第12章RT-Thread開發(fā)應(yīng)用實例12.1RT-Thread線程管理應(yīng)用實例嵌入式開發(fā)人員要對自己設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)了如指掌，線程的優(yōu)先級信息，線程與中斷的處理，線程的運(yùn)行時間、邏輯、狀態(tài)等都要明確，才能設(shè)計出好的系統(tǒng)，所以，在設(shè)計時需要根據(jù)需求制定框架。在設(shè)計之初就應(yīng)該考慮下面幾點因素：線程運(yùn)行的上下文環(huán)境、線程的執(zhí)行時間應(yīng)合理設(shè)計。RT-Thread中程序運(yùn)行的上下文包括以下3種：（1）中斷服務(wù)函數(shù)。（2）普通線程。（3）空閑線程。12.1.1線程的設(shè)計要點1．中斷服務(wù)函數(shù)中斷服務(wù)函數(shù)運(yùn)行于特權(quán)模式，不能阻塞或調(diào)用阻塞API，應(yīng)簡潔快速，僅標(biāo)記事件，由線程處理。過長中斷會影響系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計時注意中斷頻率和處理時間。2．普通線程實時系統(tǒng)中，線程死循環(huán)會阻塞低優(yōu)先級線程，影響系統(tǒng)運(yùn)行。設(shè)計時應(yīng)避免無阻塞循環(huán)，保證線程能進(jìn)入阻塞態(tài)，確保低優(yōu)先級線程正常執(zhí)行。3．空閑線程空閑線程是RT-Thread無工作時自動運(yùn)行的線程，支持鉤子執(zhí)行特殊功能，負(fù)責(zé)資源回收，且必須始終可運(yùn)行，不允許阻塞。在空閑線程鉤子上掛接的空閑鉤子函數(shù)，應(yīng)該滿足以下條件：（1）不會掛起空閑線程。（2）不應(yīng)該陷入死循環(huán)，需要留出部分時間用于系統(tǒng)處理系統(tǒng)資源回收。4．線程的執(zhí)行時間線程的執(zhí)行時間一般是指兩個方面，一是線程從開始到結(jié)束的時間，二是線程的周期。線程執(zhí)行時間指從開始到結(jié)束的時間和周期，需要設(shè)計時同時考慮。如線程Ta周期10ms，運(yùn)行1ms，需在10ms內(nèi)響應(yīng)事件A。若線程Tb周期50ms，運(yùn)行100μs，優(yōu)先級高于Ta，搶占資源后仍保證Ta在10ms內(nèi)完成響應(yīng)，系統(tǒng)實時性不受影響。若線程Tc運(yùn)行20ms，優(yōu)先級高于Ta，會導(dǎo)致Ta錯過10ms響應(yīng)，故設(shè)計時應(yīng)確保運(yùn)行時間短的線程優(yōu)先級更高。線程管理實例是將線程常用的函數(shù)進(jìn)行一次實驗，在野火STM32開發(fā)板上進(jìn)行該實驗，創(chuàng)建兩個線程，一個是LED線程，另一個是按鍵線程，LED線程是顯示線程運(yùn)行的狀態(tài)，而按鍵線程是通過檢測按鍵的按下與否來進(jìn)行對LED線程的掛起與恢復(fù)，RT-Thread線程管理MDK工程架構(gòu)如圖12-1所示。12.1.2線程管理實例圖12-1RT-Thread線程管理MDK工程架構(gòu)RT-Thread線程管理代碼清單參考書中內(nèi)容。（1）將程序編譯好，用USB線連接計算機(jī)和開發(fā)板的USB接口（絲印為USB轉(zhuǎn)串口）。（2）使用DAP仿真器將程序下載到野火STM32開發(fā)板。（3）在計算機(jī)上打開串口調(diào)試助手，復(fù)位開發(fā)板，可以看到rt_kprintf()的打印信息。（4）開發(fā)板上的LED開始閃爍。（5）按下開發(fā)板的KEY1按鍵，線程掛起，燈停止閃爍，串口會輸出掛起信息。（6）按下KEY2按鍵，線程恢復(fù)，燈重新閃爍，串口輸出恢復(fù)信息。（7）實驗效果如圖12-2所示。圖12-2串口調(diào)試助手打印的函數(shù)任務(wù)執(zhí)行順序12.2STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板

