【LiteOS】STM32F103-LiteOS移植教程（详细篇）【华为云技术分享】

时间：2024-03-01 22:25:12
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总览

本文基于STM32F103C8T6，详细讲述华为LiteOS的移植过程。开发工具是MDK5。LiteOS官方已经适配过cortex M系列内核的单片机，因此移植过程非常简单。

LiteOS有两种移植方案：OS接管中断和非接管中断方式。接管中断的方式，是由LiteOS创建很管理中断，需要修改stm32启动文件，移植比较复杂。STM32的中断管理做的很好，用不着由LiteOS管理中断，所以我们下边的移植方案，都是非接管中断的方式的。中断的使用，跟在裸机工程时是一样的。

在target_config.h 中将 LOSCFG_PLATFORM_HWI 宏定义为 NO，即为不接管中断方式。该值默认为NO 。

移植的主要步骤如下：

1、添加内核文件

2、配置头文件

3、移除systick和pendsv中断

4、修改target_config.h

5、重定向printf函数（一般在裸机工程中就会实现）

说明：内核运行过程中会通过串口打印一些错误信息。如果日志功能开启、而又没有重定向printf函数的话，则会导致日志打印出错，程序异常卡死。之前我就是没有重定向printf函数，结果出了莫名其妙的问题，程序异常卡死在创建任务的地方。

下边我们通过新建一个裸机工程，一步步讲解如何进行移植。以下是详细过程。

一、创建裸机工程

我们这次使用的是一个STM32F103C8T6的最小系统板，板载有三个LED、一个串口。LED连接引脚为（PB5\PB6\PB7），低电平点亮；串口为USART1(PA9，PA10)，采用DMA+空闲中断的方式接收数据。我们利用STM32CubeMX来生成裸机工程（STM32CubeMX的使用本文不详细描述），设置如下：

1、引脚配置

  • 配置PB5\PB6\PB7为推挽输出方式；
  • 配置PA9\PA10为USART1复用功能；
  • 配置PA13为SWDIO功能，PA14为SWCLK功能（下载及调试）
  • 使能串行调试功能

2、时钟配置

3、串口配置

4、生成代码

勾选生成对应外设驱动的‘.c/.h’文件，生成代码。

打开工程，加入LED开关状态的宏定义和串口空闲中断接收的代码，具体如下（当然，如果你不使用DMA+空闲中断的方式，也可以不进行下边2中的修改，但是一定要重定向printf函数）：

1、在main.h中加入LED宏定义代码。

1 #define LED1_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET)
2 #define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET)
3  
4 #define LED2_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET)
5 #define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET)
6  
7 #define LED3_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET)
8 #define LED3_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED3_Pin, GPIO_PIN_SET)

2、实现串口空闲中断接收

在usart.h中加入如下代码：

 1 #define UART1_BUFF_SIZE     256 //串口接收缓存区长度
 2 typedef struct  
 3 {  
 4   uint8_t  RxFlag;            //空闲接收标记  
 5   uint16_t RxLen;             //接收长度  
 6   uint8_t  *RxBuff;           //DMA接收缓存  
 7 }USART_RECEIVETYPE;  
 8 extern USART_RECEIVETYPE Uart1Rx;
 9 void USART1_ReceiveIDLE(void);
10 void UART_SendData(USART_TypeDef * Uart,uint8_t *buff,uint16_t size);
11 在usart.c中加入如下代码
12 static uint8_t Uar1tRxBuff[UART1_BUFF_SIZE+1]; //定义串口接收buffer
13 USART_RECEIVETYPE Uart1Rx = {
14                      .RxBuff = Uar1tRxBuff,
15                    };
16  
17 void USART1_ReceiveIDLE(void)  
18 {  
19     uint32_t temp;  
20     if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  
21     {
22         __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE); 
23         temp = huart1.Instance->SR;
24         temp = huart1.Instance->DR;
25         HAL_UART_DMAStop(&huart1);  
26         temp = huart1.hdmarx->Instance->CNDTR;  
27         Uart1Rx.RxLen =  UART1_BUFF_SIZE - temp;   
28         Uart1Rx.RxFlag=1; 
29         Uart1Rx.RxBuff[Uart1Rx.RxLen] = 0;
30         HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Uart1Rx.RxBuff,UART1_BUFF_SIZE);  
31     } 
32 }
33 void UART_SendByte(USART_TypeDef * Uart,uint8_t data)
34 {     
35     Uart->DR = data;
36 while((Uart->SR&UART_FLAG_TXE)==0);
37 while((Uart->SR&UART_FLAG_TC)==0);       
38 }
39 void UART_SendData(USART_TypeDef * Uart,uint8_t *buff,uint16_t size)
40 {
41     while(size--)
42 {
43 Uart->DR = *(buff++);
44 while((Uart->SR&UART_FLAG_TXE)==0);
45 }
46     while((Uart->SR&UART_FLAG_TC)==0);       
47 }
48 ///重定向c库函数printf到USART1
49 int fputc(int ch, FILE *f)
50 {
51     /* 发送一个字节数据到USART1 */
52     UART_SendByte(USART1, (uint8_t) ch);
53     return (ch);
54 }
55  
56 ///重定向c库函数scanf到USART1
57 int fgetc(FILE *f)
58 {
59     /* 等待串口1输入数据 */
60     while((USART1->SR&UART_FLAG_RXNE)==0);
61     return (int)USART1->DR&0xff;
62 }

