本章開始，先新建一個基于野火STM32全系列（包含M3/4/7）開發板的的RT-Thread的工程模板，讓RT-Thread先跑起來。以后所有的RT- Thread相關的例程我們都在此模板上修改和添加代碼，不用再反反復復地新建。

1. 獲取STM32的裸機工程模板

STM32的裸機工程模板我們直接使用野火STM32開發板配套的固件庫例程即可。這里我們選取比較簡單的例 程—“GPIO輸出—使用固件庫點亮LED”作為裸機工程模板。該裸機工程模板均可以在對應板子的A盤/程序源碼 /固件庫例程的目錄下獲取到，下面以野火F103-霸道板子的光盤目錄為例，具體見圖 STM32裸機工程模板在光盤資料中的位置。

2. 下載RT-Thread Nano 源碼

Nano是Master的精簡版，去掉了一些組件和各種開發板的BSP，保留了OS的核心功能，但足夠我們使用。版本已經更新到了3.0.3版本，與Master的版本號一致。

RT-Thread Master的源碼可從RT-Thread GitHub倉庫地址：https://github.com/RT-Thread/rt-thread下載到，Nano就是從里面扣出來的。RT- Thread官方并沒有將摳出來的Nano放到他們的官方網站，而是作為一個Package放在了KEIL網站—http://www.keil.com/dd2/pack/中，供用戶下載， 具體見圖 RT-Thread Nano Package，目前的版本號是3.0.3，如果以后更新到更高的版本則以最新的版本為準。

3. 安裝RT-Thread Package

下載下來之后是一個以exe為后綴的文件，點擊安裝即可，安裝目錄與你的KEIL安裝目錄一樣，安裝成功之后， 可以在KEIL的PACK目錄下找到剛剛安裝的Package的所有的文件，具體見圖 安裝文件。

這樣安裝成功之后，就可以在KEIL里面的軟件包管理器中將RT-Thread Nano 直接添加到工程里面， 具體見圖 從KEIL的軟件包管理器中選擇RT-Thread。

4. 往裸機工程添加RT-Thread源碼

4.1. 拷貝RT-Thread Package到裸機工程根目錄

使用這種方法打包的RT-Thread 工程，拷貝到一臺沒有安裝RT-Thread Package的電腦上面是使用不了的， 會提示找不到RT-Thread的源文件。鑒于RT-Thread Package容量很小，我們直接將安裝在KEIL PACK 目 錄下的整個RT-Thread文件夾拷貝到我們的STM32裸機工程里面，讓整個RT-Thread Package 跟隨我們的 工程一起發布，具體見圖 拷貝Package到裸機工程。

圖 拷貝Package到裸機工程 中RT-Thread文件夾下就是RT-Thread Nano 的所有東西，該文件夾下的具體內容見下表。

表格 RT-dhread 文件夾內容組成

文件夾	文件夾	描述
rtthread/3.0.3	bsp	板級支持包
	components/finsh	RT-Thread組件
	include	頭文件
	include/libc	頭文件
	libcpu/arm/cortex-m0	與處理器相關的接口文件
	libcpu/arm/cortex-m3	與處理器相關的接口文件
	libcpu/arm/cortex-m4	與處理器相關的接口文件
	libcpu/arm/cortex-m7	與處理器相關的接口文件
	src	RT-Thread內核源碼

4.2. 拷貝rtconfig.h文件到user文件夾

將RT-Thread/3.0.3/bsp文件夾下面的rtconfig.h配套文件拷貝到工程根目錄下面的user文件夾，等下我們需要對這個文件進行修改。

用戶可以通過修改這個RT-Thread內核的配置頭文件來裁剪RT-Thread的功能，所以我們把它拷貝一份放在user這個文件夾下面。user，見名之義我們就可以知道里面存放的文件都是用戶自己編寫的。