RT-Thread官方開發(fā)板STM32F407-RT-SPARK（星火1號）是一款專為工程師和高校學(xué)生設(shè)計的嵌入式RTOS開發(fā)學(xué)習(xí)板。STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板選用ST公司的STM32F407ZGT6微控制器，能夠滿足嵌入式入門的需求。此開發(fā)板不僅具有眾多的板載資源（Flash存儲、Wi-Fi通信、多個傳感器），還支持豐富的擴(kuò)展接口，讓用戶輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜的應(yīng)用場景。通過使用這款開發(fā)板，用戶將能夠深入了解RT-Thread實時操作系統(tǒng)的工作原理。12.2.1STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板簡介STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板如圖12-3所示，開發(fā)板資源如圖12-4所示。圖12-3STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板圖12-4STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板資源板載資源如下：（1）復(fù)位按鍵、輕觸按鍵X4、自鎖開關(guān)。（2）蜂鳴器。（3）LR1220RTC后備電池座。（4）ST-Link。（5）USB-FS。（6）麥克風(fēng)、4極耳機(jī)。（7）SD卡座。（8）8MBNorFlash。（9）紅外發(fā)射、紅外接收。（10）ICM20608六軸傳感器、AP3216接近傳感器、AHT20溫濕度傳感器。（11）RW007Wi-Fi。（12）240×240并行LCD支持背光調(diào)節(jié)。（13）19燈等距全彩LED。（14）全彩LED外接。（15）3.3V電源擴(kuò)展、5V電源擴(kuò)展。擴(kuò)展接口如下：（1）RS485接口。（2）CAN接口。（3）40Pin樹莓派標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展無沖撞IO。（4）Spark-10Pin創(chuàng)意堆疊平臺。（5）PMOD接口×2。（6）支持的集成開發(fā)環(huán)境：RT-ThreadStudio、MDK。在計算機(jī)的F盤新建一個文件夾F:\RT-ThreadProject。打開RT-ThreadStudio集成開發(fā)環(huán)境，選擇文件→新建→RT-Thread項目創(chuàng)建一個項目，如圖12-5所示。12.2.2基于STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板的模板工程創(chuàng)建項目實例圖12-5新建RT-Thread項目基于開發(fā)板的模板工程創(chuàng)建一個RT-Thread項目如圖12-6所示。（1）在圖12-6中的Projectname（項目名稱）對話框輸入項目名稱RT-SPARKProject（名稱可由用戶自定義）。（2）取消使用缺省位置，項目保存路徑設(shè)置為F:\RT-ThreadProject。（3）選擇基于開發(fā)板創(chuàng)建項目。（4）選擇STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板。（5）類型選擇模板工程。（6）調(diào)試器選擇ST-LINK。（7）接口選擇SWD。圖12-6創(chuàng)建RT-Thread項目設(shè)置單擊圖12-6中的完成按鈕，彈出如圖12-7所示的創(chuàng)建RT-Thread項目進(jìn)度提示。圖12-7創(chuàng)建RT-Thread項目進(jìn)度提示等待RT-SPARKProject項目創(chuàng)建完成，進(jìn)入如圖12-8所示的RT-SPARKProject項目調(diào)試界面。圖12-8RT-SPARKProject項目調(diào)試界面新建完項目后，在RT-ThreadStudio的“項目資源管理器”中，可以看到項目的目錄樹，如圖12-9所示。12.2.3RT-Thread項目架構(gòu)圖12-9RT-Thread項目目錄樹由圖12-9可知，項目樹有多個分支，每個分支都有各自的作用。