瑞薩電子 MCU RT-Thread開發設計大賽一等獎作品

作者：架構師李肯(全網同名)

1 前言

本文重點介紹了基于RT-Thread和RA6M4實現samba服務的移動網盤，包括RT-Thread操作系統的使用情況、硬件載體RA6M4處理器、Samba服務的適配移植等核心內容。

關于Samba服務，使用Linux系統作為開發環境的小伙伴一定非常熟悉，它是Linux操作系統中的文件系統與Windows操作系統的文件系統溝通的重要橋梁。更多關于它的更多介紹，可以詳見 Samba 。

2 項目簡介

2.1 項目名稱

基于RT-Thread和RA6M4實現samba服務的移動網盤

2.2 設計思路

基于RT-Thread操作系統，使用RA6M4硬件載體實現samba服務器的功能，把文件通過 samba 協議共享出去。

2.3 主要解決的問題

在使用場景上，這個嵌入式移動網盤的投入使用，可以滿足一定程度上解決云主機快速免費存儲空間擴容的難題，且數據本地可控。

2.4 項目創新點

samba服務在小型RTOS設備上的移植和使用。

3 系統架構介紹

系統核心架構圖如下圖所示：

一言以蔽之：Windows系統通過samba協議訪問搭載RT-Thread操作系統的RA6M4實現的smdb服務 。

4 系統設計說明

下面就系統的各個組件的設計，做簡要的說明。

4.1 硬件部分

硬件部分主要分為四大部分：MCU主控、Wi-Fi模組。

MCU主控 ：RA6M4

Wi-Fi模組 : ESP8266

我這里使用的搭建ESP8266 Wi-Fi芯片的模組ESP-12F，它是由安信可科技開發的，該模塊核心處理器 ESP8266 在較小尺寸封裝中集成了 業界領先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，帶有 16 位精簡模式，主頻支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板載天線。

4.2 軟件部分

RT-Thread內核部分

本項目使用了最新版本的RT-Thread，由于本項目需要使用 at-server 的功能，而Studio更新的 4.1.0 版本并沒有很好地支持這個特性，后面在最新的代碼倉庫中看到了有關 at-server 的更新，于是手動更新到了最新的版本。

軟件包部分

這里主要用了 at_device 軟件包，并且使用它搭載 ESP8266 Wi-Fi模塊，建立server角色的網絡服務。在測試工程中，還使用了 ramdisk 這個軟件包，但是使用過程中，發現了一些問題，后面沒有再使用。

samba服務部分

本次移植samba源碼，考慮到嵌入式設備的ROM/RAM比較緊張，特意找了很老的samba源碼，最終的實現也證實了這一點，太新的版本壓根不夠資源去移植，且它依賴了大量Linux原生的接口，根本無從適配。

經過簡單驗證和挑選，我選的是 smaba-1.9.13，這個版本大概是 1995年發布的，大家可以想象下：

更多samba的歷史版本，可以查看 這里

https://download.samba.org/pub/samba/old-versions/

應用邏輯部分

應用邏輯部分，比較簡單，基本就是初始化系統、初始化Wi-Fi網絡，初始化文件系統、初始化smbd的配置文件，以及啟動smbd服務器，并處于監聽狀態，等待客戶端來連接。

5 項目實施過程

主要實施過程如下所示：

5.1 項目預研

早期有做了一個 嵌入式移動網盤 的初步方案，不過當時是想自己實現協議，真正實現下來，難度可是非常大;不僅要自己設計協議，還要自己設計客戶端、服務端，這期間的穩定性也沒辦法保證。

后來，我考慮到了使用 現在的samba協議做移植，但看了最新版本的smaba協議源碼，感覺一般的嵌入式設備壓根可能跑不起來，因為實現得太龐大了。

在這次項目前期，我想到會不會samba早期的實現包會比較輕量呢，也許能夠在RTOS上基于嵌入式設備把它跑起來?抱著試一試的態度，才有了這個項目。

5.2 方案設計

整體方案設計，延續上文有提及的系統架構示意圖，整體上思路還是比較簡單，核心工作就是完成samba協議基于RT-Thread和RA6M4上的移植適配。

這個方案下，客戶端(Windows側)都是現成的，并不存在障礙，但是要保證實現的smbd服務能兼容Windows10的samba掛載請求。

5.3 方案移植

真正做方案移植的時候，我分三步走，每一步的輸出都是后一步輸入的重要前提：

第一步：檢索可用的samba源碼版本，使用原生的Linux系統快速驗證

這一部分，重點是要快速驗證可行性，并且只能是源碼編譯那種移植，不能用軟件包，期間我總共下載了近 20 個版本，最終選定使用 1.9.13 版本，理由是它使用了SMB2協議版本，同時，它的源碼結構是一開始的簡單版本模式的最后一個版本，后面的版本源碼目錄就變得復雜了，層次關系比較亂。

第二步：使用Qemu-vexpress-A9做基于RT-Thread操作系統的移植適配

單在Linux上跑通了并不稀奇，也不見得就一定能在RT-Thread系統上跑通，所以為了盡快驗證在RT-Thread跑通的可能性，我選用Qemu-vexpress-A9做仿真驗證，解決一些接口移植的問題，同時還要調通smbd跑起來后，對Windows10的samba請求的兼容。