4.3. 拷貝board.c文件到user文件夾

將RT-Thread/3.0.3/bsp文件夾下面的board.c配套文件拷貝到工程根目錄下面的user文件夾，等下我們需要對這個board.c進行修改。

4.4. RT-Thread文件夾內容簡介

接下來我們對RT-Thread文件夾下面的內容做個簡單的介紹，好讓我們能夠更順心地使用RT-Thread。

4.4.1. bsp文件夾簡介

bsp文件夾里面存放的是板級支持包，即board support package的英文縮寫。RT-Thread為了推廣自己， 會給各種半導體廠商的評估板寫好驅動程序，這些驅動程序就放在bsp這個目錄下，我們這里用的是nano版本， 只有幾款開發板的驅動，具體見圖 bsp文件夾內容，如果是Master版本，則存放了非常多的開發板的驅動，具體見 圖 Master文件夾內容。bsp文件夾下面的board.c這是RT-Thread用來初始化開發板硬件的相關函數。rtconfig.h是 RT-Thread功能的配置頭文件，里面定義了很多宏，通過這些宏定義，我們可以裁剪RT-Thread的功能。 用戶在使用RT-Thread的時候，用戶只需要修改board.c和rtconfig.h這兩個文件的內容即可，其它文件 我們不需要改動。如果為了減小工程的大小，bsp文件夾下面除了board.c和rtconfig.h這兩個文件要保 留外，其它的統統可以刪除。

4.4.2. components文件夾簡介

在RT-Thread看來，除了內核，其它第三方加進來的軟件都是組件，比如gui、fatfs、lwip和finsh等。那么這些組件就放在components這個文件夾內，目前nano版本只放了finsh，其它的都被刪除了，master版本則放了非常多的組件。finsh是RT- Thread組件里面最具特色的，它通過串口打印的方式來輸出各種信息，方便我們調試程序。

4.4.3. include文件夾簡介

include目錄下面存放的是RT-Thread內核的頭文件，是內核不可分割的一部分。

4.4.4. libcpu文件夾簡介

RT-Thread是一個軟件，單片機是一個硬件，RT- Thread要想運行在一個單片機上面，它們就必須關聯在一起，那么怎么關聯？還是得通過寫代碼來關聯，這部分 關聯的文件叫接口文件，通常由匯編和C聯合編寫。這些接口文件都是跟硬件密切相關的，不同的硬件接口文件是 不一樣的，但都大同小異。編寫這些接口文件的過程我們就叫移植，移植的過程通常由RT-Thread和mcu原廠的人 來負責，移植好的這些接口文件就放在libcpu這個文件夾的目錄下。RT-Thread nano目 前在libcpu目錄下只放了cortex-m0、m3、m4和m7內核的單片機的接口文件，只要是使用了這些內核的mcu都可 以使用里面的接口文件。通常網絡上出現的叫“移植某某某RTOS到某某某MCU”的教程，其實準確來說，不能夠叫 移植，應該叫使用官方的移植，因為這些跟硬件相關的接口文件，RTOS官方都已經寫好了，我們只是使用而已。 我們本章講的移植也是使用RT-Thread官方的移植，關于這些底層的移植文件我們已經在第一部分“從0到1教你 寫RT-Thread內核”有非常詳細的講解，這里我們直接使用即可。

4.4.5. src文件夾簡介

src目錄下面存放的是RT-Thread內核的源文件，是內核的核心，我們在第一部分“從0到1教你寫RT-Thread內核”里面講解的就是這里面內容。

4.5. 添加RT-Thread源碼到工程組文件夾

在上一步我們只是將RT-Thread的源碼放到了本地工程目錄下，還沒有添加到開發環境里面的組文件夾里面。

4.5.1. 新建rtt/source和rtt/ports組

接下來我們在開發環境里面新建rtt/source和rtt/ports兩個組文件夾，其中rtt/source用于存放src文件夾的內容，rtt/ports用于存放libcpu/arm/cortex-m？文件夾的內容，“？”表示3、4或者7，具體選擇哪個得看你使用的是野火哪個型號的STM32開發板，具體 見下表。