修改void MX_USART1_UART_Init(void)，在最后加入以下代码：

1 //add for DMA.Idle interrupt
2   __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE); 
3   __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC); 
4   HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart1Rx.RxBuff, UART1_BUFF_SIZE); //开启DMA接收 
5   __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);               //使能空闲中断

在stm32f1xx_it.c中声明USART1_ReceiveIDLE，并在串口中断中调用该函数：

 1 void USART1_ReceiveIDLE(void);
 2  
 3 void USART1_IRQHandler(void)
 4 {
 5   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
 6   USART1_ReceiveIDLE();
 7   /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
 8   HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
 9   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
10  
11   /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
12 }

3、在main.c的main中添加代码验证裸机工程

 1  while (1)
 2   {
 3     /* USER CODE END WHILE */
 4  
 5     /* USER CODE BEGIN 3 */
 6       LED1_ON();
 7       LED2_ON();
 8       LED3_ON();
 9       HAL_Delay(300);
10       LED1_OFF();
11       LED2_OFF();
12       LED3_OFF();
13       HAL_Delay(300);
14       printf("This is the uart test!\r\n");
15       if(Uart1Rx.RxFlag){
16           Uart1Rx.RxFlag = 0;
17           UART_SendData(USART1,Uart1Rx.RxBuff,Uart1Rx.RxLen);
18       }
19   }

编译下载代码，程序正常运行，LED闪烁，同时打印字符串。

经过上述操作，我们已经完成了裸机工程的准备工作。

二、内核移植

1、下载LiteOS

LiteOS 开源代码路径：https://github.com/LiteOS/LiteOS

注：LiteOS 最新特性都存放在 develop 分支中，建议取该分支代码进行学习。本文的代码即为 develop分支代码。

点击链接进入LiteOS代码仓库首页，切换至develop分支，点击右侧“Clone or download”按钮，选择Download ZIP，下载代码，如下图所示：

LiteOS内核代码目录结构如下图所示：

2、拷贝内核代码

在工程目录下新建LiteOS文件夹(文件夹名称个人自定义)，从上一步下载的LiteOS内核源码中，将arch、kernel、targets\STM32F103VET6_NB_GCC\OS_CONFIG 拷贝至LiteOS文件夹内，如下图所示：

arch 中是CPU架构相关的代码；kernel是LiteOS内核代码；OS_CONFIG中是配置内核功能的头文件，可用于裁剪内核功能，我们从官方提供的例程中拷贝过来（可从target文件夹给出的例子中任意拷贝一个）。

3、向MDK工程添加内核文件

打开MDK工程，打开Mange Project Items。

  • 添加arch分组

在Groups添加 LiteOS/Arch分组，添加以下文件：

1 arch\arm\arm-m\src 目录下的全部文件：
2     los_hw.c
3     los_hw_tick.c
4     los_hwi.c
5 arch\arm\arm-m\cortex-m3\keil 目录下的：
6     los_dispatch_keil.S