RT-Thread不僅是一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，它還包含各種組件和應(yīng)用軟件包，在開發(fā)過程中，可以根據(jù)項目實際需求，對內(nèi)核參數(shù)、使用的硬件、使用的組件和應(yīng)用軟件包進(jìn)行配置（不是所有項目都必須進(jìn)行配置），配置方法如下：1. 打開配置界面在項目資源管理器中，雙擊如圖12-10所示的項目樹中的RT-ThreadSeltings文件，打開RT-Thread項目配置界面。配置界面默認(rèn)顯示“軟件包”“組件和服務(wù)層”的架構(gòu)配置圖界面、如圖12-11所示。12.2.4配置RT-Thread項目圖12-10項目樹中的RT-ThreadSeltings文件圖12-11架構(gòu)配置圖界面在圖12-11中，單擊架構(gòu)圖配置界面右邊的側(cè)邊欄按鈕，即可轉(zhuǎn)到“配置樹”配置界面，如圖12-12所示。圖12-12RT-ThreadSeltings配置樹配置界面如果要返回架構(gòu)配置圖界面，只要單擊圖12-12中RT-ThreadSeltings配置樹配置界面左邊的側(cè)邊欄按鈕即可。2. 配置并保存根據(jù)項目需要在配置界面中進(jìn)行相應(yīng)配置，如圖12-13所示為配置使用ADC設(shè)備驅(qū)動程序。圖12-13使用ADC設(shè)備驅(qū)動程序配置完成后，在鍵盤上按下Ctrl＋S鍵，保存配置。在RT-ThreadStudio關(guān)閉RT-ThreadSettings配置界面，退出配置。RT-ThreadStudio會自動將配置應(yīng)用到項目中，比如會自動下載相關(guān)資源文件到項目中并設(shè)置好項目配置，確保項目配置后能夠構(gòu)建成功，正在保存配置如圖12-14所示。圖12-14正在保存配置RT-ThreadSettings配置完成后，在STM32F4xx_HAL_Driver驅(qū)動中增加了STM32F4xx_hal_adc_ex.c和STM32F4xx_hal_adc.c驅(qū)動代碼，如圖12-15所示。應(yīng)用程序通過RT-Thread提供的ADC設(shè)備管理接口來訪問ADC硬件，相關(guān)接口函數(shù)如下所示：（1）rt_device_find()：根據(jù)ADC設(shè)備名稱查找設(shè)備獲取設(shè)備句柄。（2）rt_adc_enable()：使能ADC設(shè)備。（3）rt_adc_read()：讀取ADC設(shè)備數(shù)據(jù)。（4）rt_adc_disable()：關(guān)閉ADC設(shè)備。ADC的使用與KeilMDK集成開發(fā)環(huán)境中不同，RT-Thread對ADC等設(shè)備的使用進(jìn)行了二次封裝。其他設(shè)備的使用也同ADC設(shè)備的使用一樣。圖12-15添加ADC的HAL庫將鼠標(biāo)放到圖12-11中組件msh命令圖標(biāo)，彈出如圖12-16所示的msh命令圖標(biāo)界面。圖12-16msh命令圖標(biāo)界面單擊API文檔與按鈕同樣的功能，單擊應(yīng)用文檔，彈出如圖12-17所示RT-Thread文檔中心界面圖12-17RT-Thread文檔中心界面12.3基于STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板的示例工程創(chuàng)建項目實例基于開發(fā)板的示例工程創(chuàng)建一個RT-Thread項目，示例工程中可以選擇的示例如圖12-18所示。圖12-18示例工程中可以選擇的示例在圖12-19中的Projectname（項目名稱）對話框輸入項目名稱不需要輸入，當(dāng)選擇了某一個示例，如02_basic_rgb_led，項目名稱自動配置為02_basic_rgb_led，當(dāng)然項目名稱也可以由用戶定。不使用缺省位置，項目保存路徑設(shè)置為F:\RT-ThreadProject，選擇基于開發(fā)板創(chuàng)建項目，選擇STM32F407-RT-SPARK開發(fā)板，類型選擇示例工程，調(diào)試器選擇ST-LINK，接口選擇SWD。圖12-19基于開發(fā)板的示例工程創(chuàng)建一個RT-Thread項目單擊圖12-19中的完成按鈕，開始創(chuàng)建RT-Thread項目，等待項目創(chuàng)建完成，進(jìn)入如圖12-20所示的0