前言

很多同學(xué)都問過這個問題，移植RTOS到一個開發(fā)板上，難么？需要學(xué)習(xí)哪些知識？ 從我學(xué)習(xí)國內(nèi)常見的RTOS，以及一些構(gòu)建系統(tǒng)的經(jīng)驗上看。真正要做移植的工作，需要的知識范圍還是非常廣泛的。

1. 理解這個RTOS的系統(tǒng)源碼目錄組成，源碼層級結(jié)構(gòu)（需要知道廠家SDK放哪里，系統(tǒng)層的Driver驅(qū)動，板級配置目錄，工程模板目錄）
2. 理解構(gòu)建系統(tǒng)（需要知道對應(yīng)的RTOS所使用的構(gòu)建系統(tǒng)相關(guān)配置，清楚板級的宏定義開關(guān)在哪里設(shè)置，RTOS配置，以及c文件和h文件如何添加）
3. 理解RTOS的啟動流程（萬一移植后編譯成功，但是無法運行系統(tǒng)時，要清楚如何調(diào)試，找到問題點）
4. 理解所移植的MCU的系統(tǒng)時鐘配置，外設(shè)配置等等內(nèi)容
5. 理解RTOS的系統(tǒng)調(diào)度和內(nèi)存管理（萬一無法運行系統(tǒng)，不清楚這些就不能調(diào)試）
6. 熟悉調(diào)試工具（不管是什么IDE，什么link，都需要熟悉至少一種自己常用的）

個人覺得，移植RTOS其實是一個非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎枰闹R除了上面列舉的這些，當(dāng)然越多越好。有興趣移植的話，建議先把調(diào)試工具，RTOS的系統(tǒng)調(diào)度、內(nèi)存管理和啟動流程先給熟悉了，否則一旦碰到問題就不知道自己錯在哪里。

為什么我要先過一遍OneOS的啟動流程

首先我對RTOS的基礎(chǔ)知識還是有一些的，其次也比較熟悉OneOS的目錄結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對構(gòu)建系統(tǒng)也稍微有一些了解（非常不喜歡Scons，但是沒辦法，OneOS沒有別的構(gòu)建方式）。 由于長期沒有玩OneOS，對OneOS的啟動流程有點生疏了，為了快速梳理一遍啟動的相關(guān)流程和細(xì)節(jié)，我找到了AliOS-Things的DeveloperKit開發(fā)板。這是一塊stm32l496的開發(fā)板，目前OneOS的支持也挺好的，串口、SPI屏幕，GPIO等外設(shè)都支持得很好了。代碼量相對來說也是比較少的，所以選用這一塊開發(fā)板作為熟悉啟動流程的板子。點亮圖片如下：

準(zhǔn)備工作

一、安裝編譯工具鏈： 下載gcc-arm-none-eabi工具鏈（arm官網(wǎng)有，自己喜歡哪個版本就下哪個），并安裝。

二、安裝OpenOCD（需要配置好PATH環(huán)境變量）和VSCode（隨便裝裝就行，插件只需要Cortex-Debu），網(wǎng)上已經(jīng)有教程了，不再累贅。

三、下載源碼和編譯 到gitee上克隆OneOS源碼，然后打開OneOS源碼目錄（git clone下來的），切換到v2.3.0版本，并打開根目錄下projects目錄，按教程生成stm32l496-ali-developerkit模板的工程，并編譯好。

開始調(diào)試

我用的是VSCode，要調(diào)試嵌入式設(shè)備，僅僅需要安裝Cortex-Debug這個插件就可以開始調(diào)試了（編譯工具鏈和OpenOCD需要提前安裝和配置好）。按下圖的順序創(chuàng)建launch.json調(diào)試配置文件。

1. 創(chuàng)建launch.json文件：

2. 選擇Cortex Debug調(diào)試器

3. 在打開的launch.json文件編輯中，將文件內(nèi)容替換成以下內(nèi)容。

复制{
   // 使用 IntelliSense 了解相關(guān)屬性。
   // 懸停以查看現(xiàn)有屬性的描述。
   // 欲了解更多信息，請訪問: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
   "version": "0.2.0",
   "configurations": [
       {
           "name": "Cortex Debug",
           "cwd": "${workspaceFolder}/build",                   //  調(diào)試時的工作目錄應(yīng)和編譯目錄一致，否則在調(diào)試中會定位不到源碼
           "executable": "${workspaceFolder}/out/oneos.elf",    //  修改成編譯生成的elf文件路徑
           "request": "launch",
           "type": "cortex-debug",
           "runToEntryPoint": "Reset_Handler",     // 入口點改成stm32的復(fù)位入口函數(shù)
           "servertype": "openocd",               //  GDB Server修改成openocd
           "configFiles": [
               "interface/stlink.cfg",            //  使用板載stlink
               "target/stm32l4x.cfg"              //  調(diào)試目標(biāo)為stm32l4x
           ]
       }
   ]
}

進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)

點擊綠色的小三角開始調(diào)試，30秒左右就正式進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)了如下圖。