如下图所示：

注：点击AddFiles时，MDK默认添加.c类型的文件。los_dispatch_keil.S是汇编文件，因此在添加时，需要将文件类型选择为All files。

  • 添加kernel分组

在Groups添加 LiteOS/kernel分组，添加以下文件：

1 kernel\base\core  下面全部 .c 文件
2 kernel\base\ipc   下面全部 .c 文件
3 kernel\base\mem\bestfit_little 下面全部 .c 文件
4 kernel\base\mem\common 下面全部 .c 文件
5 kernel\base\mem\membox 下面全部 .c 文件
6 kernel\base\misc 下面全部 .c 文件
7 kernel\base\om 下面全部 .c 文件
8 kernel\extended\tickless 下面全部 .c 文件 （如不使用tickless，可不添加）
9 kernel 下面的 los_init.c

说明：liteos提供三套动态内存算法，位于kernel/base/mem目录下，分别为bestfit、bestfit_little、tlsf，我们本次移植的是bestfit_little.可根据需求移植其他的算法。kernel\base\mem\membox目录下是 LiteOS 提供的静态内存算法，与动态内存算法不冲突。

4、配置头文件

如下图所示，依次点击1、2、3，打开头文件配置窗口：

头文件配置如下图所示：

需要添加的头文件路径为：

1 arch\arm\arm-m\include
2  
3 kernel\include
4  
5 kernel\base\include
6  
7 kernel\extended\include
8  
9 OS_CONFIG

5、移除Systick和pendsv中断

打开stm32f1xx_it.c，找到 SysTick_Handler 和 PendSV_Handler

将这两个中断处理函数屏蔽掉。否则会出现如下编译错误。

说明：liteos内核使用到了systick和pendsv这两个中断，并在内核代码中有对应实现

6、修改target_config.h

OS_CONFIG/target_config.h 文件，该文件主要用于配置MCU驱动头文件、RAM大小、内核功能等，需要根据自己的环境进行修改。

我们主要需要修改以下两处：

  • MCU驱动头文件

根据使用的MCU，包含对应的头文件。

  • SRAM大小

根据使用的MCU芯片SRAM大小进行修改。

这里我们使用的是STM32F103C8T6，其SRAM为20KB。

  • 不接管中断

设置LOSCFG_PLATFORM_HWI 宏定义为 NO（该值默认为NO，一般无需修改，出于谨慎，移植过来还是要检查下）

target_config.h 文件还有很多其他宏定义，主要是配置内核的功能。比如是否使用队列、软件定时器、是否使用时间片、信号量等。

经过以上的操作，LiteOS的移植就完成了。点击编译。

7、创建一个任务

经过前面的操作，移植工作就完成了，这里我们可以创建一个任务，使用LiteOS。在下边的例子中，我们创建了两个任务，一个任务按照2S的周期点亮LED1，另外一个任务按照400毫秒的周期点亮LED2。以下是代码实现：