表格 野火STM32開發板型號對應RT-Thread的接口文件

野火STM32開發板型號	具體芯片型號	RT-Thread不同內核的接口文件
MINI	STM32F103RCT6	libcpu/arm/cortex-m3
指南者	STM32F103VET6	libcpu/arm/cortex-m3
霸道	STM32F103ZET6	libcpu/arm/cortex-m3
霸天虎	STM32F407ZGT6	libcpu/arm/cortex-m4
F429-挑戰者	STM32F429IGT6	libcpu/arm/cortex-m4
F767-挑戰者	STM32F767IGT6	libcpu/arm/cortex-m7
H743-挑戰者	STM32H743IIT6	libcpu/arm/cortex-m7

bsp里面的rtconfig.h和board.c添加到user組文件夾下，其中rtconfig.h用于配置RT-Thread的功能， board.c用于存放硬件相關的初始化函數。源碼添加完畢之后，具體見圖 添加RT-Thread源碼到工程組文件夾。

2.4.5.2. 指定RT-Thread頭文件的路徑

RT-Thread的源碼已經添加到開發環境的組文件夾下面，編譯的時候需要為這些源文件指定頭文件的路徑，不然編譯會報錯。RT-Thread的源碼里面只有RT-Thread3.0.3componentsfinsh、RT-Thread3.0.3include和RT- Thread3.0.3includelibc這三個文件夾下面有頭文件，只需要將這三個頭文件的路徑在開發環境里面指定即可。同時我們還將RT-Thread3.0.3bsp里面的rtconfig.h這個頭文件拷貝到了工程根目錄下的user文件夾下，所以user的路徑也要加到開發環境里面。RT- Thread頭文件的路徑添加完成后的效果具體見圖 在開發環境中指定RT-Thread的頭文件的路徑。

2.5. 修改rtconfig.h

rtconfig.h是直接從RT-Thread/3.0.3/bsp文件夾下面拷貝過來的，該頭文件對裁剪整個RT-Thread所需的功能的宏均做了定義，有些宏定義被使能，有些宏定義被失能，一開始我們只需要配置最簡單的功能即可。要想隨心所欲的配置RT- Thread的功能，我們必須對這些宏定義的功能有所掌握，下面我們先簡單的介紹下這些宏定義的含義，然后再對這些宏定義進行修改。

2.5.1. rtconfig.h文件內容講解

代碼清單:移植RTT-1 (1) ：頭文件RTE_Components.h是在MDK中添加RT-Thead Package時由MDK自動生成的， 目前我們沒有使用MDK中自帶的RT-Thread的Package，所以這個頭文件不存在，如果包含了該頭文件，編譯的時 候會報錯，等下修改rtconfig.h的時候需要注釋掉該頭文件。

代碼清單:移植RTT-1 (2) ： Use Configuration Wizard in Context Menu： 在上下文中使用 配置向導來配置rtconfig.h中的宏定義。接下來代碼中夾雜的“”、“”“”、“”和“”這些符號是MDK自帶的配置向導控制符號，使用這些符號控制的代碼可以生成一個對應的圖形界面的配置 向導，rtconfig.h對應的配置向導具體見圖 rtconfig.h對應的配置向導。有關配置向導的語法，可在MDK的幫助文檔里面找到， 在搜索欄輸入Configuration Wizard 即可搜索到，具體見圖 Configuration-Wizard。具體每一個符號的語法我們這里不 做細講，有興趣的可以深究下。 對于我個人，還是傾向于直接修改rtconfig.h中的源碼，而不是通過這個配置 向導來修改，就好比一個老煙槍抽煙的時候你要給他加個過濾嘴，那是不可能的，這輩子都是不可能的。