在這里，我們先不著急執(zhí)行程序，往下拉到110行，會發(fā)現(xiàn)程序入口點被修改成了entry，如下圖：

注意：很多RTOS都會修改啟動文件，替換程序入口點。因為需要在用戶應(yīng)用調(diào)用之前，先初始化RTOS的相關(guān)內(nèi)容。對于用戶來說，這些初始化的東西在大部分的時候是不需要關(guān)注的（寫應(yīng)用時重點關(guān)注應(yīng)用邏輯，外設(shè)初始化、操作系統(tǒng)初始化這些是移植時就要完善好的）。假如是一款全新的芯片（源碼中找不到類似或者已有的芯片支持和啟動文件的）要移植進(jìn)來，需要關(guān)注入口點，否則就算編譯通過了，也沒辦法正常啟動系統(tǒng)。

OneOS啟動流程學(xué)習(xí)

當(dāng)我們跟著entry函數(shù)，會發(fā)現(xiàn)它實際上調(diào)用的是_k_startup函數(shù)，如下圖：

真正的啟動流程_k_startup函數(shù)

然后在_k_startup函數(shù)中，有不同功能的函數(shù)，大致如下圖：

對于移植工作來說，最容易讓人迷惑的，也就是_k_core_auto_init這個函數(shù)的內(nèi)容，函數(shù)實現(xiàn)如下圖：

是不是完全看不懂它做了什么，其實這就是有名的Init Call機(jī)制。因為RTOS運行前，需要做相當(dāng)多的準(zhǔn)備工作，而根據(jù)用戶的組件設(shè)定的不同（例如使用了不同的組件），調(diào)用的內(nèi)容也會有所區(qū)別。所以對于這些變化的準(zhǔn)備工作，如果都寫在一個函數(shù)里，會很亂，也很難看。所以不少RTOS都借鑒了Linux的Init Call機(jī)制。 通過一段區(qū)分了不同初始化級別的指針，按順序取出指針并執(zhí)行對應(yīng)的初始化函數(shù)。

Init Call 機(jī)制的簡單理解

其實我們并不需要過于在意Init Call機(jī)制是如何實現(xiàn)的，我們只需要知道，它是保存在Flash中的一段指針，通過這些指針可以有順序的對初始化函數(shù)進(jìn)行調(diào)用即可。以下是在Map文件中搜索.init_call找到的對應(yīng)內(nèi)容。在文件中我們不難看出， 當(dāng)前的工程里一共分了1、2、3、4、5、7個啟動等級（別問我為啥沒有6，以為map文件里沒有），并保存了對應(yīng)等級需要執(zhí)行的函數(shù)指針。

1. 現(xiàn)在我們繼續(xù)跟著啟動流程走，點擊單步執(zhí)行，進(jìn)入 Init Call 機(jī)制 指定的第一個函數(shù)（cotex_m_set_vector）中，大部分情況下可以不用管它，應(yīng)該是處理中斷向量表指針之類的內(nèi)容。

2. 單步跳出這個函數(shù)后，接下來進(jìn)入 Init Call 機(jī)制 指定的第二個函數(shù)（os_hw_board_init），這個函數(shù)調(diào)用了**板級的外設(shè)初始化函數(shù)**，這個在我們移植的時候需要注意把板級外設(shè)初始化的函數(shù)更名成下圖的名稱。同時在圖中也可以看到Init Call 機(jī)制實現(xiàn)的重要一環(huán)，OS_PREV_INIT(函數(shù)名稱, 啟動等級)。正是通過一行，編譯器才會將這個函數(shù)指針存入Init Call 機(jī)制在flash中指定的固定指針段里。

1. 單步跳出這個函數(shù)后，接下來進(jìn)入 Init Call 機(jī)制 指定的第三個函數(shù)（driver_stm32_usart_early_driver_init），這個函數(shù)給系統(tǒng)的前期輸出指派了對應(yīng)的串口設(shè)備（oneos_config.h文件中定義的OS_CONSOLE_DEVICE_NAME串口名稱一致的設(shè)備）。若發(fā)現(xiàn)沒有串口輸出信息，可以先檢查是否正確初始化了對應(yīng)串口，以及是否正確指派了串口設(shè)備。

接下來的啟動過程，就不再去分析了（太菜，后面的也不知道怎么解釋）。我們移植前期需要關(guān)注的啟動內(nèi)容，大概就是這些了。基本上完成一個移植工作，串口正常工作，系統(tǒng)調(diào)度正常運行，這兩個工作是優(yōu)先保障的。因為串口Debug也是一個常用的技巧，大部分時候串口輸出可以幫助調(diào)試。而完成了串口和線程調(diào)度，移植的初步階段就完成了。RTOS的Shell交互，也是非常有用的一個工具。以下是進(jìn)入OneOS的啟動信息和shell截圖。可以通過在shell中查看線程信息，線程堆信息等待內(nèi)容。甚至可以在shell中開啟外設(shè)，修改外設(shè)狀態(tài)等（需要編寫shell命令進(jìn)行支持）。

本次分享就暫時告一段路，移植經(jīng)驗的分享會接著做構(gòu)建系統(tǒng)部分的。

審核編輯 黃昊宇