幸運地是，在Qemu上移植還是比較順利的，我把一些操作系統沒有實現的接口玻璃出來，同時一些RTT無法支持的特性就使用宏定義屏蔽，只要不影響核心邏輯功能即可。

另外一個，使用QEMU模擬器，使用使用 網卡橋接或網卡共享 使得windows可以鏈接QEMU建立的服務器，這個課題也在這部分的移植中有所收獲，以后有時間可以寫篇教程介紹介紹。

第三步：將Qemu模擬器跑通的源碼移植到RA6M4上

最后一步才是真正的上戰場，這里就需要先熟悉RA6M4的開發環境，工程模板的主題框架等等。

隨后才慢慢開始移植ESP8266的接入，samba源碼的接入，下載調試等等。

這期間也遇到了一個很坑的的事，在接入ESP8266的時候，不知參考了論壇哪篇文章，它展示的UART3的引腳號是錯誤的，結果把我誤導了，導致ESP8266死活不成功。

后面還是自己翻手冊，找到了配置引腳的地方，終于把Wi-Fi模塊搞定了，真的是 盡信書，不如無書 !

5.4 方案調試

方案調試，一個是把ESP8266接入進來，讓RA6M4具備對外的網絡能力;另一個就是把samba服務在RA6M4上給跑起來。不過這說起來，真的就是一把鼻涕，一把累。后面的項目總結會祥講，每一個成功的項目背后一定少不了困難。

5.5 方案優化

后續提升下RA6M4的server網絡模式的穩定性、將文件系統掛載在flash上的可能性，同時實現samba服務中對用戶名和密碼的校驗。

6 項目效果顯示

相關的展示圖片和演示視頻，見下文：

【項目展示圖片】

【項目演示視頻】點擊 這里 播放。

【項目開源代碼】

REPO: RT-Thread_RA6M4_Samba

https://gitee.com/recan-li/rt_thread_ra6m4_samba

7 項目復盤

搞了幾個項目了，RT-Thread Studio還是用不慣，可能一直以來開發我都習慣了遠離這種集成式的編程IDE，移植傾向于類似sublime這種輕量級的編輯工具，它只負責編輯，構建編譯還是使用其他的方式進行。我總是覺得這樣收放更加自如，現在使用Studio，有些時候總覺得縮手縮腳的，可能真的是使用不夠熟吧。

RTT中實現 at-server 的可參考例程很少，在論壇里也發現好幾個朋友有類似的困惑：第一個是如何使用，第二個是穩定性如何。后續有時間我再總結總結我使用這個 at-server 的一些經驗。

在我的這個項目中，說實話 RA6M4 這個使用起來還是比較 吃力，主要由兩個方面：

1)這個項目強烈依賴網絡，而本身資源環境并不帶網絡適配器，只能使用類似ESP8266這種外設網卡，而且是AT模式，加上RTT中的 at-server “并不穩定好用”，所以前期我這里摸索困惑了好久好久，一度有放棄的念頭;

2)這個項目強烈依賴文件系統，而RA6M4的例程里，對文件系統這一塊也暫時未看到好的適配例程，只能自己去玩;所以為了加快方案的驗證，我采用了 ramfs 用內存去仿真文件系統，一定程度上解決了一些問題;但是偏偏ramfs又不支持創建目錄，經過搜索軟件包，得知ramdisk這個軟件包可以解決這個問題。結果使用后，掛載是掛載上了，也可以創建目錄，但是/tmp目錄下一堆的莫名文件，每個文件幾百MB，也可能是一些配置搞錯了，但是掛載出來的文件系統有問題;最后還是放棄了ramdisk。

綜上兩個最大的需求，都沒有很好的解決方案，所以最終在RA6M4上實現的并不是很穩定。

類似的，同樣的samba源碼，在QEMU-VEXPRESS-A9上，跑得非常優秀，非常穩定，這個真就比不了。

samba 源碼的移植過程中，遇到很多Linux原生對文件系統權限管理的接口或內容，考慮到RTT這邊實現的文件系統肯定沒有相關的，所以裁掉了很多關于這方面的校驗。同時，實現的samba目前還是guest模式，即不檢驗用戶名和密碼，后續可以再改進改進。

RA6M4的下載真的太慢了，下載的過程都可以打個瞌睡了，比較影響調試。

8 致謝

感謝論壇各路大佬的支持，感謝瑞薩和RT-Thread的大力支持，期待后續有更多這樣的優秀活動開放。

9 更多分享

架構師李肯

架構師李肯(全網同名)，一個專注于嵌入式IoT領域的架構師。有著近10年的嵌入式一線開發經驗，深耕IoT領域多年，熟知IoT領域的業務發展，深度掌握IoT領域的相關技術棧，包括但不限于主流RTOS內核的實現及其移植、硬件驅動移植開發、網絡通訊協議開發、編譯構建原理及其實現、底層匯編及編譯原理、編譯優化及代碼重構、主流IoT云平臺的對接、嵌入式IoT系統的架構設計等等。擁有多項IoT領域的發明專利，熱衷于技術分享，有多年撰寫技術博客的經驗積累，連續多月獲得RT-Thread官方技術社區原創技術博文優秀獎，榮獲CSDN博客專家、CSDN物聯網領域優質創作者、2021年度CSDN&RT-Thread技術社區之星、2022年RT-Thread全球技術大會講師、RT-Thread官方嵌入式開源社區認證專家、RT-Thread 2021年度論壇之星TOP4、華為云云享專家(嵌入式物聯網架構設計師)等榮譽。堅信【知識改變命運，技術改變世界】!歡迎關注我的gitee倉庫01workstation ，日常分享一些開發筆記和項目實戰，歡迎指正問題。