代碼清單:移植RTT-1 (3) ：RT-Thread的基本配置，要想RT-Thread準確無誤的跑起來，這些基本配置必須得有且正確。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-1 ：RT_THREAD_PRIORITY_MAX這個宏表示RT-Thread支持多少個優先級， 取值范圍為8~~~256，默認為32。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-2：RT_TICK_PER_SECOND 表示操作系統每秒鐘有多少個tick，tick即是操 作系統的時鐘周期，默認為1000，即操作系統的時鐘周期tick等于1ms。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-3：RT_ALIGN_SIZE這個宏表示CPU處理的數據需要多少個字節對齊，默認為4個字節。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-4：RT_NAME_MAX這個宏表示內核對象名字的最大長度，取值范圍為2~~~16，默認為8。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-5：使用RT-Thread組件初始化，默認使能。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-6：使用用戶main函數，默認打開。

代碼清單:移植RTT-1 (3)-7：main線程棧大小，取值范圍為1~~~4086，單位為字節，默認為512。

代碼清單:移植RTT-1 (4)：調試配置。包括了內核調試配置，組件調試配置和線程棧溢出檢測，目前全部關閉。

代碼清單:移植RTT-1 (5)：鉤子函數配置，目前全部關閉。

代碼清單:移植RTT-1 (6)：軟件定時器配置，目前關閉，不使用軟件定時器。

代碼清單:移植RTT-1 (7)：內部通信配置，包括信號量、互斥量、事件、郵箱和消息隊列，根據需要配置。

代碼清單:移植RTT-1 (8)：內存管理配置。

代碼清單:移植RTT-1 (8)-1：RT_USING_MEMPOOL這個宏用于表示是否使用內存池，目前關閉，不使用內存池。

代碼清單:移植RTT-1 (8)-2：RT_USING_HEAP這個宏用于表示是否堆，目前關閉，不使用堆。

代碼清單:移植RTT-1 (8)-3：RT_USING_SMALL_MEM這個宏用于表示是否使用小內存，目前使能。

代碼清單:移植RTT-1 (8)-4：RT_USING_TINY_SIZE這個宏用于表示是否使用極小內存，目前關閉，不使用。

代碼清單:移植RTT-1 (9)：控制臺配置?？刂婆_即是rt_kprintf()函數調試輸出的設備，通常使用串口。

代碼清單:移植RTT-1 (10)：FINSH配置。

代碼清單:移植RTT-1 (11)：設備配置。

代碼清單:移植RTT-1 (12)：rtconfig.h配置結束。

2.5.2. rtconfig.h文件修改

rtconfig.h頭文件的內容修改的不多，具體是：注釋掉頭文件RTE_Components.h、修改了 RT_THREAD_PRIORITY_MAX、RT_TICK_PER_SECOND和RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE這三個宏 的大小，具體見 代碼清單:移植RTT-2 的高亮部分。

2.6. 修改board.c

2.6.1. board.c文件內容講解

board.c是直接從RT-Thread/3.0.3/bsp文件夾下面拷貝過來的，里面存放的是與硬件相關的初始化函數， 整個 board.c中的內容具體見 代碼清單:移植RTT-3。

代碼清單:移植RTT-3 (1)：RT-Thread相關頭文件，rthw.h是處理器相關，rtthread與內核相關。

代碼清單:移植RTT-3 (2)：SysTick相關的寄存器定義和初始化函數，這個是跟處理器相關的，等下我們直接 使用固件庫函數，可以把這部分注釋掉，也可以保留，看個人喜好。

代碼清單:移植RTT-3 (3)：RT-Thread堆配置，如果同時定義了RT_USING_USER_MAIN和 RT_USING_HEAP這兩 個宏，表示RT-Thread里面創建內核對象時使用動態內存分配方案。堆可以是內部的SRAM也可以是外部的SRAM或 SDRAM，目前的方法是從內部SRAM里面分配一部分靜態內存來作為堆空間，這里配置為4KB。rt_heap_begin_get() 和rt_heap_end_get()這兩個函數表示堆的起始地址和結束地址。這兩個函數前面的宏RT_WEAK的原型是關鍵字 __weak，表示若定義，即其它地方定義了rt_heap_begin_get()和rt_heap_end_get()這兩個函數實體， 被__weak修飾的函數就會被覆蓋。