  1 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
  2 #include "main.h"
  3 #include "dma.h"
  4 #include "usart.h"
  5 #include "gpio.h"
  6  
  7 /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
  8 /* USER CODE BEGIN Includes */
  9 #include "los_sys.h"
 10 #include "los_task.ph"
 11 #include "los_memory.ph"
 12 /* USER CODE END Includes */
 13 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
 14 void SystemClock_Config(void);
 15 /* USER CODE BEGIN PFP */
 16  
 17 /* USER CODE END PFP */
 18  
 19 /* Private user code ---------------------------------------------------------*/
 20 /* USER CODE BEGIN 0 */
 21 static void Led1Task(void)
 22 {
 23     while(1) {
 24         LED1_ON();
 25         LOS_TaskDelay(1000);
 26         LED1_OFF();
 27         LOS_TaskDelay(1000);
 28     }
 29 }
 30 static void Led2Task(void)
 31 {
 32     while(1) {
 33         LED2_ON();
 34         LOS_TaskDelay(200);
 35         LED2_OFF();
 36         LOS_TaskDelay(200);
 37     }
 38 }
 39 UINT32 RX_Task_Handle;
 40 UINT32 TX_Task_Handle;
 41 static UINT32 AppTaskCreate(void)
 42 {
 43 UINT32 uwRet = LOS_OK;
 44     TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;
 45  
 46 task_init_param.usTaskPrio = 4;
 47 task_init_param.pcName = "RxTask";
 48 task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Led1Task;
 49 task_init_param.uwStackSize = 512;
 50 uwRet = LOS_TaskCreate(&RX_Task_Handle, &task_init_param);
 51     if (uwRet != LOS_OK)
 52     {
 53         printf("Led1Task create failed,%X\n",uwRet);
 54         return uwRet;
 55     }
 56     
 57     task_init_param.usTaskPrio = 4;
 58 task_init_param.pcName = "TxTask";
 59 task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Led2Task;
 60 task_init_param.uwStackSize = 512;
 61 uwRet = LOS_TaskCreate(&TX_Task_Handle, &task_init_param);
 62     if (uwRet != LOS_OK)
 63     {
 64         printf("Led2Task create failed,%X\n",uwRet);
 65         return uwRet;
 66     } 
 67 return LOS_OK;
 68 }
 69 /* USER CODE END 0 */
 70  
 71 /**
 72   * @brief  The application entry point.
 73   * @retval int
 74   */
 75 int main(void)
 76 {
 77   /* USER CODE BEGIN 1 */
 78     UINT32 uwRet = LOS_OK;
 79  
 80   /* USER CODE END 1 */
 81   
 82  
 83   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
 84  
 85   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
 86   HAL_Init();
 87  
 88   /* USER CODE BEGIN Init */
 89  
 90   /* USER CODE END Init */
 91  
 92   /* Configure the system clock */
 93   SystemClock_Config();
 94  
 95   /* USER CODE BEGIN SysInit */
 96  
 97   /* USER CODE END SysInit */
 98  
 99   /* Initialize all configured peripherals */
100   MX_GPIO_Init();
101   MX_DMA_Init();
102   MX_USART1_UART_Init();
103   /* USER CODE BEGIN 2 */
104   LOS_KernelInit();
105   uwRet = AppTaskCreate();
106   if(uwRet != LOS_OK) {
107       printf("LOS Creat task failed\r\n");
108       //return LOS_NOK;
109   }
110   LOS_Start();
111   /* USER CODE END 2 */
112  
113   /* Infinite loop */
114   /* USER CODE BEGIN WHILE */
115   while (1)
116   {
117     /* USER CODE END WHILE */
118  
119     /* USER CODE BEGIN 3 */
120       //code below are used to verify the hardware.
121       LED1_ON();
122       LED2_ON();
123       LED3_ON();
124       HAL_Delay(300);
125       LED1_OFF();
126       LED2_OFF();
127       LED3_OFF();
128       HAL_Delay(300);
129       printf("This is the uart test!\r\n");
130   }
131   /* USER CODE END 3 */
132 }
133  
134 /**
135   * @brief System Clock Configuration
136   * @retval None
137   */
138 void SystemClock_Config(void)
139 {
140   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
141   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
142  
143   /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
144   */
145   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
146   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
147   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
148   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
149   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
150   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL16;
151   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
152   {
153     Error_Handler();
154   }
155   /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
156   */
157   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
158                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
159   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
160   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
161   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
162   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
163  
164   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
165   {
166     Error_Handler();
167   }
168 }
169  
170 /* USER CODE BEGIN 4 */
171  
172 /* USER CODE END 4 */
173  
174 /**
175   * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
176   * @retval None
177   */
178 void Error_Handler(void)
179 {
180   /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
181   /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
182  
183   /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
184 }
185  
186 #ifdef  USE_FULL_ASSERT
187 /**
188   * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
189   *         where the assert_param error has occurred.
190   * @param  file: pointer to the source file name
191   * @param  line: assert_param error line source number
192   * @retval None
193   */
194 void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
195 { 
196   /* USER CODE BEGIN 6 */
197   /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
198      tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
199   /* USER CODE END 6 */
200 }
201 #endif /* USE_FULL_ASSERT */

附件为移植好的工程代码。

（代码中有串口空闲中断+DMA的样例代码，可参考。利用串口空闲中断，可以很好的实现数据分帧）

LiteosPorting.rar

作者：llb90

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