件，使能那些，用不到的，可以注释掉。当然，不注释也是没问题的：
/* 通过取消注释或者添加注释的方式控制是否包含底层驱动模块 */ //#include "bsp_msg.h" //#include "bsp_user_lib.h" #include "bsp_timer.h" #include "bsp_led.h" #include "bsp_key.h" #include "bsp_dwt.h" //#include "bsp_cpu_rtc.h" //#include "bsp_cpu_adc.h" //#include "bsp_cpu_dac.h" #include "bsp_uart_fifo.h" //#include "bsp_uart_gps.h" //#include "bsp_uart_esp8266.h" //#include "bsp_uart_sim800.h" //#include "bsp_spi_bus.h" //#include "bsp_spi_ad9833.h" //#include "bsp_spi_ads1256.h" //#include "bsp_spi_dac8501.h" //#include "bsp_spi_dac8562.h" //#include "bsp_spi_flash.h" //#include "bsp_spi_tm7705.h" //#include "bsp_spi_vs1053b.h" //#include "bsp_fmc_sdram.h" //#include "bsp_fmc_nand_flash.h" //#include "bsp_fmc_ad7606.h" //#include "bsp_fmc_oled.h" #include "bsp_fmc_io.h" //#include "bsp_i2c_gpio.h" //#include "bsp_i2c_bh1750.h" //#include "bsp_i2c_bmp085.h" //#include "bsp_i2c_eeprom_24xx.h" //#include "bsp_i2c_hmc5883l.h" //#include "bsp_i2c_mpu6050.h" //#include "bsp_i2c_si4730.h" //#include "bsp_i2c_wm8978.h" //#include "bsp_tft_h7.h" //#include "bsp_tft_429.h" //#include "bsp_tft_lcd.h" //#include "bsp_ts_touch.h" //#include "bsp_ts_ft5x06.h" //#include "bsp_ts_gt811.h" //#include "bsp_ts_gt911.h" //#include "bsp_ts_stmpe811.h" #include "bsp_beep.h" #include "bsp_tim_pwm.h" //#include "bsp_sdio_sd.h" //#include "bsp_dht11.h" //#include "bsp_ds18b20.h" //#include "bsp_ps2.h" //#include "bsp_ir_decode.h" //#include "bsp_camera.h" //#include "bsp_rs485_led.h" //#include "bsp_can.h"
4.9 第6步，修改文件stm32h7xx_it.c
删除此文件里面带的如下函数，RTX5要使用，冲突了。
/** * @brief This function handles SVCall exception. * @param None * @retval None */ void SVC_Handler(void) { } /** * @brief This function handles PendSVC exception. * @param None * @retval None */ void PendSV_Handler(void) { }
4.10 第7步，添加头文件的汇总文件includes.h
在User文件夹下添加文件incudes.h，直接从本章节教程配套例子的User文件夹复制即可。此文件主要用于RTX5的各种头文件汇总。
4.11 第8步，HAL库时间基准stm32h7xx_hal_timebase_tim.c
由于RTX5和HAL库需要一个时间基准，而且默认都是用的滴答定时器，所有要有一个选用其它的时间基准。当前的处理方案是为HAL库提供一个时间基准文件stm32h7xx_hal_timbase_tim.c。此文件
里面做了两套方案，一个是使用TIM7做时间基准，另一个是使用RTX5的API做时间基准，通过条件编译做选择。默认是采用RTX5的API做时间基准。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: HAL_Delay * 功能说明: 重定向毫秒延迟函数。替换HAL中的函数。因为HAL中的缺省函数依赖于Systick中断，如果在USB、SD * 卡中断中有延迟函数，则会锁死。也可以通过函数HAL_NVIC_SetPriority提升Systick中断 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void HAL_Delay(uint32_t Delay) { bsp_DelayMS(Delay); } HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick (uint32_t TickPriority) { return HAL_OK; } uint32_t HAL_GetTick (void) { static uint32_t ticks = 0U; uint32_t i; if (osKernelGetState () == osKernelRunning) { return ((uint32_t)osKernelGetTickCount ()); } /* 如果RTX5还没有运行，采用下面方式 */ for (i = (SystemCoreClock >> 14U); i > 0U; i--) { __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); } return ++ticks; }
4.12 第9步，添加BSP驱动文件bsp_dwt.c
添加bsp_dwt.c文件和bsp_dwt.h文件主要是因为第8步中的stm32h7xx_hal_timebase_tim.c文件里面的函数bsp_DelayMS要使用，此函数是基于DWT系统时钟周期计数器实现。
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 = osPriorityHigh4, .stack_size = 2048, }; const osThreadAttr_t ThreadMsgPro_Attr = { .name = "osRtxMsgProThread", .attr_bits = osThreadDetached, .priority = osPriorityHigh3, .stack_size = 1024, }; const osThreadAttr_t ThreadLED_Attr = { .name = "osRtxLEDThread", .attr_bits = osThreadDetached, .priority = osPriorityHigh2, .stack_size = 512, }; const osThreadAttr_t ThreadUserIF_Attr = { .name = "osRtxThreadUserIF", .attr_bits = osThreadDetached, .priority = osPriorityHigh1, .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，主要做了四个工作：
- 外设初始化bsp_Init。
- 任务创建AppTaskCreate。
- 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(); /* 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
常见的移植错误主要有下面几种情况：
- 编译后提示如下两种错误：
Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by irq_cm4f.o and stm32h7xx_it.o).
Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by irq_cm4f.o and stm32h7xx_it.o).
解决办法：这是函数重定义了，直接将stm32h7xx_it.c文件里面的PendSV_Handler和SVC_Handler删掉。
- 提示如下错误
Error: L6218E: Undefined symbol bsp_DelayMS (referred from bsp_fmc_io.o).
解决办法：打开bsp_dwt.C文件中的条件编译。
4.15 实验例程
本章节配套了如下几个例子供大家移植参考：
- V7-400_Base Template
裸机模板，方便大家添加RTX5内核源码。
- V7-401_Threadx Kernel Template
ThreadX内核模板。
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RTX5的运行状态：
4.16 总结
本章节为大家讲解了RTX5 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。