RT_USING_USER_MAIN和RT_USING_HEAP這兩個宏在rtconfig.h中定義，RT_USING_USER_MAIN默認使能，通過使能或者失能RT_USING_HEAP這個宏來選擇使用靜態或者動態內存。無論是使用靜態還是動態內存方案，使用的都是內部的SRAM，區別是使用的內存是 在程序編譯的時候分配還是在運行的時候分配。

2.6.1.1. rt_hw_board_init()函數

代碼清單:移植RTT-3 (4)：RT-Thread啟動的時候會調用一個名為rt_hw_board_init()的函數，從函數名稱 我們可以知道它是用來初始化開發板硬件的，比如時鐘，比如串口等，具體初始化什么由用戶選擇。當這些硬件 初始化好之后，RT-Thread才繼續往下啟動。至于RT-Thread是哪個文件里面的哪個函數會調 用rt_hw_board_init()，我們在本章先不細講，留到接下來的“RT-Thread的啟動流程”章節再深究，這里我們 只需要知道我們用戶要自己編寫一個rt_hw_board_init()的函數供RT-Thread啟動的時候調用即可。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-1：更新系統時鐘，如果硬件已經能夠跑起來都表示系統時鐘是沒有問題的，該函數一般由固件庫提供。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-2：初始化系統定時器SysTick，SysTick給操作系統提供時基，1個時基我們稱之 為一個tick，tick是操作系統最小的時間單位。RT_TICK_PER_SECOND是一個在rtconfig.h中定義的宏，用于 配置SysTick每秒中斷多少次，這里配置為1000，即1秒鐘內SysTick會中斷1000次，即中斷周期為1ms。 這部 分功能等下我們會用固件庫函數SysTick_Config()來代替。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-3：硬件BSP初始化統統放在這里，比如LED，串口，LCD等。目前我們暫時沒有初始化任何開發板的硬件。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-4：這部分是RT-Thread為開發板組件提供的一個初始化函數，該函數在 components.c里面實現，由rtconfig.h里面的宏RT_USING_COMPONENTS_INIT決定是否調用，默認是開啟。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-5：rt_console_set_device()是RT-Thread提供的一個控制臺設置函數，它將指定rt_kprintf()函數 的輸出內容具體從什么設備打印出來。該函數在kservice.c里面實現，由rtconfig.h里面的RT_USING_CONSOLE和RT_USING_DEVICE這兩個宏決定是否調用，目前我們暫時不用。

代碼清單:移植RTT-3 (4)-6：rt_system_heap_init()是RT-Thread提供的一個內存初始化函數， 只有在使用RT-Thread提供的動態內存分配函數時才需要使用到。該函數在mem.c里面實現，由rtconfig.h里面的RT_USING_HEAP和RT_USING_USER_MAIN這兩個決定是否調用，目前我們暫時不用。

2.6.1.2. SysTick_Handler()函數

代碼清單:移植RTT-3 (5)：SysTick中斷服務函數是一個非常重要的函數，RT-Thread所有跟時間相關的事 情都在里面處理，具體實現見 代碼清單:移植RTT-4。

代碼清單:移植RTT-4 SysTick_Handler()函數

代碼清單:移植RTT-4 (1)：進入中斷，對中斷計數器rt_interrupt_nest加1操作。

代碼清單:移植RTT-4(2)：rt_tick_increase()用于更新時基，實現時間片，掃描系統定時器。

代碼清單:移植RTT-4(3) ：退出中斷，對中斷計數器rt_interrupt_nest減1操作。

2.6.2. board.c文件修改

board.c文件內容修改的并不多，具體見代碼清單:移植RTT-5的高亮部分。

代碼清單:移植RTT-5 修改(1)：在user目錄下新建一個board.h頭文件，用來包含固件庫和BSP相關的 頭文件和存放board.c里面的函數聲明，具體見 代碼清單:移植RTT-6。

代碼清單:移植RTT-5 修改(2)：SysTick相關的寄存器和初始化函數統統屏蔽掉，將由固件庫文件core_cm3/4/7里面的替代。

代碼清單:移植RTT-5 修改(3)：SysTick初始化函數由固件庫文件core_cm3/4/7里面的SysTick_Config()函數替代。

如果使用的是HAL庫（目前野火只在STM32 M7系列中使用HAL庫），則必須添加系統時鐘初始化函數，這個函數在 我們利用STM32CubeMX代碼生成工具配置工程時會自動給我們生成，我們只需添加到rt_hw_board_init()函數進 行初始化即可。

代碼清單:移植RTT-7 (2)：初始化系統時鐘之后，需要對SysTick進行初始化，因為系統時鐘初始化函數會 在最后將SysTick的時鐘也進行初始化為HAL庫中默認的時鐘，不滿足我們系統的要求，所以我們只能使用 HAL_SYSTICK_Config將SysTick重新初始化，根據我們的RT_TICK_PER_SECOND宏定義進行配置。保證系統正常運行。

2.7. 添加core_delay.c和core_delay.h文件

只有在使用HAL庫時才需要添加core_delay.c和core_delay.h文件。野火只在其M7系列的開發板使用了HAL，M4和M3使用的是標準庫，不需要添加。

在ST的Cortex-M7內核系列的單片機中，就不再支持標準庫而是推出了HAL庫，目前，野火只在STM32 M7系列中使用HAL庫。

HAL是意思是HardwareAbstractionLayer，即硬件抽象層。用一句話概括就是現在這個庫與標準庫相比，與底 層硬件的相關性大大地降低，程序可移植性大大提高，電工寫程序更easy，可以像計算機的碼農那樣寫代碼。對于 小白來說，Coding的門檻雖然降低了，但是HAL帶來的占用內存大，編譯慢是很多老手不喜歡的，特別是我，我就 很不喜歡，編譯一次7分鐘，簡直是要了我的老命。鑒于HAL的優缺點，我個人觀點是比較適合ST Cortex-M7內核 系列這種大內存，高性能的MCU，雖然Cortex-M3/M4也有HAL庫，但是還是使用標準庫比較好。

HAL庫驅動中，由于某些外設的驅動需要使用超時判斷（比如I2C、SPI、SDIO等），需要精確延時（精度為1ms）， 使用的是SysTick，但是在操作系統里面，我們需要使用SysTick來提供系統時基，那么就沖突了，怎么辦？我們 采取的做法是重寫HAL庫里面延時相關的函數，只有三個：HAL_InitTick()、HAL_GetTick()和HAL_Delay()， 這三個函數在HAL庫中都是弱定義函數（函數開頭帶__weak關鍵字），弱定義的意思是只要用戶重寫這三個函數， 原來HAL庫里面的就會無效。

在Cortex-M內核里面有一個外設叫DWT(Data Watchpoint and Trace)， 該外設有一個32位的寄存器叫CYCCNT， 它是一個向上的計數器， 記錄的是內核時鐘運行的個數，最長能記錄的時間為： 10.74s = 2的32次方/400000000 (CYCNNT從0開始計數到溢出，最長的延時時間與內核的頻率有關，假設內核頻率為400M，內核時鐘跳一次的時間 大概為1/400M=2.5ns)，當CYCCNT溢出之后，會清0重新開始向上計數。這種延時方案不僅精確，而且還不占用單 片機的外設資源，非常方便。所以HAL庫里面剛剛講到的需要重寫的三個函數我們都基于CYCCNT的方案來實現，具 體的實現見代碼清單:移植RTT-8和代碼清單13?9的高亮部分，其中core_delay.c和core_delay.h這兩個文件我們已經 寫好，放在user文件夾下即可，具體的使用方法看注釋。

代碼清單:移植RTT-8 (1)：重寫HAL_InitTick()函數。

代碼清單:移植RTT-8 (2)：重寫HAL_GetTick ()函數。

代碼清單:移植RTT-9 (3)：重寫HAL_Delay ()函數。

2.8. 修改main.c

我們將原來裸機工程里面main.c的文件內容全部刪除，新增如下內容，具體見 代碼清單:移植RTT-10。